多車協同進路實時優化控制策略

鐘妙雙， 唐世華， 唐少律

（廣東韶鋼松山股份有限公司營銷管理部， 廣東 韶關 512122）

目前，絕大部分冶金企業內部都擁有自己的鐵路路網，其中90%的進路控制是借助傳統聯鎖系統實現的。傳統聯鎖系統是一種靜態的控制方法，它應用于冶金企業運輸中，影響了企業的生產效率和運輸效率，同時也未能滿足當前冶金企業運輸的需求。所以，針對冶金企業內部鐵路的特征，進行研究與創新，提出進路優化控制策略，既能提高冶金企業鐵路運輸的效率，也能促使冶金企業得到可持續的發展。簡單地講，提出優化鐵路進路控制策略具有一定的必要性，同時具有深遠的價值。因此，筆者結合多年的工作實踐經驗，從多列車運輸物資之間的相互影響為出發點進行考慮與探究，實現了多車進路的協同實時優化，提出了冶金企業內部鐵路運輸進路控制優化策略。

1 隨時間實時變化的模塊化鐵路網拓撲結構

隨時間實時變化又被稱之為“時變”，而關于“時變鐵路路網拓撲結構”的研究，就是為了更好地滿足冶金企業內部鐵路實際的變化，更好地克服傳統進路控制方法應用中出現的“必須重構”缺點，同時也為了實現實時動態優化的列車進路。籠統地講，冶金企業內部鐵路隨時間實時變化的模塊化路網拓撲結構結合圖1 發現，列車排列優化進路時，列車面對的鐵路路網不可避免會受到其他列車的影響，也就說列車面對的鐵路路網隨著其他列車的不斷行走而發生實時變化，并且不同的優化時刻，同一列車的可用鐵路路網拓撲結構也不會相同。也就是，鐵路路網拓撲結構對于某一具體列車來講，具有隨時間變化而變化的特征，即“時變鐵路路網拓撲結構”。

圖1 冶金企業某局部的平面圖及其拓撲結構

2 提出進路控制評價函數

任何優化策略的提出都必須擁有一個評價體系，而對于進路控制優化策略也不例外，需要一個進路控制評價體系。該體系的主要職責：定量地描述鐵路網中車輛排列的進路時效。進路控制優化策略的目標：優化列車運輸作業的時間，提高列車運輸的效率，能夠實現物資運輸的時效性的優化，最大限度地降低各種物資之間的相互影響。筆者結合多年的工作實踐經驗，從列車運輸作業時間、運輸時效性這兩個評價方面，闡述了“進路控制評價函數”T（t），記作：

式中，t代表時間；N為進路所包含的基本區段數目；v為物資運輸的速度；ωmax為基本軌道權值的最大值；K為同一時間周期間隔內需要運輸的物資總數；σi為優先級為λi的物資需要運輸的概率；doflag為當前運輸物資進路中的基本區段是否位于多個運輸物資的進路路徑內；Tλii為運輸優先級為λi的運輸物資的最晚到達時刻相對于地面安全控制接收到該物資運輸任務時刻的時間增量。

2.1 運輸作業時間評價函數

列車進路路徑排列時，面對的鐵路路網拓撲結構的顯著特征就是動態時變，因此要想實現列車進路進路經的實時優化，就必須要正式列車進路路勁面臨的全新要求——動態時變。結合實踐經驗，列車進路路徑具有了動態時變特征，那么列車的運輸作業時間并非一成不變，而是賦予了時變性。所以，對于t時刻的進路路徑，運輸作業時間的評價函數Tc（t）為：

由評價函數Tc（t）可知，t時刻的運輸作業時間評價Tc（t）主要有Tp、Ts以及To組成。這里需要注意的就是，Tp一般式由車輛管控確定的，且是在排列運輸計劃時就確定的，也就是說其對于地面安全控制來講，可以視為一個常量，也可以直接忽略不計；而對于Ts來講，其是進路控制優化策略在列車排列進路時，策略的計算時間遠小于列車實際運輸作業的時間，所以在運用函數Tc（t）進行計算時，也可以忽略不計。除此之外，相比較而言遠遠小，所以Td也可以忽略不計。也就是說，關于t時刻的進路路徑，運輸作業時間評價函數Tc（t）可以記作：

式中：V為物資運輸的速度；Vmax為該物質運輸所允許的最大速度；Wmax為基本軌道權值的最大值。

2.2 運輸實時性評價函數

結合多年的工作實踐經驗來講，運輸時效性也具有動態時變的特征，歸根究底就是因為列車進路路徑具有動態時變的特征。所以，對于t時刻的進路路徑，運輸實時性的評價函數Tw（t）為：

式中，λi為同一時間周期間隔內的每種需要運輸物資的運輸優先級；Δt為時間周期間隔時長；σi為優先級為λi的物資需要運輸的概率；Th為當前運輸列車在位置xj時使其他運輸物資產生的等待時間；K為同一時間周期間隔內需要運輸的物資總數；doflag為當前運輸物資進路中的基本區段是否位于多個運輸物資的進路路徑內，是一個二值量，其值為時表示基本區段位于多個運輸物資的進路路徑內。通過函數Tw（t）可以知道，某一列車造成其他與其在同一時間周期間隔內且批次最優作業路徑存在交集的運輸物資的運輸等待就越長。

3 多車協同進路實時優化控制策略

1）將數組全部清空，并在時間間隔Δt內，搜素鐵路路網中正在運輸的物資，并依次將它們運輸優先級記錄清晰。

2）時間間隔Δt內，其他“新”運輸物資的優先級也要記錄清晰。

3）搜索可運行區域，并對時間間隔Δt內的所有運輸物資進行進路預搜索，如若進路路徑存在交集，則直接轉達4）；反之，如若進路路徑不存在交集，則給予行車憑證。

4）進路路徑中出現交集的每一個運輸物資，都要嚴格結合進路控制評價函數計算函數值，然后通過比較，確定應該進行5）。

5）對于滿足條件，都要求取差值，記錄差值的最大值，基于此通過比較，確定接下來應當如何。

結合多車協同進路實時優化控制策略可以了解到，其進隊列車安全局域之外的進路進行了多車實時協同優化，所以能夠保障控制策略的安全性。

4 結語

冶金企業內部鐵路承擔的運輸任務確實越來越重，而通過改建或者擴建鐵路路網，必定會需要大量的資金投入。結合多年工作實踐經驗，通過查閱文獻與試驗，深入探究了冶金企業內部鐵路多車進路的實時控制優化問題，并遵循實事求是、大膽設疑，小心求證的原則，提出了進路控制優化策略，而將提出策略應用于冶金企業鐵路運輸中，確實確實能夠改善當前冶金企業內部鐵路存在的一些問題，并提高了運輸的安全性。