重載鐵路的集疏運系統協同技術分析

於興海

（朔黃鐵路發展有限責任公司機輛分公司，河北滄州 062350）

0 引言

列車在重載鐵路集疏運系統中的實際調度指揮屬于較為復雜的動態過程，要求實現集疏運系統車流組織方案的制定。為了實現不同運量中車流組織方案制定，要實現集疏運系統作業環節分析建模，利用實際作業環境的量化能夠為運輸決策提供基礎。重載鐵路集疏運車流調度方案目的就是基于一定運輸能力，實現機車車輛使用的優化，使車輛周轉率得到提高。目前，此方面的研究比較少[1]。因此，對重載鐵路集疏運系統協同技術的研究具有重要現實意義。

1 重載鐵路集疏運系統的協同內容

在重載運輸過程中，主要內容為車輛、機車、線路、車站、裝卸設備、牽引供電設備等。重載鐵路集疏運系統運能主要目標就是先進設備設施，在重載運輸體系中具有重要作用。在運量目標不斷提高的過程中，要實現相應設備設施改造，實現不同設備設施的能力匹配，使系統能力得到提高[2]。

1.1 機車車輛

車輛屬于重載運輸生產力，其也是重載運輸基本裝備，提高載重，降低自重，并且使車輛制動性能得到提高為今后重載車輛發展趨勢。為了使大運量需求得到滿足，我國重載鐵路一般使用全新敞車。

1.2 車站線路

重載列車對于車站、線路具有較高的要求，首先要對重載鐵路線橋設備使用強化措施，能夠提高軌道結構穩定性。此種鋼軌一般都是使用到具有較大的列車牽引重量重載忒路中，其對于鋼軌抗磨特性及抗疲勞性提出了一定的需求[3]。

1.3 通信信號設備

此方面屬于鐵路運營基礎，2 萬t 重載列車開行對于重載鐵路通信信號提出了較高的要求。為了對長大列車運行安全性進行保證，要使用高效率、高質量的通信設備實現。GSM-R（Global System for Mobile Communications-Railway，一項用于鐵路通信及應用的國際無線通信標準）是世界中最為成熟的GSM 開發專用鐵路通信數字移動通信系統，能夠實現鐵路運輸通信和指揮調度。另外，其還能夠釋放鐵路生產力，使運輸安全性得到提高，并且提高鐵路現代化水平。該系統的通信量比較大，還能有效滿足200～500 km/h 的高速列車運行需求，為鐵路移動通信未來的發展方向。

2 重載鐵路集疏運系統協調調度的計算

2.1 集疏運系統子系統

重載鐵路集疏運系統能力確定是通過裝車點裝車、集運線路和運輸系統等能力所確定的，集運系統能力會受到車站裝車能力及集運線路輸送能力的影響，在系統協調過程中要能夠提高裝車點貨源供應、裝車能力及集運線路接運能力。比如集運子系統中的裝車點來說，以裝車點的規模，通過銜接集運線、裝車機械能力、裝車點倉儲實現優化配置，從而能夠使裝車點總能力滿足集運線能力，實現能力匹配。其中的倉儲能力表示為n 倉，裝車能力表示為n 裝，裝車線能力作為n 接發，集運線能力設置成n 聯。并且還要能夠協調集運系統內部能力，使其能夠滿足倉儲能力>裝車能力>裝車線能力>集運線能力的需求[4]。

對集運系統來說，集運能力屬于其他能力的最小值，也可以通過以下公式實現：

2.2 運輸子系統

在確定通過能力的過程中主要是通過區間通過、車站通過、整備設備通過、機務段設備及電氣化鐵路線供電設備的通過能力所決定的，對重載鐵路運輸子系統來說，通過能力和組合站、重載鐵路本線等通過能力具有密切的關系。

2.3 輸運子系統

重載鐵路集疏運系統車流都是到卸載段技術站中，之后直接卸車再裝船運輸，或者使用其他運輸方式流轉到沿線需求企業卸車。

對某個卸車站來說，卸車能力指主要包括卸車線能力、倉儲能力、相鄰輸運線路疏松及卸車能力的最小值，也就是：

3 實證分析

某集團為將煤炭生產銷售、煤制油、發電和煤化工、港口、鐵路等運輸服務作為主要業務的綜合性大型能源企業，鐵路運輸屬于集團運銷一體化經營過程中的主要環節。為了使鐵路運行能力得到進一步的提高，鐵路使用擴大列車密度，開行萬噸列車，使用大容量貨車和機車交路延長等措施，從而提高鐵路運能。但是因為所轄鐵路分裝車站點設計的標準比較低，而且缺乏設備合理設計，開行萬噸列車整列裝車的比較低，對鐵路運輸組織效率得到了制約。為了解決此問題，不僅要對貨運組織方式進行改革，還要重視貨運技術管理[5]。

重載運輸集疏運系統車流方案優化問題也是帶約束的工件排序問題，通過相應算法求解，使目標函數及約束條件成為抗原，使問題解成為抗體，解優劣程度利用親和度函數實現判斷。重載鐵路車流組織方案中具有多變量，主要包括列車在各站的到發時間、裝卸站配送順序、分解和組合系數等，求解困難。但是使用免疫科隆算法中的一維向量編碼，將其優勢充分的發揮出來。對重載鐵路集疏運調度系統作業流程表示，裝車區編組站及卸車區編組站列車出發順序為重載鐵路車流組織中的重點，在對出發列車作業時間地點和出發順序進行確定之后，編碼方案就能夠表示成為一維向量：

5.4 小區與地鐵站的間距每增多1千米，住宅價格減少356元/m2；小區與主干道的間距每增多1千米，住宅價格減少59元/m2；小區與商業中心的間距每增多1千米，住宅價格減少447元/m2；小區與中學和幼兒園的距離每增多1千米，住宅價格分別減少394元/m2和4145元/m2；小區與醫院的間距每增多1千米，住宅價格減少721元/m2；居住區與海岸線的間距每增多1千米，住宅價格減少603元/m2；平均綠化率每增多1%，住宅價格增加4275元/m2；平均容積率每提升1%，房價減少163元/m2。綠化率是影響住宅價格最大的因素，主干道則是對住宅價格影響最小的因素。

一般免疫克隆算法使用進化代數成為算法終止條件，但是確定進化代數為以問題規則反復測試，魯棒性比較差。使用計算種群平均適應度，對算法是否終止進行確定，在種群平均適應度變化比較小的時候，算法較為收斂，能夠尋找滿意解并最終得到滿意的收斂精度。

在收斂精度比預設值要小的時候，終止算法。要不然表示算法不收斂，就要重新設置算法[6]。

免疫克隆算法的步驟為：

（1）初始化參數，實現抗體種群N 的隨機產生。

（2）對種群參數和抗原親和力進行計算。

（3）以克隆競爭的策略，使高親和力及低抗體濃度的抗體實現克隆操作，得出規模為N（e）的抗體種群。

（5）使全部抗體濃度從大到小排列，將高濃度抗體刪除，對N 種群規模進行保證。

（6）使高親和力的抗體作為最優解，對是否滿足算法終止條件進行判斷，如果滿足，實現最優解的輸出；如果不滿足，返回第二步[7]。

最后，對鐵路集疏運系統可靠性進行分析，研究的步驟為：將鐵路集疏運系統劃分成為A1、A2 和A2 三個事件，分別代表輸運、通道及疏運故障模塊。以狀態轉移圖創建馬爾可夫轉移矩陣P：

表1 為可靠度的計算結果。

表1 可靠度的計算結果

從表1 可以看出來，某鐵路集疏運系統具有較高的可靠性，運算靈活性較高，滿足鐵路集疏運系統需求，系統獲得精準數據較為簡單[8]。

4 結束語

通過分析重載鐵路集疏運系統特點，給出疏運系統協調內容，對集疏運子系統能力進行分析，并且實現市政研究。這不僅能夠有效滿足運輸目標，還能實現鐵路運輸及集輸運子系統的擴能改造，從而使其滿足未來發展需求。