遺傳算法、模擬退火算法和混合算法在計算機設計中的應用

邵 勇(甘肅財貿(mào)職業(yè)學院，甘肅 蘭州 730050）

遺傳算法、模擬退火算法和混合算法在計算機設計中的應用

邵 勇(甘肅財貿(mào)職業(yè)學院，甘肅 蘭州 730050）

鐵路編組站是鐵路樞紐的核心，而階段計劃的自動編制則是新一代編組站綜合自動化系統(tǒng)的重要模塊。我們要綜合運用遺傳算法、模擬退火算法和混合算法，確定階段計劃的編制和模型，解決列車的到發(fā)線運用、到達列車的解體順序問題，保證不間斷接車，避免作業(yè)干擾，核定出發(fā)列車的編組時機、取送內(nèi)容和時機，推動我國編組站總體技術(shù)向世界先進水平看齊。

鐵路編組系統(tǒng)；階段計劃；自動化

鐵路編組站是列車解編調(diào)配的中心，擔負著列車到發(fā)、集結(jié)、編組、裝卸的樞紐性功能。隨著當今時代電子信息技術(shù)的迅速發(fā)展，對鐵路編組系統(tǒng)提出了智能化和自動化的新要求。也就是說，實現(xiàn)編組站的信息化，自動編制編組站計劃，提高調(diào)車效率，壓縮待取待送時間，縮短周轉(zhuǎn)周期，提高管理水平，已然成為鐵路部門面臨的一項時代性課題。為此，我們必須積極構(gòu)建新一代鐵路編組站綜合系統(tǒng)，實現(xiàn)其核心模塊——階段計劃的自動編制。

1 階段計劃的基本模塊

鐵路編組站系統(tǒng)階段計劃旨在收集存車信息、裝卸情況、駝峰節(jié)點、運用狀態(tài)及其他調(diào)度資料，借助現(xiàn)代化的人工智能技術(shù)和科學算法，確定需要優(yōu)化的目標和相關(guān)的約束因素，建立精確實用的數(shù)字模型，藉以編制到發(fā)線的使用情況，安排列車的解體順序和車流來源，設計車站駝峰和車輛調(diào)度的最佳計劃，實現(xiàn)現(xiàn)有資源的最優(yōu)配置，從而高效、快速、安全地完成階段性的調(diào)車工作，在“技術(shù)作業(yè)表”上規(guī)劃出動態(tài)調(diào)整而又科學合理的階段計劃線[1]。具體而言，階段計劃主要包括以下功能模塊。

一是到發(fā)線使用計劃。合理規(guī)劃到達出發(fā)線路，是實現(xiàn)列車通暢運營和提高車站負載能力的重要前提。列車到發(fā)線使用計劃要綜合考慮列車線路占用情況和列車等級、牽引類型、車站布局、到發(fā)時長、硬件設備等因素，根據(jù)最優(yōu)化理論，運用人工智能技術(shù)規(guī)劃到發(fā)線的使用方案，解決到發(fā)線交叉干擾和頻繁使用的問題，保證車站駝峰期間列車解體作業(yè)能夠順利進行，實現(xiàn)列車接發(fā)的不間斷和可持續(xù)。

二是調(diào)車使用計劃。調(diào)車使用是階段計劃的核心部分，是運用調(diào)車機對調(diào)車工作進行統(tǒng)籌部署，主要是對負責解體的駝峰調(diào)車機車、負責編組的牽出線調(diào)車機車以及取送車調(diào)車機車進行協(xié)調(diào)安排，將調(diào)機從原先的分散調(diào)配變成集中調(diào)配，實現(xiàn)各區(qū)機車的相互配合支援，構(gòu)成解體、編組、取送各環(huán)節(jié)高效有序的整體性流程。當然，調(diào)車計劃也要妥當安排機車整備耗時，留出司機吃飯時間，考慮機車進行距離和節(jié)省燃料等因素。

三是車流推算計劃。車流推算是從站調(diào)全局出發(fā)，立足已有的列車到發(fā)計劃、編組程序、存車情報、調(diào)車資料，對到達和出發(fā)進行雙向推算配流，形成多樣化的編組和解體方案，標示出各種方案的具體技術(shù)指標與推算演繹過程。在此基礎上，根據(jù)不同的解編方案，選取最合理有效的配流規(guī)則和對象目標，以現(xiàn)代數(shù)學模型來確定編組內(nèi)容和車流來源[1]。

四是本務機計劃。由于機車到達編組站后，都要按照原定計劃返回車站或是進入機務段待命，這就需要根據(jù)列車出發(fā)方案來設計本務機車牽引計劃。新一代的自動化鐵路編組系統(tǒng)要為本務機出入與變線，設置科學的進路和待線計劃，根據(jù)進路執(zhí)行情況，自動獲取反饋信息，生成本務機實際運行線，上報站調(diào)和監(jiān)控來決定本務機是否按照預設方案運行。當然，新式的智能編組系統(tǒng)必須聯(lián)入路局系統(tǒng)，從而及時通知機調(diào)部門安排本務機執(zhí)行相關(guān)指令。

2 階段計劃的主要內(nèi)容

鐵路編組系統(tǒng)的階段計劃應該按照三至四個小時進行設計，規(guī)劃到發(fā)車次、型號、順序、線別、車流來源，制定調(diào)機運用整備方案，協(xié)調(diào)各場區(qū)交換車、檢修車、倒裝車、整理車的取送計劃，安排中轉(zhuǎn)列車成組甩掛作業(yè)的車數(shù)及時間，說明超重、超長列車的注意事項，并對軍用、超限等特種車輛的車次、編掛進行必要限制[2]。具體來說，鐵路編組系統(tǒng)階段計劃主要著眼于解決以下問題。

1）科學規(guī)劃到發(fā)線路運用情況。一是嚴格根據(jù)鐵路部門的有關(guān)規(guī)定，安排到發(fā)線路的使用方案。為了保證線路的有效利用和通過能力，各車站的細則條例都會規(guī)定到達和出發(fā)場線的使用辦法，具體說明用于接發(fā)上行列車、下行列車、超限貨物的線路。二是避免作業(yè)相互干擾。編組系統(tǒng)在設計到發(fā)線方案時，必須結(jié)合車場咽喉布置資料，考慮所有列車到發(fā)、解體與機車出入庫的徑路和時間，在沒有進路交叉的線路上安排列車到發(fā)，對運行和進路發(fā)生沖突的列車暫緩解體事宜。三是為列車的技術(shù)作業(yè)提供方便，保證交路時間緊的列車可以在比較便捷的線路上入庫和到發(fā)[2]。

2）合理優(yōu)化到達列車的解體順序。通常來說，到達列車可以根據(jù)先到先解的原則執(zhí)行解體流程，而以下兩個方面的因素影響著列車解體順序。一是編組列車的需要。保證列車正點到發(fā)，是車站部署調(diào)車工作的基本前提。在階段計劃中，車調(diào)要堅持靈活性與原則性并重，根據(jù)出發(fā)列車的實際需要，安排急用的車流優(yōu)先進行作業(yè)和解體。特別是在車輛接續(xù)時間比較緊張甚至可能出現(xiàn)不足時，一定要周密部署、緊密銜接，組織快速作業(yè)，使各項流程井然有序。二是向作業(yè)和檢修地點送車的需要。要保持車站的正常作業(yè)秩序，充分利用既有資源，就必須做到定點取送。一次取送的車輛，既要達到一定的數(shù)量規(guī)模，又要保持各作業(yè)地點的均衡生產(chǎn)。

3）精確計算出發(fā)列車的編組時機。在階段計劃中，車調(diào)要確定每一階段編組的車次和起止時間。在選擇列車編組時機之際，需要考慮的因素主要有以下幾個方面。一是保證每一列車都能正點開出。對任一出發(fā)列車編組的最早時刻，必須在車列集結(jié)之前，此時出發(fā)場還有空閑出發(fā)線路；至于最晚時刻，則應該距離列車正式出發(fā)還有一定的時間段，且不小于列車編組與出發(fā)作業(yè)的時間間隔。若是在列車集結(jié)滿軸以后才進行編組事宜，就不能保證正點發(fā)車，為此就要及時調(diào)整到達車輛的解體順序，提前結(jié)束車列的集結(jié)過程，保證編組時間。如果先發(fā)列車尚未集結(jié)滿軸且不影響其正點發(fā)車，可以適當調(diào)整列車的編組順序，特別是在密集發(fā)車的駝峰時段，必須有預判地開展編組作業(yè)，不可耽誤列車正點出發(fā)。二是及時清空調(diào)車線，保證解體工作順利進行。當然，若是列車集結(jié)滿軸完畢，而距離出發(fā)還有一段時間，運行線路又比較富余，則可以先編好轉(zhuǎn)出發(fā)場，以騰空調(diào)車線路。三是兼顧其它調(diào)車作業(yè)。有些車站的編組調(diào)車機不僅要負責調(diào)度任務，還承擔車輛取送等職責。針對這種情況，就要全盤考慮，堅持效率第一、兼顧其它，實現(xiàn)編組和取送兩不誤。

4）具體選定取送內(nèi)容和時機。階段計劃要根據(jù)車站的日常運載和作業(yè)情況，詳細部署列車的編組、解體、取送等調(diào)車事宜，劃定各項作業(yè)的具體內(nèi)容和起止時段，統(tǒng)籌安排全站的生產(chǎn)運營活動。在取送內(nèi)容上，要優(yōu)先取送急需車流，確保列車按時發(fā)出；調(diào)車區(qū)長和貨運計劃人員要協(xié)同配合，將去向一致的貨物集中安置在相鄰的貨位上，妥善安排送車車組的裝車順序，以利于就地作業(yè)和高效出車，避免重復勞動和減少調(diào)車作業(yè)量。在取送時機上，要以定點取送為基礎，以靈活配置為方針，實現(xiàn)原則與靈活并重。

3 結(jié) 語

新一代鐵路編組系統(tǒng)的核心是自動化，要求自動生成到達、出發(fā)、編組、解體、取送車、本務機等計劃，并將指令準確地傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，從而形成完整高效的智能化閉環(huán)。其中，階段計劃承擔著到發(fā)線資源的優(yōu)化配置任務與機車調(diào)車、車流推算、取送時機、解體順序等協(xié)調(diào)性功能，是整個編組系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)。為此，自動化的編組站階段計劃必須同路局班計劃無縫銜接，根據(jù)列車類別和軌道屬性來合理規(guī)劃到發(fā)列車線路，根據(jù)混合算法原理來確定列車解編順序、協(xié)調(diào)解編調(diào)機與取送計劃，切實提高鐵路編組站的運營管理水平，保證鐵路資源的最優(yōu)使用與合理配置。

[1]呂紅霞，倪少權(quán)，紀洪業(yè).技術(shù)站調(diào)度決策支持系統(tǒng)的研究[J].西南交通大學學報，2000(3)：255－258.

[2]胡剛.編組站階段計劃自動編制與調(diào)整的研究[D].西南交通大學碩士學位論文，2000.

Application of genetic algorithm, simulated annealing algorithm and hybrid algorithm in computer design

Railway marshalling station is the core of the railway hub,and the automatic preparation of the stage plan is an important module of the new generation marshalling station integrated automation system.We should make comprehensive use of genetic algorithm,take delivery of content and timing,the overall technical station the world advanced level technology to promote China’s formation.

railway marshalling system；stage plan；automation

TP301.6文獻識別碼B

1003-8965(2017)04-0151-02