一種自動編制中間站調(diào)車計劃的方法研究

劉子揚

(北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070)

1 概述

中間站是設置在鐵路區(qū)段內(nèi)，位于兩個技術站之間的車站，是為提高鐵路區(qū)段通過能力、保證行車安全和為服務沿線城鄉(xiāng)生產(chǎn)生活而設的重要鐵路基層單位。大部分中間站設備配置少，設備種類單一，但是中間站數(shù)量眾多，占全國路網(wǎng)車站數(shù)量的80%以上。

中間站作業(yè)包括：列車通過、會讓和越行；旅客乘降和行李、包裹的收發(fā)和保管；貨物的承運、裝卸、保管和交付以及摘掛列車向貨場甩掛車輛的調(diào)車作業(yè)。

中間站車站作業(yè)[1]是鐵路運輸組織工作的重要組成部分，調(diào)車作業(yè)作為車站作業(yè)的重點，在很大程度上決定了車站的運輸效率[2]。鐵路貨運的運轉流程，除了在編組站進行整列的組編和解編外[3]，還需要在各個中間站進行多次調(diào)車作業(yè)[4]，才能滿足車流上線和貨物的裝卸需求。國內(nèi)鐵路中間站比例很高，各個車站站場結構類型不同，車站調(diào)車方式不同，需要因地因時進行作業(yè)，決定了中間站調(diào)車作業(yè)復雜、通用性不高的特性。

目前中間站平面調(diào)車作業(yè)鉤計劃大多由人工編制完成[5]，車站在獲取列車確報信息后編制鉤計劃，再通過下達鉤計劃通知單的方式由調(diào)車班組和調(diào)車指揮人員執(zhí)行，并在執(zhí)行過程中根據(jù)實際情況進行一定的反饋和修改。

編制調(diào)車鉤計劃主要根據(jù)調(diào)度員個人經(jīng)驗，并結合各種實時溝通方式獲取到的調(diào)車班組作業(yè)進度，車站作業(yè)情況以及貨運站裝卸進展等信息，進行鉤計劃的編制和錄入，計劃編制質(zhì)量和效率主要由編制人員水平及車站調(diào)車計劃復雜程度決定。調(diào)度員對復雜的靜態(tài)、動態(tài)信息的綜合考慮和適時的判斷是制約調(diào)車作業(yè)計劃編制好壞的關鍵。

將部分鐵路中間站調(diào)車作業(yè)鉤計劃的編制由計算機承擔，可以提高調(diào)車作業(yè)鉤計劃編制的質(zhì)量，并可以在實際生產(chǎn)中減輕調(diào)度人員的負擔，提高調(diào)度作業(yè)效率和調(diào)機的利用率。

2 計算機自動編制中間站調(diào)車作業(yè)鉤計劃

按照車站貨物作業(yè)地點分布和調(diào)車作業(yè)量大小等情況，部分中間站配備固定調(diào)機，部分無固定調(diào)機的中間站使用流動調(diào)機進行作業(yè)[6]，同時中間站還可以使用本務機進行調(diào)車作業(yè)。根據(jù)車站配備的作業(yè)調(diào)機數(shù)量，編制中間站調(diào)車計劃分為單站單機作業(yè)和單站多機作業(yè)模式。單站多機作業(yè)模式可以通過一定方式轉換為單站單機作業(yè)模式，在此首先介紹單站單機自動作業(yè)計劃編制方法。

2.1 基本步驟

通過計算機自動編制中間站調(diào)車作業(yè)鉤計劃的基本方法是以預先存儲的站場基本設備信息和作業(yè)規(guī)則為基礎，在獲取確報信息，調(diào)機和車輛信息后，由計算機根據(jù)甩掛計劃，車站股道車輛分布，機車取送作業(yè)方式等條件計算取送車順序。然后根據(jù)中間站調(diào)車作業(yè)規(guī)則進行分步判斷和調(diào)整，輸出調(diào)車鉤計劃步驟并提交調(diào)車員進行審核，經(jīng)人工審核修改后成為最終調(diào)車鉤計劃作業(yè)單。

如圖1 所示，自動編制中間站鉤計劃基本步驟如下。

圖1 計算機自動編制中間站調(diào)車作業(yè)鉤計劃基本步驟Fig.1 Basic steps for automatic generation of shunting plans

1) 結合靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)信息，判斷取送車模式和順序。

2) 根據(jù)調(diào)車作業(yè)規(guī)則，迭代生成調(diào)車計劃，當出現(xiàn)無法自動推算情況時，暫停迭代過程進行人工干預，調(diào)整后繼續(xù)迭代并生成結果。

3) 將結果輸入給人工審核修改，最終輸出調(diào)車作業(yè)鉤計劃單。

2.2 單機自動調(diào)車計劃編制

單機自動調(diào)車計劃編制首先需要確定取送作業(yè)模式和作業(yè)順序，按照中間站實際作業(yè)內(nèi)容不同，單機取送作業(yè)可以分為3 種作業(yè)模式。

1）單一送車模式：這種模式是指調(diào)機將作業(yè)車輛送往貨物裝卸線或專用線后，單機返回站內(nèi)的作業(yè)模式。

2）單一取車模式：這種模式指單機去貨物裝卸線或專用線，將裝卸完畢的車輛取回站內(nèi)的作業(yè)模式。

3）取送結合模式：這種模式指調(diào)機在送車的同時，取回車輛。

根據(jù)站內(nèi)是否有待送車輛以及貨物線或專用線是否有待取車輛，可以選擇上述作業(yè)模式。判斷作業(yè)模式具體步驟如下。

1）查詢目前站內(nèi)待送車輛信息，通過車輛收貨人匹配待送車輛送達目的地，即某一條線路。

2）查詢裝卸信息，查看是否有裝畢車輛需要取回車站內(nèi)，同時獲取待取車輛所在位置。

3）如果只存在待送車輛，則選擇單一送車模式。

4）如果只存在待取車輛，則選擇單一取車模式。

5）如果既存在待送車輛，也存在待取車輛，則判斷兩者是否位于同一區(qū)域，該區(qū)域的劃分信息屬于靜態(tài)信息，提前已經(jīng)存儲在系統(tǒng)中。根據(jù)區(qū)域判斷作業(yè)類型：

a. 如果位于同一區(qū)域，則選擇取送結合模式；

b. 如果不位于同一區(qū)域，則拆分成兩組作業(yè)，分別為單一送車模式和單一取車模式。

在存在多組取送作業(yè)任務的時候，需要排列任務執(zhí)行順序，按照車輛在中間站的作業(yè)特點，可以根據(jù)整體作業(yè)時間最短或者機車走行距離最短的標準進行方案選擇，例如可以根據(jù)調(diào)機走行到目標地點的走行時間和進行摘掛作業(yè)的時間遍歷所有取送作業(yè)地點，通過計算機搜索，找出耗時最少的最佳取送作業(yè)順序。搜索最佳作業(yè)順序所用方法可采用既有數(shù)學模型[7]和算法[8]，根據(jù)需要進行配置。

為了能夠實現(xiàn)邏輯推斷進行，需要抽象調(diào)車作業(yè)規(guī)則，使計算機能夠執(zhí)行邏輯判斷。將調(diào)車作業(yè)規(guī)則正則化成以下五維信息：觸發(fā)條件列表、前置條件列表、執(zhí)行規(guī)則、優(yōu)先級、通用/專用標志位。

信息內(nèi)容解釋如下：觸發(fā)條件列表表示的是觸發(fā)本條規(guī)則的條件列表，該項不可為空；前置條件列表表示觸發(fā)本條規(guī)則后需要滿足的額外條件，一般用于特殊情況判斷，該項可以為空；執(zhí)行規(guī)則表示計算機具體構造單條鉤計劃的規(guī)則，一般是計算加掛和減掛車輛的方式；優(yōu)先級用來對同時滿足多個條件的規(guī)則進行排序，在執(zhí)行的時候選擇最高優(yōu)先級規(guī)則執(zhí)行；通用/專用標志位表示該調(diào)車作業(yè)規(guī)則是否適用于通用車站。當為專用時，需包含具體應用地點信息。

啟動自動編制鉤計劃時，首先獲取初始觸發(fā)條件，如圖2 所示，然后進行迭代生成，如圖3 所示。在每一輪迭代開始的時候，都需要重新計算本次執(zhí)行的觸發(fā)條件。

圖2 單機調(diào)車鉤計劃自動編制作業(yè)模式判斷Fig.2 Decision on modes of plan generation for single locomotive

圖3 連續(xù)生成鉤計劃流程示意圖Fig.3 Flowchart of automatic generation of shunting plans

在生成的過程中，如果出現(xiàn)沒有可以使用的規(guī)則或者出現(xiàn)優(yōu)先級相同的多條同類型規(guī)則（都是通用或者專用類型，如果兩條最高優(yōu)先級一條為通用類型，一條為專用類型，則應選擇專用類型）時，迭代過程將無法繼續(xù)，此時應轉由人工干預，調(diào)整后繼續(xù)進入迭代，直至輸出最終結果。

2.3 適用于不同車站的調(diào)車作業(yè)規(guī)則設計

為適應各個車站站場情況不同，調(diào)車運用方式多樣的特點，將調(diào)車規(guī)則進一步的劃分為通用調(diào)車規(guī)則和專用調(diào)車規(guī)則。其中通用規(guī)則是基本規(guī)則，可以應用于各個車站的調(diào)車鉤計劃編制。專用規(guī)則只適用于某一車站，根據(jù)車站的特殊情況單獨進行編制。

在進行規(guī)則判斷時，需要根據(jù)預先制定好的規(guī)則判斷順序，依次進行判斷，在通用規(guī)則和專用規(guī)則都適用的情況下，應該優(yōu)先以專用規(guī)則為準。

為適應站場設備環(huán)境調(diào)整，作業(yè)方式改進等對作業(yè)規(guī)則的影響，專用規(guī)則可以開放給各個車站進行編輯和修改，從而具備一定的開放性和靈活性。通用規(guī)則采取統(tǒng)一制定和維護。

2.4 單站多機作業(yè)模式轉換為單機作業(yè)模式

如果一個車站日常作業(yè)任務量較大，可能會配備多臺固定調(diào)機，在實際運用中，可以根據(jù)站場情況為每個調(diào)機分配固定的作業(yè)區(qū)域，避免調(diào)機運用出現(xiàn)相互干擾。所以當多臺機車同時執(zhí)行取送調(diào)車作業(yè)時，可以根據(jù)作業(yè)區(qū)域將多臺調(diào)機協(xié)同工作轉化為單機調(diào)車作業(yè)。

當將多個調(diào)車機劃分到彼此獨立的作業(yè)區(qū)域后，就可以采用單機作業(yè)模式下的自動生成流程自動生成調(diào)車計劃。在多機作業(yè)模式下，為避免沖突，應處理作業(yè)區(qū)域出現(xiàn)覆蓋時計劃的編制情況。

1）當調(diào)機工作區(qū)域無重疊時，可以并行編制多個調(diào)車機的鉤計劃作業(yè)；

2）當調(diào)機工作區(qū)域有重疊時，在一個調(diào)機工作的時間內(nèi)，自動編制鉤計劃流程不允許有重疊區(qū)域的調(diào)車機編制鉤計劃；如果需要調(diào)整時間，需要進行人工修改和審核。

3 結束語

中間站調(diào)車作業(yè)復雜、通用性不高，在傳統(tǒng)的人工編制情況下受到人員因素影響較大。本文提出一種利用計算機自動編制中間站調(diào)車鉤計劃的方法，能夠在一定程度上緩解人工編制調(diào)車鉤計劃的工作負擔，降低日常人工編制調(diào)車鉤計劃中的疏忽和考慮不周情況的發(fā)生。通過調(diào)車鉤計劃編制規(guī)則的分類和開放編輯，可以提高中間站調(diào)車鉤計劃自動編制方案的通用性，并允許根據(jù)車站根據(jù)特額殊條件進行一定的調(diào)整，使自動編制的調(diào)車鉤計劃更好適用于中間站調(diào)車作業(yè)。