基于SAM系統(tǒng)的鐵路編組站解體調(diào)車(chē)計(jì)劃仿真實(shí)驗(yàn)

王順利， 劉 杰， 殷 勇

（1.西南交通大學(xué)a.交通運(yùn)輸與物流學(xué)院；b.綜合交通運(yùn)輸智能化國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，成都610031；2.重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能制造與交通學(xué)院，重慶400000）

0 引 言

編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)（Synthetic Automation of Marshalling yard，SAM）集編組站溜放速度控制、進(jìn)路控制、現(xiàn)車(chē)管理、計(jì)劃管理、決策管理等為一體，通過(guò)建立編組站統(tǒng)一的綜合信息管理與控制平臺(tái)，完成計(jì)劃自動(dòng)編制與調(diào)整、計(jì)劃自動(dòng)執(zhí)行與集中控制、作業(yè)過(guò)程自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃管理和控制結(jié)合、鐵路集團(tuán)公司調(diào)度與車(chē)站調(diào)度一體化、運(yùn)輸管理與決策支持智能化，提高編組站作業(yè)能力與效率，保證運(yùn)輸安全生產(chǎn)，使編組站信息管理和生產(chǎn)過(guò)程全面自動(dòng)化［1-2］。

鐵路編組站解體調(diào)車(chē)作業(yè)是鐵路編組站調(diào)車(chē)作業(yè)的重要一環(huán)，解體調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃的優(yōu)劣，直接影響整個(gè)編組站的作業(yè)效率?；赟AM 系統(tǒng)構(gòu)建編組站作業(yè)綜合仿真平臺(tái)，把鐵路現(xiàn)場(chǎng)搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生通過(guò)平臺(tái)反復(fù)演練，熟悉鐵路編組站解體調(diào)車(chē)作業(yè)要求，提高駝峰調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃編制專(zhuān)業(yè)基本能力，適應(yīng)鐵路現(xiàn)場(chǎng)對(duì)人才的需求［3-4］。

1 SAM解體調(diào)車(chē)作業(yè)仿真平臺(tái)

1.1 車(chē)站選取

仿真車(chē)站選用某編組，其布置形式為3 級(jí)3 場(chǎng)縱列式，如圖1 所示。隨著我國(guó)鐵路路網(wǎng)布局的調(diào)整，鐵路編組站為適應(yīng)能力的要求，大多向縱列式的方向發(fā)展，故該編組站的選用具有典型性。

圖1 某編組站示意圖

1.2 SAM仿真系統(tǒng)基本功能

針對(duì)編組站解體、編組的核心調(diào)車(chē)作業(yè)環(huán)節(jié)，構(gòu)建編組站SAM系統(tǒng)仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)編組站解體區(qū)長(zhǎng)、編組區(qū)長(zhǎng)崗位的作業(yè)可視化仿真系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的編組站到達(dá)場(chǎng)、調(diào)車(chē)場(chǎng)、出發(fā)場(chǎng)現(xiàn)車(chē)情況，實(shí)現(xiàn)編組站解體、編組的作業(yè)仿真。

2 解體調(diào)車(chē)計(jì)劃仿真實(shí)驗(yàn)

編組站的解體調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃就是把到達(dá)場(chǎng)待解車(chē)列，經(jīng)駝峰按照要求溜往規(guī)定的調(diào)車(chē)線(xiàn)的作業(yè)過(guò)程。解體調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃實(shí)驗(yàn)在教學(xué)過(guò)程中分為原始車(chē)流準(zhǔn)備、設(shè)置調(diào)車(chē)線(xiàn)使用方案、了解解體計(jì)劃要求、解體計(jì)劃編制、解體計(jì)劃?rùn)z驗(yàn)等作業(yè)環(huán)節(jié)［5-6］。

2.1 原始車(chē)流準(zhǔn)備

解體計(jì)劃離不開(kāi)車(chē)流，需要設(shè)置原始車(chē)流，以滿(mǎn)足調(diào)車(chē)作業(yè)編制的需要。

（1）車(chē)流表現(xiàn)形式。原始車(chē)流在某SAM 仿真系統(tǒng)中以毛玻璃現(xiàn)車(chē)的形式表達(dá)，毛玻璃是沒(méi)有計(jì)算機(jī)時(shí)代，車(chē)站調(diào)度人員在毛玻璃上劃格，每格表示1 個(gè)股道，列車(chē)到達(dá)后用鉛筆把編組內(nèi)容在格子上寫(xiě)上，車(chē)流變動(dòng)后及對(duì)股道內(nèi)容進(jìn)行修改。在進(jìn)入計(jì)算機(jī)管理時(shí)代后，仍沿用毛玻璃的概念，對(duì)編組站的現(xiàn)車(chē)進(jìn)行管理。

解體調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃的開(kāi)始就是熟悉毛玻璃現(xiàn)車(chē)情況，了解到達(dá)場(chǎng)、調(diào)車(chē)場(chǎng)現(xiàn)車(chē)情況。毛玻璃里的現(xiàn)車(chē)到站各不相同，編組站要求解體后車(chē)輛在調(diào)車(chē)場(chǎng)內(nèi)按照去向集結(jié)，用方向號(hào)（數(shù)字形式）來(lái)表示車(chē)輛的去向，根據(jù)編組計(jì)劃的要求，各個(gè)不同到站的車(chē)輛，根據(jù)編組站的編組計(jì)劃用對(duì)應(yīng)的方向號(hào)來(lái)表達(dá)，在調(diào)車(chē)作業(yè)編制時(shí)就不用考慮車(chē)輛到站的具體在路網(wǎng)的哪個(gè)位置，只要考慮組號(hào)就行了，簡(jiǎn)化了調(diào)車(chē)計(jì)劃編制的過(guò)程。毛玻璃里現(xiàn)車(chē)有水平和豎直兩種顯示方法，水平毛玻璃顯示如圖2 所示，某股道現(xiàn)車(chē)為“41／20 53／4 51”，分?jǐn)?shù)中分子為方向號(hào)，分母為車(chē)輛數(shù)，如果只有1 輛車(chē)就用數(shù)字直接表達(dá)。

圖2 水平毛玻璃

在毛玻璃里用鼠標(biāo)單擊股道現(xiàn)車(chē)，則出現(xiàn)該股道的編組詳細(xì)信息，如圖3 所示。在水平毛玻璃里，如果車(chē)輛是特殊車(chē)輛，如禁溜車(chē)、檢修車(chē)、關(guān)門(mén)車(chē)等在方向號(hào)的后面用規(guī)定的字串表達(dá)。豎直毛玻璃1 列是1 股道，只顯示具體每輛車(chē)的車(chē)輛號(hào)，點(diǎn)擊車(chē)輛號(hào)后出現(xiàn)該輛車(chē)的詳細(xì)信息。

圖3 股道現(xiàn)車(chē)詳細(xì)信息

通過(guò)毛玻璃了解股道的現(xiàn)車(chē)情況，特別要了解到達(dá)場(chǎng)待解車(chē)列的具體信息，有沒(méi)有特殊車(chē)輛；了解調(diào)車(chē)場(chǎng)股道停放的車(chē)輛信息，有沒(méi)有股道由于尾部編組作業(yè)要求駝峰部分進(jìn)行封鎖，各股道的容車(chē)數(shù)等信息，為編制解體計(jì)劃做好準(zhǔn)備工作［7-8］。

（2）難度設(shè)置。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中都避免不了一個(gè)問(wèn)題，針對(duì)實(shí)驗(yàn)如果進(jìn)行難度設(shè)置，如何進(jìn)行差異化設(shè)置。對(duì)毛玻璃現(xiàn)車(chē)進(jìn)行處理，可以把解體計(jì)劃編制實(shí)驗(yàn)的難度和差異化進(jìn)行區(qū)分。SAM 仿真系統(tǒng)的現(xiàn)車(chē)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定難度隨機(jī)產(chǎn)生。難度高的到達(dá)場(chǎng)待解車(chē)列數(shù)多、車(chē)列編組內(nèi)容復(fù)雜（方向號(hào)、禁溜車(chē)、關(guān)門(mén)車(chē)多）、調(diào)車(chē)場(chǎng)股道使用有一定限制；難度低的待解車(chē)列數(shù)少、車(chē)列編組內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單、調(diào)車(chē)場(chǎng)使用沒(méi)有限制、特殊車(chē)輛比較少。難度設(shè)定后，可以進(jìn)入現(xiàn)車(chē)修改界面，對(duì)股道現(xiàn)車(chē)進(jìn)行再調(diào)整，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程根據(jù)學(xué)生的掌握情況進(jìn)行難度區(qū)分和差異化教學(xué)［9-10］。

2.2 調(diào)車(chē)線(xiàn)使用方案設(shè)定

解體是把到達(dá)場(chǎng)的待解車(chē)輛按照去向溜往調(diào)車(chē)線(xiàn)，故在進(jìn)行作業(yè)前，需要確定各調(diào)車(chē)線(xiàn)具體的使用方案，即各個(gè)方向號(hào)的車(chē)列應(yīng)溜往哪個(gè)調(diào)車(chē)線(xiàn)。

調(diào)車(chē)線(xiàn)股道應(yīng)用設(shè)置界面，如圖4 所示，設(shè)置對(duì)應(yīng)的股道應(yīng)用方案。在確定股道應(yīng)用方案時(shí)，注意到達(dá)場(chǎng)本次作業(yè)都有哪些方向號(hào)，調(diào)車(chē)場(chǎng)里停放的車(chē)列都有哪些方向號(hào)，哪個(gè)股道停放扣修車(chē)，哪個(gè)股道停放空車(chē)，有些方向號(hào)車(chē)流比較多，還要考慮設(shè)置多個(gè)股道等等。綜合考慮以上情況，在股道應(yīng)用表里制定對(duì)應(yīng)的應(yīng)用方案。

圖4 股道應(yīng)用表界面

2.3 結(jié)合現(xiàn)車(chē)掌握調(diào)車(chē)計(jì)劃編制約束條件

解體調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃編制時(shí)，空車(chē)按車(chē)種，重車(chē)按照股道應(yīng)用設(shè)置的股道進(jìn)行集結(jié)，特殊車(chē)輛（在毛玻璃現(xiàn)車(chē)記事欄有特殊標(biāo)注）如禁溜車(chē)、危險(xiǎn)品車(chē)輛、關(guān)門(mén)車(chē)、重點(diǎn)車(chē)、成組車(chē)等需要特殊處理，軍用車(chē)要根據(jù)上級(jí)的調(diào)度命令生成軍品方向。同時(shí)在溜放過(guò)程中，要實(shí)時(shí)檢查調(diào)車(chē)線(xiàn)股道容車(chē)數(shù)、禁溜車(chē)、隔離車(chē)等約束條件［11-12］。

（1）空重車(chē)。根據(jù)毛玻璃現(xiàn)車(chē)的情況，對(duì)空重車(chē)進(jìn)行分開(kāi)處理，空車(chē)按車(chē)種、重車(chē)按方向去向號(hào)集結(jié)。

（2）調(diào)車(chē)場(chǎng)容車(chē)數(shù)。各調(diào)車(chē)線(xiàn)的容車(chē)數(shù)根據(jù)具體線(xiàn)路的情況進(jìn)行設(shè)定，在系統(tǒng)內(nèi)通過(guò)查詢(xún)確定各股道的容車(chē)數(shù)限制條件，如圖5 所示。在解體計(jì)劃編制時(shí)，調(diào)車(chē)線(xiàn)在解體計(jì)劃下落前要滿(mǎn)足容車(chē)數(shù)限制，在計(jì)劃車(chē)輛下落后也要滿(mǎn)足容車(chē)數(shù)條件。

圖5 調(diào)車(chē)線(xiàn)容車(chē)數(shù)

（3）禁溜車(chē)、禁止過(guò)峰車(chē)。待解車(chē)列有禁溜車(chē)、禁止過(guò)峰車(chē)，在解體計(jì)劃編制時(shí)，需要把該車(chē)輛送往禁溜線(xiàn)（調(diào)車(chē)線(xiàn)的編號(hào)33、34），不能把車(chē)輛直接溜往調(diào)車(chē)線(xiàn)。在調(diào)車(chē)場(chǎng)最外側(cè)的1、32 股道沒(méi)設(shè)減速器，1、32股道與迂回線(xiàn)相連，不能溜車(chē)，用于集結(jié)調(diào)機(jī)牽引的禁溜線(xiàn)上存放的車(chē)輛。

（4）車(chē)輛隔離。待解車(chē)列有關(guān)門(mén)車(chē)或有三角標(biāo)記的隔離車(chē)，按照隔離表的要求檢查車(chē)輛溜入對(duì)應(yīng)的股道的最外面的車(chē)組是否滿(mǎn)足連掛要求或車(chē)輛隔離要求。

（5）檢修車(chē)。在調(diào)車(chē)線(xiàn)22 股道設(shè)定為檢修車(chē)停留線(xiàn)，如果車(chē)輛標(biāo)記為檢修車(chē)，則該車(chē)不按去向號(hào)溜放，在計(jì)劃編制時(shí)需溜到22 股道。

（6）調(diào)車(chē)線(xiàn)封鎖。駝峰解體與峰尾編組同時(shí)進(jìn)行，某調(diào)車(chē)線(xiàn)峰尾編組進(jìn)行時(shí)，需把駝峰解體部分設(shè)為封鎖，防止駝峰向該股道進(jìn)行溜車(chē)，如果還有繼續(xù)溜往該股道的車(chē)，需臨時(shí)溜往活用股道。通過(guò)相應(yīng)菜單進(jìn)入股道封鎖界面，可以查看調(diào)車(chē)場(chǎng)哪些股道封鎖，也可以增加設(shè)置股道封鎖，股道的封鎖情況不同，駝峰解體計(jì)劃編制的難度也有不同。

以上各種約束條件是在編制解體調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃需要滿(mǎn)足的，同時(shí)在仿真系統(tǒng)內(nèi)這些約束條件也是內(nèi)置的，如計(jì)劃不滿(mǎn)足約束條件，則在解體計(jì)劃編制時(shí)實(shí)時(shí)觸發(fā)，并出現(xiàn)相應(yīng)的對(duì)話(huà)框進(jìn)行提醒［13-15］。

2.4 下落股道編制解體調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃

駝峰解體計(jì)劃編制有下落股道法和手工編制法兩種，本著從易到難的原則，先進(jìn)行下落法再進(jìn)行手工法編制解體調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃。

（1）選擇解體股道。在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)入鉤計(jì)劃編制界面，選擇下落法編制界面，在到達(dá)場(chǎng)內(nèi)多條待解車(chē)列中選擇具體的車(chē)列進(jìn)行解體。

（2）編制解體調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃。下落法界面如圖6所示，界面分為左、右兩部分。左面為調(diào)車(chē)場(chǎng)現(xiàn)車(chē)情況、右面為待解車(chē)列及需要下落的具體股道。依照車(chē)輛的編組順序，在下落股道內(nèi)根據(jù)預(yù)先設(shè)定股道應(yīng)用表推薦下落股道，如果下落條件滿(mǎn)足，不需要調(diào)整，則在左面調(diào)車(chē)場(chǎng)現(xiàn)車(chē)系統(tǒng)內(nèi)，根據(jù)計(jì)劃確定的位置，下落車(chē)列在左面調(diào)車(chē)場(chǎng)現(xiàn)車(chē)以粉紅色顯示，同時(shí)調(diào)車(chē)線(xiàn)的車(chē)輛數(shù)實(shí)時(shí)變化。在下落時(shí)，為確保車(chē)輛下落股道正確，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊調(diào)車(chē)線(xiàn)、待解車(chē)輛會(huì)出現(xiàn)詳細(xì)的車(chē)輛信息。

圖6 下落股道法界面

股道下落法輸入具體車(chē)輛下落股道時(shí)，如違反解體計(jì)劃編制的約束條件，則會(huì)出現(xiàn)如圖7 所示的提醒對(duì)話(huà)框，提醒下落股道不正確，需要進(jìn)行調(diào)整，直至下落股道滿(mǎn)足解體計(jì)劃編制的約束條件止。

圖7 約束條件違反修改股道界面

按照車(chē)列的編組順序，每個(gè)車(chē)輛的下落股道均輸入且無(wú)違反約束條件對(duì)話(huà)框彈出，表明車(chē)列的下落股道都通過(guò)了約束條件檢驗(yàn)，點(diǎn)擊下一步，出現(xiàn)如圖8 所示鉤計(jì)劃，可對(duì)鉤計(jì)劃存盤(pán)。同時(shí)掌握駝峰解體計(jì)劃編制過(guò)程中股道的方向S 與W、＋、-、X 等符號(hào)的含義，車(chē)號(hào)是哪個(gè)車(chē)號(hào)。

圖8 下落法解體鉤計(jì)劃

2.5 手工編制解體調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃

手工編制計(jì)劃的難度比股道下落法大，但手工編制解體計(jì)劃，能讓學(xué)生更好掌握解體計(jì)劃編制的基本原理和要求。手工編制調(diào)車(chē)計(jì)劃的界面如圖9 所示。

圖9 手工編制解體計(jì)劃界面

系統(tǒng)有4 個(gè)區(qū)，區(qū)1 為到達(dá)場(chǎng)和調(diào)車(chē)場(chǎng)現(xiàn)車(chē)，黑色字體為解體計(jì)劃編制前現(xiàn)車(chē)，粉紅色為解體下落車(chē)輛；區(qū)2 為調(diào)車(chē)連掛的車(chē)輛；區(qū)3 為鉤計(jì)劃編制時(shí)，具體下落股道的現(xiàn)車(chē)；區(qū)4 為解體計(jì)劃編制區(qū)。在解體計(jì)劃編制時(shí)，先確定解體股道，在圖9 中，第1 鉤D2 W ＋51，表明從到達(dá)場(chǎng)2 股道的W 方向連掛51 輛車(chē)進(jìn)行解體，根據(jù)股道應(yīng)用表設(shè)定的下落股道，以及調(diào)連掛的車(chē)輛情況，人工編制解體計(jì)劃，注意各調(diào)車(chē)線(xiàn)下落的方向?yàn)閃、溜放的符號(hào)為X、禁溜車(chē)符號(hào)為-，各計(jì)劃在手工編制時(shí)，如違反約束條件，則會(huì)出現(xiàn)如圖7 所示的提醒對(duì)話(huà)框，需要及時(shí)對(duì)解體計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。調(diào)機(jī)連掛的車(chē)輛全部下落后，沒(méi)出現(xiàn)違反約束的對(duì)話(huà)框，則表明該解體計(jì)劃通過(guò)約束條件的檢驗(yàn)，可以進(jìn)行存盤(pán)。

2.6 解體計(jì)劃傳送及執(zhí)行

解體計(jì)劃編制完成后，在系統(tǒng)菜單點(diǎn)擊傳送后進(jìn)入鉤計(jì)劃傳送界面，如圖10 所示，傳送鉤計(jì)劃至指定的作業(yè)點(diǎn)，仿真系統(tǒng)收到傳送指令后，在指定打印機(jī)位置，把解體計(jì)劃打印出來(lái)。

圖10 解體計(jì)劃傳送界面

鉤計(jì)劃傳送打印后，在仿真系統(tǒng)內(nèi)點(diǎn)擊執(zhí)行命令，出現(xiàn)如圖11 所示的解體計(jì)劃執(zhí)行結(jié)果界面，解體計(jì)劃執(zhí)行后的車(chē)輛以粉紅色顯示，根據(jù)到達(dá)場(chǎng)的待解車(chē)列及解體后調(diào)車(chē)場(chǎng)車(chē)輛集合情況，指導(dǎo)教師可對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)打分。

圖11 解體計(jì)劃執(zhí)行結(jié)果界面

3 結(jié) 語(yǔ)

解體調(diào)車(chē)作業(yè)是鐵路編組站重要的作業(yè)環(huán)節(jié)，基于SAM系統(tǒng)構(gòu)建解體調(diào)車(chē)仿真系統(tǒng)，根據(jù)不同的作業(yè)難度設(shè)置不同的解體調(diào)車(chē)作業(yè)初始環(huán)境，對(duì)解體調(diào)車(chē)仿真實(shí)驗(yàn)各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，內(nèi)置解體作業(yè)的各種約束條件，確保解體調(diào)車(chē)作業(yè)按照作業(yè)要求編制，編制過(guò)程可視并可控，如此使解體調(diào)車(chē)作業(yè)的專(zhuān)業(yè)技能得到充分鍛煉，學(xué)生到現(xiàn)場(chǎng)后便能更快上手，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用型人才的需求。