铁路编组站阶段计划滚动编制模型
Model for Rolling Stage Plan at Railway Marshalling Station
ZUO Fei1 MA Liang2 (1. Railway Eryuan Engineering Group Co. , Ltd. , Chengdu 610031 ,China; 2. University of Electronic Science and Technology,Chengdu 610054， China) Abstract ： The stage plans of railway marshalling station are interrelated; the execution situation of the last stage plan should be considered when this stage plan being planned to avoid any conflicts. At the same time, the preparation of this stage plan can provide good resource consumption for the next stage plan as far as possible. Therefore the several stage plans are most continuous and most efficient. According to the rolling and continuous characteristics of stage plans at railway marshalling stations, the connections between adjacent two stage plans are considered. According to the actual situations of the jobs, available wagons and resource consumption at the end of last stage plans, based on automatic programming model, a rolling planning model is established. Finally, the feasibility of the model is verified by an instance. Key words： railway marshaling station； stage plan； rolling plan model 在铁路编组站车站调度员需要连续编制一个班 (12 h ) 中的3 〜 4 个阶段计划[1]， 当前时刻开始的本阶 段计划编制时需要充分考虑上一阶段计划执行情况， 以避免由于当前阶段计划自动编制模型的输人数据不 正确， 而导致阶段计划之间发生时间和资源的冲突。 同时在编制本阶段计划时有必要尽量为下一阶段计划 编制提供良好的资源占用初始状态， 以使得几个阶段 计划之间连续性最好和计划整体效率最高。虽然编组 站阶段计划自动编制理论研究比较多， 但是这些文 献 [2_9]中没有考虑阶段计划自动编制的滚动性和连续 性问题。本文将在阶段计划自动编制模型[ 1 °]的基础 上建立滚动编制模型， 并使用启发式回溯算法[ 1 1 ] 求解。
; 2 . 电子科技大学，
成 都 610054)
摘 要 : 铁路编组站各阶段计划之间是相互关联的， 本阶段计划编制时需充分考虑上一阶段计划的执行情 况， 以避免阶段计划之间发生冲突； 同时在编制本阶段计划时应尽量为下一阶段计划编制提供良好的资源占 用状态， 以使几个阶段计划之间连续性最好， 计划整体效率最高。文章针对铁路编组站阶段计划滚动和连续 编制的特点， 综合考虑相邻两个阶段计划之间的衔接关系， 并 依 据 上 一 阶 段 计 划 执 行 结 束 时 ,各作业的实际 情况 、 虚场现在车和资源占用情况等因素， 在阶段计划自动编制模型的基础上,建立了编组站阶段计划滚动 编制模型。最 后 ， 通过算例验证了模型的可行性。 关 键 词 : 铁路编组站； 阶段计划； 滚动计划模型 中图分类号 : U 2 9 2 .3 + 1 文献标志码 : A
1
铁路编组站滚动阶段计划问题
在 当 前 时 刻 开 始 编 制 未 来 3 ~4 h 阶段计划时，
收稿日期 :2017-01-17 作者简介 : 左飞 （ 1 9 8 6 -)， 女， 工程师。 引文格式 : 左 飞 ， 马亮 • 铁路编组站阶段计划滚动编制模型 [ J ] . 高速铁路技术， 2 0 1 7 ,8 ( 3 ) :41 - 4 5 .
左 飞 ， 等:铁路编组站阶段计划滚动编制模型
201? # 6 i f
由f 当 前 时 刻与上一阶段计划结束时刻《之间相对 位置的不同， 产生了相邻阶段计划之间不同的衔接 关系_。
1 1 1 1 1 1 上一阶段i 本阶段 ! 1t s
(a) ”不 小 于 y
车形成的集合， 按到达先后排序， 包括:计划到达列车^ 到达场待解车列,调车场集结待编车辆， 货场、 专用线、 交换场和车辆段待取车辆等';< = ( 丨4丨， —f ， 〖f ， pff ， 妒 ， ， 其中！ 4 丨为编组内容， 4表 示 特 征 为 叫 的 车辆数;pn: f 为优先级， 调车场现车优先级高于到达场 待解车列,到达场待解车列优先级高于阶段时间内计 划到达列车与其它作业点的现车， 计划到达列苹与其 它作业点现车同等重要， 且先到达到达场的优先级高； 为到达时刻， 现车的到达时刻为为技术作业 持 续 时 间 ;为 推 峰 作 业 持 续 时 间 ;为 溜 放 作 业 持续时间《如果有些车流不需要某些作业就设定作业 _ 持续时间为〇。 (6 ) F … … 为 由 ， 列自编始发列
2017年 6 月 第8卷第3期
高 速 铁 路 技 术
HIGH SPEED RAILWAY TECHNOLOGY
N〇. 3 , V 〇1.8 Jim. 2017
文章编号：1674—8247(2017)03—0041—05
铁路编组站阶段计划滚动编制模型
左 飞 1 马 亮 2
( 1 . 中铁二院工程集团有限责任公司， 成 都 610031
ZUO F ei, MA Liang. Model for Rolling Stage Plan at Railway Marshalling Station [ J ] . High Speed Railway Technology ,2 0 1 7 ,8 ( 3 ) ：41 - 4 5 .
第3=: 猶
铁路编组站动态配流分层模型
（ Ｉ ＡＩ Ｓ － Ｃ Ｐ ｒ － ＭＰ Ｃ Ｓ ）求 解 ，得 到 优化 的解 编 顺 序 和 初 步配 流方 案 ；然 后 ，在此 基础上 ，以 出发 列 车车 流来 源 总数最 少 为 目标 ，建 立二 次配 流整数 规划模 型 ，采 用贪婪 算法 对初 步配 流方案 进行 成功的出发列车优先级 总和最 大 、车辆在 站平均 中转停 留时间最小 和资源 利用 率最高 ３个 目标函数的字典序 ，建立适 应于不同解体方 式的动 态配流 字典序多 目标累积 调度模 型 ，并设计 约束
传播与多点结构化搜索相结合的混合算法迭代求 解 ，得 到解 编顺 序和初步 配流方 案 ；然后 ，以出发 列车车 流来
时最小 和资 源利 用率 最 高 ３个 目标 函数 的字 典 序 ， 建 立动 态配 流字 典 序 多 目标 累 积 调 度 （ ＤｗＡＬ Ｍ— Ｃ ｕ Ｓ ）模 型 ，并 设 计 约束 传 播 （ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｔ Ｐ ｒ ｏ ｐ ａ —
ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｃ Ｐ ｒ ） ［ １ ３ ， １ ５ ］ 和 多 点 结构 化 搜 索 （ Ｍｕ ｌ ｔ ｉ — ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ， ＭＰ Ｃ Ｓ ） 『 １ 。 ７ ］ 的混 合 迭 代 算 法
克隆选择、启发式、有偏随机键遗传和局部邻域搜 索 等算 法求 解模 型 。但 这些 研究 中的 已知数 据是 精 确 的 、固定 的 ，这 与现 场 的实 际情况 有些不 符 。文
献 ［ ９ ］ 设计 了解 编 作 业 时 问 的精 确 估 算 方 法 ，在 此基 础上 建立 了静 态配 流和 列车解 编方 案协 同优 化 模 型 ，再 采 用 Ｉ Ｉ ０Ｇ 与和声搜 索联 合求解 ；该 研 究 减 少配 流方 案在实 施过 程 中的调 整范 围和规 模 ，但
列车编组计划
1.列车编组计划：全路的车流组织计划。
2.列车运行图：是列车时刻表的图解，它规定了各次列车占用区间的次序，列车在各站到达、出发或通过的时刻。
列车在各区间的运行时分及列车的重量标准及长度等。
2.车站定义：车站是铁路线上没有配线的分界点，并经常办理列车的到达出发通过会让或越行以及货运作业或行车技术作业。
3.空间行车法：为了保证在同一时间里面，同一区间的一条正线上只有一个列车占用的行车方法。
4.分界点：车站、线路所、自动闭塞区段的通过信号机。
5.摘挂列车：是专门为中间站服务的列车。
它把到达中间站的车辆挂来，并把中间站出发的与列车运行方向相同的车辆挂走。
6.列车定义：车辆按有关规定选编为车列，并挂有机车和规定的列车标志时。
称为列车。
7.具备条件：1）.按有关规定选编为车列。
2）.挂有牵引本次列车的机车。
3）.有规定的列车标志。
8.动车组：有若干个动力车和若干个无动力拖车固定连挂在一起的车组。
7.特点：1）快捷舒适安全准确2）固定编组、机动性强3）双向运行无须调头4）启动迅速、制动力强。
8上行：开往北京方向，由支线开往干线。
9.五定列车：定点、定线、定车次、定时、定价的列车。
10.采用电话闭塞行车时，列车占用区间的行车凭证为路票.10.车号：技术直达列车10001-19998，直通货物列车：20001-29998，区段货物列车：30001-39998，摘挂列车：40001-44998，小运转列车：45001-49998，客车单机：50001-50998，货车单机：51001-51998， 小运转单机：52001-52998，补机：53001-54998，试运转列车：55001-55998轻油运车：56001-56998，路用列车：57001-57998，救接列车：58101-58998，自备车：60001-69998，超限货物列车：70001-70998， 超载货物列车：71001-72998，冷藏列车：73001-74998，货运五定：80001-81748，快运货物：81751-81998，始发直达：86001-86998，空车直达：87001-87998，军运列车：90001-91998，高速动车组：G1-G9998,城际：C1-C9998,动车组：D1-D9998,直达特快：Z1-Z998,特快旅客：T1-T998,管内旅客：N1-N998,旅游列车：Y1-Y998,跨局临时：L1-L998,内：A1-A998,直通快速旅客：K1-K998 行车工作必须坚持统一指挥、集中领导和逐级负责直达列车：在装（卸）车站或技术站编组通过一个及其以上编组站不进行改编作业的列车。
一种面向铁路编组站的车站阶段计划编制方法[发明专利]
![一种面向铁路编组站的车站阶段计划编制方法[发明专利]](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/57b4973102d8ce2f0066f5335a8102d276a26120.webp)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202110023029.1(22)申请日 2021.01.08(71)申请人 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司地址 100070 北京市丰台区丰台科技园汽车博物馆南路1号院B座7层(72)发明人 李玮 龙昭 胡博 李静 从景帅 郝楩楠 王文建 崔恩著 邱添 孟奇 王波 金龙 马锐 娄正良 常效辉 张文芝 (74)专利代理机构 北京知联天下知识产权代理事务所(普通合伙) 11594代理人 张迎新 史光伟(51)Int.Cl.B61B 1/00(2006.01)B61L 27/00(2006.01)(54)发明名称一种面向铁路编组站的车站阶段计划编制方法(57)摘要本发明提出一种面向铁路编组站的车站阶段计划编制方法，方法包括以下步骤：步骤a、基于车流路径进行集结股道现车分析；步骤b、基于步骤a确定解体列车，并对解体列车进行列车到达计划编制；步骤c、确定解体列车的解体计划；步骤d、列车解体后决策尾部编组计划和列车出发计划；步骤e、对列车到达计划、解体计划、列车出发计划进行下达、执行或写实操作。
该方法在满足现有铁路编组站作业规范的基础上，能够自动编制、实时调整铁路编组站车站阶段计划。
能够结合编组站运输需求、车流路径及作业路径，高效合理调整车流组合方案，实现自动编制调车作业草稿计划，计划兑现率高，能够精准下达并详细记录展示各项作业计划的作业进度。
权利要求书4页 说明书10页 附图2页CN 112660165 A 2021.04.16C N 112660165A1.一种面向铁路编组站的车站阶段计划编制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤a、基于车流路径进行集结股道现车分析；步骤b、基于步骤a确定解体列车，并对所述解体列车进行列车到达计划编制；步骤c、确定所述解体列车的解体计划；步骤d、列车解体后决策尾部编组计划和列车出发计划；步骤e、对所述列车到达计划、所述解体计划、所述列车出发计划进行下达、执行或写实操作。
铁路编组站阶段计划编制研究综述
算 机 自动 编 制 和 构 建 智 能 化 编组 站 调 度 系 统 。迄 今 ， 编 组 站 阶 段 计 划 编 制 理 论 与 方 法 研 究 上 取 得 较 多 成 果 。 在 在 对 阶 段 计 划 编 制 主 要 内容 分 析 的 基 础 上 ， 确 定 和 不 确 定 环 境 下 的阶 段 计 划 编 制 以及 阶段 计 划 计 算 机 编 制 与 对
ｅ ｉｏ ｎｖ ｒ ｎｍ ｅ ｓ，ａ ｉｈ ｃ ｍ ｐｕ ｅ — ｉ ｄ ｄ ｓ ｔ ｈｉ ｅ ｈ ｓ ａ ｙ ｔ ｍ ｓ Ｔ ｈ ｎ， ｔ ｘｉｔｎ ｎｄ ｕｎ ｅ ｏｌ ｅ ｎｔ ｎｄ ｗ ｔ ｏ ｔ ｒａ ｄｅ ｉｐａ ｃ ｎｇ ｍ ｔ ｏｄ ｎｄ ｓ ｓ ｅ ． ｅ ｈｅ ｅ ｓ ｉ ｇ ａ ｒ ｓ ｖ ｄ
Ａｂｓｒ ｃ Ｔｈｅ ｏ ｉ ｉａ ｉ ｎ ｏｆｓ ａ ａ ｏ ａ ｌ ａ ａ ｓ ｌｉ ｇ ｓ ａ ｉ ｅ ａ ｎ ｏｔａ ｆｉｕｌ ｓ ｏｔｉ ｅ ｔａ ｔ： ｐｔｍ ｚ ｔｏ ｔ ｇｅｐｌ ｎ ｆ ｒ ｒ ｉ ｗ ｙ ｍ ｒ ｈａ ｌｎ ｔ ｔｏｎ ｒ ｍ ｉ ｓａｓａ ｈ ｎｄ ｄｉｆｃ ｔ ｐ ｎ ｒ —
铁 路 编 组 站 阶 段 计 划 编 制 研 究综 述
黎 浩 东 ， 何 世 伟 ， 王保 华 申永 生 ，
（ ．北 京 交 通 大 学 交 通 运输 学 院 ， 京 １ ０ ４ １ 北 ０ ０ ４；２ Ｉ Ｍ 中 国研 究 院 ，北 京 ．Ｂ
１０ ８ ） ０ ００
摘 要 ： 路 编组 站 阶 段 计 划 优 化 编 制 一 直 是 铁 路 运 输 组 织 研 究 的 热 点 和 难 点 ， 目标 是 为 实 现 阶段 计 划 的 计 铁 其
ｓ ａｒ ｈ ｏｆｒ ｉｗａ ｒ ｎｓ ｒ ａ ｉ ｒ ｎ ｚ ｔｏ ｎ Ｃｈｉ ａ Ｔｈ ｒ ｓ ｆｓ ｃ ｅ ｅ ｒ ｈ ｉ ｏ ｒ ａ ｉｅ ｃ ｍ ｐｕ ｅ — ｉ ｅ ｃ ａ ｌ ｙ ｔ ａ ｐｏ ｔ ｔｏｎ ｏ ｇａ ｉａ ｉ ｎ ｉ ｎ． ｅ ｐｕ ｐｏ ｅ ｏ ｕ ｈ ｒ ｓ ａ ｃ ｓ ｔ ｅ ｌｚ ｏ ｔｒａ—
编组站阶段计划解编作业优化模型及算法
编组站阶段计划解编作业优化模型及算法
何世伟;宋瑞;朱松年
【期刊名称】《铁道学报》
【年(卷),期】1997(000)003
【摘要】考虑编组站解编调机运用计划与列车出发计划的综合协调问题，建立阶段计划解民车流推算优化混合０－１规划模型，并给出模型的启发式分解算法。
经实例验算证明算法的可靠、有效性。
从而为阶段计划的计算机编制提供了一个优化决策基础。
【总页数】8页(P1-8)
【作者】何世伟;宋瑞;朱松年
【作者单位】北方交通大学;西南交通大学
【正文语种】中文
【中图分类】U292.16
【相关文献】
1.编组站智能调度系统阶段计划优化模型及算法研究 [J], 王明慧;赵强
2.铁路编组站阶段计划优化模型的研究 [J], 何世伟
3.基于混合算法的阶段计划解编作业的研究 [J], 崔莉;常琦;彭娟娟;解兴申
4.基于列车解编作业时间估算的编组站阶段计划配流优化 [J], 黎浩东;宋瑞;何世伟;刘星材
5.编组站配流计划优化模型及算法研究 [J], 王彦栋
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编制车站阶段计划—编制车站阶段计划
乙站18:00分～18:40分，调车机车将到达乙站的待送货物 作业车P车10辆送往货场。送车时，将调车场内乙站的货物作 业车10辆用圆圈圈上，送车结束时，在货场记载变化后的车 辆数为35辆。送车完后，调车机车将货场35辆中的待取货物 作业车15辆（甲/5,乙－甲/5,丙/5）分别取至集结甲/5,乙－甲 /5,丙/5方向的调车场股道。取车开始时，将货场内的35辆车 用圆圈圈上，圆圈右下角注明剩余车数为20辆，取车结束后 ，调车场内甲去向由原来15辆变为20辆；乙－甲去向由原来 25辆变为30辆；丙去向由原来30辆变为35辆。
（2）编组内容栏
填记到达列车的编组内容。
（2）编组内容栏
根据班计划编制所给资料，填制阶段计划的列车到发栏和编组内容栏 如图所示：
（3）填记列车占用到发线的顺序及起止时间
到发场栏，填画列车占用到发线的顺序和起止时间。根据所给资料，填制 阶段计划的列车到发线栏，如图所示：
阶段计划中的到发线运用计划 ，由车站调度员和车站值班员共同 负责确定，由车站值班员亲自掌握 。车站调度员或车站值班员必须变 更到发线使用计划时，须征得对方 同意并在技术作业图表中作鲜明标 记。
（6）填记自编始发列划及运行图规 定的发出时刻，当某一去向的车流集结够一个车 列的编组辆数时，将该去向的车数用圆圈圈上， 圆圈右下角注明剩余车数；然后用垂线引入牵出 线栏，标明编组作业起止时分。编组完成后，引 入出发线栏进行出发作业并按图定出发时刻发出 列车，如图所示：
（6）填记自编始发列车的编组图解
例如，31301次自编始发列车在乙站进行的作业安排表示如下：
31301自编始发列车是开往丙站的区段列车， 编组内容为丙及其以远和空车共计55辆。图中， 19:20分调车机车开始31301次编组，19:50分编组完 毕转往出发线7道进行技术作业，作业后于21:20分 出发。编组开始时，将调车场内丙及其以远的35辆 用圆圈圈上，20辆空车用圆圈圈上，共55辆。
铁路编组站阶段计划配流问题优化研究
铁路编组站阶段计划配流问题优化研究铁路编组站阶段计划配流问题优化研究摘要：铁路编组站是铁路运输系统中非常重要的组成部分，其阶段计划配流问题影响着整个运输系统的效率和运行成本。
本文通过对铁路编组站阶段计划配流问题进行优化研究，旨在提高铁路编组站的运行效率，降低运行成本。
关键词：铁路编组站；阶段计划；配流问题；优化研究一、引言铁路编组站是铁路运输系统中进行车辆编组和配车的关键环节。
在铁路运输过程中，车辆从发出站到达编组站，按照一定的规则进行编组，并在编组站完成配车作业后，运往目的地。
因此，铁路编组站的阶段计划配流问题直接影响着整个运输系统的效率和成本。
目前，我国铁路编组站普遍存在配车效率低下、短期计划与实际情况不匹配等问题，需要进行进一步的优化研究。
二、问题分析1. 配车效率低下当前铁路编组站的配车作业大多是依靠人工经验，并且受到人力资源和时间等因素的限制，因此配车效率较低。
在高峰期，车辆需求量大，配车作业压力增大，导致配车效率进一步下降。
2. 短期计划与实际情况不匹配铁路编组站的短期计划通常提前为一定时间段内的配车作业制定，但由于实际情况的变化，如前方车站到达时间延误、车辆故障等，使得计划与实际情况不匹配，进而影响到整个运输系统的效率。
三、优化方法1. 建立动态配车模型通过收集和分析铁路编组站的相关数据，建立动态配车模型。
该模型将考虑到车辆的到达时间、车辆类型、目的地等因素，并结合实际情况进行优化。
通过模型的建立，可以更准确地预测配车需求，提高配车效率。
2. 引入智能算法利用智能算法对铁路编组站的配车作业进行优化。
智能算法可以根据实时的数据和系统情况，根据一定的规则进行配车，并通过优化算法找到最优解。
常用的智能算法包括遗传算法、模拟退火算法等。
3. 优化运输规划在短期计划与实际情况不匹配的情况下，及时调整运输规划，使其与实际情况相适应。
通过与其他车站和运输组织的密切合作，及时调整运输计划，减少不必要的时间浪费和资源浪费。
列车编组计划
列车编组计划列车编组是指根据货物的种类、数量和目的地等因素，合理地组织和安排车辆，以便达到运输效益最大化的一项工作。
编组计划的制定对于提高列车的运输效率、降低成本、保证安全、减少能源消耗等方面都具有重要意义。
下面将从编组计划的制定原则、流程和注意事项等方面进行介绍。
首先，编组计划的制定应遵循以下原则，一是根据货物的种类和数量进行分类，以便进行合理的组织和安排；二是根据货物的目的地和运输距离等因素，确定适宜的车辆类型和数量；三是根据运输线路的情况，合理安排列车的发车时间和间隔；四是考虑到列车的安全和稳定性，合理配置车辆的重量和位置等。
其次，编组计划的制定流程一般包括以下几个步骤，一是收集货物信息，包括种类、数量、目的地等；二是分析货物信息，确定合适的车辆类型和数量；三是制定具体的编组方案，包括车辆的排列顺序、装载方式等；四是对编组方案进行优化，以提高运输效率和降低成本；五是制定具体的发车计划，包括发车时间、车辆间隔等。
最后，编组计划的制定过程中需要注意以下几个问题，一是要充分考虑货物的特性，避免不同种类货物之间的相互影响；二是要充分考虑运输线路的特点，避免因线路条件不同而导致的运输效率低下；三是要充分考虑列车的安全和稳定性，避免因编组不当而导致的安全事故发生；四是要充分考虑能源消耗和环保要求，避免因编组不当而导致的能源浪费和环境污染。
综上所述，编组计划的制定是一个复杂而又重要的工作，需要充分考虑货物的特性、运输线路的情况、列车的安全和稳定性等因素。
只有合理制定编组计划，才能提高列车的运输效率、降低成本、保证安全、减少能源消耗，从而实现运输效益最大化的目标。
希望相关人员在日常工作中能够认真对待编组计划的制定工作，不断提高编组计划的质量，为铁路运输事业的发展做出积极贡献。
新一代编组站综合自动化系统
新一代编组站综合自动化系统----SAM系统的介绍摘要: 近年来我国编组站自动化技术取得了长足的进步，编组站的建设也在稳定快速的发展着。
本文首先对编组站自动化进行了相关介绍，接着着重介绍了SAM系统的背景、目的、意义，然后阐述了SAM系统的特点与应用效果，最后作了总结。
关键词：编组站自动化系统；SAM；特点；应用0.引言编组站自动化系统(Yard Automatic Control System，YACS)，是指利用计算机控制编组站的作业过程和处理货车信息的系统。
比较全面和综合的编组站自动化系统包括各种列车从到达至出发的全部站内作业过程的自动控制和作业计划的自动编制，以及货车信息的自动处理。
整个系统可以划分为两大部分：货车信息处理系统和作业过程控制系统，后者又可分为货车控制和进路控制两个子系统。
编组站综合自动化技术是在成熟的编组站管理信息系统和计算机联锁系统、驼峰自动化系统、编尾可控停车器控制系统、调机自动化系统等控制系统基础上，通过信息集成与整合，实现编组站高度自动化。
目前，我国已有成都北、新丰镇、武汉北、贵阳南等大型编组站，实现了综合自动化，并取得了明显的社会效益和经济效益。
近年来我国编组站自动化技术取得了长足的进步，先后启动了编组站集成自动化系统（CIPS）和编组站综合自动化系统（SAM）建设1.SAM系统的背景目的及意义背景随着计算机技术和信息技术的发展，承担着铁路货运任务的编组站先后进行了一系列信息化和自动化改造，许多车站重新调整了作业岗位，将具备条件的岗位进行职能合并，从而减少作业人员。
如利用站调楼集中办公的方法，将各个信号楼的设备集中到站调楼，以减少值班员和信号员数量。
从严格意义上讲，这种单纯岗位合并缩减作业人员的方法存在局限性，因为职能的重新调配不等于工作量的减少。
相反，一些岗位的工作强度反而会因为新内容的加入而更加繁重。
长期在这种条件下从事行车工作，存在极大的安全隐患。
从维护角度上讲，岗位合并后，许多不同功能的设备混放在一起，甚至有些车站的机房设备也受到实际条件的限制，将不同类型设备填塞入综合设备机械室，由综合工区负责日常维护。
铁路编组站到发线运用的排序模型和算法
2000年6月系统工程理论与实践第6期 文章编号:100026788(2000)0620075204铁路编组站到发线运用的排序模型和算法李文权1,王 炜1,程世辉2(1.东南大学交通学院,江苏南京210096;21河南教育学院,河南郑州450003)摘要: 研究在铁路编组站计算机辅助调度过程中,如何编制到发线运用计划的关键问题Λ通过分析列车占用到发线的特性,建立到发线运用问题的排序模型Λ通过分析列车占用到发线时间区间集合的特点,运用构造方法给出到发线运用问题的实用算法Λ关键词: 铁路;编组站;计算机辅助调度;排序中图分类号: U291.3 αSchedu ling M odel and A lgo rithm of U sing U p2and2dow n L ines on R ail w ay M arshalling Stati onL IW en2quan1,W AN G W ei1,CH EN G Sh i2hu i2(1.T ran spo rtati on Co llege Sou theast U n iversity,N an jing210096;2.H enan Educati on Co llege, Zhengzhou450003)Abstract: T he key p rob lem of how to m ake the p lan of u sing up2and2dow n lines in thep rocess of compu ter aided dispatch ing fo r rail w ay m arshalling stati on is studied in th ispaper.Schedu ling model of u sing up2and2dow n lines is set up by analyzing the charac2teristics of ti m e in tervals set that train u se up2and2dow n lines.T he algo rithm of th is isgiven by con structi on m ethod.Keywords: rail w ay;m arshalling stati on;compu ter aided dispatch ing;schedu ling 列车接入和发出车站都是在到发线上进行Λ列车对到发线的占用包括占用时间和占用具体股道两项内容Λ这既与列车种类性质、到发密集程度有关,又与车站设备设施(调机、到发线分工等)和车流组织方法(编组计划等)有关Λ合理编制到发线运用计划是车站完成作业任务的核心工作之一Λ建立车站到发线运用的模型并设计相应的算法是实现计算机辅助调度编制到发线运用计划的重要内容Λ许多学者对此进行了研究,如:U.I.Gup ta,D.T.L ee等[1]对同种类别到发线股道分配问题进行了研究,并给出了算法Λ吕红霞[2]、曹家明[3]从决策支持系统的观点对此问题进行了探讨Λ刘军[4]用分层规划的方法研究了与此相关的车站调度问题,并指出排序方法可能是解决这种复杂问题的一种方法Λ李文权[5]用排序方法、图论方法对包括到发线安排等有关的车站调度问题进行了研究Λ本文应用固定工件排序方法从如下5个方面对到发线运用问题进行讨论Λ1)对到发线运用系统进行分析;2)建立固定工件排序模型;3)设计两种实用算法进行计算;4)对计算结果的调整;5)举一个简单的数值例子进行算法说明Λ1 系统分析铁路编组站到发线按其接发列车的种类可区分为:客车到发线;货车到发线;客、货混用到发线Ζ货物列车到发线又根据其可否接发超限货物列车分为:超限货车到发线,一般货车到发线Ζ旅客列车只能在客α收稿日期:1998212214资助项目:中国博士后科学基金(1998年9月第24批)车到发线上停留、到发;货物列车可在客车或货车到发线上停留、到发Ζ超限货物列车只能在超限货车到发线上停留、到发,一般货物列车可以在超限货物列车到发线和一般货车到发线上停留、到发Ζ车站到发线的具体分工在《站细》中有明确规定,这种分工就自然形成了列车(车列)与到发线股道的映射关系:对一条到发股道而言,它可以接发一定种类的列车(车列);对于一列列车(车列)而言,它只能被一定类型的到发线中的一条接发Ζ若记列车(车列)集合为J θ,到发线股道集合为M {,则上述映射关系可形式化地表示为:<:J θ→M {或Υ:M{→J θ 在一日的不同时期内,由于车站到达和出发的列车种类、数目和时间不同,及从车站内其它车场转入到发场的车列转入时间、数目不同Ζ这样,根据具体车站的列车(车列)-到发线映射关系,确定列车(车列)占用到发线的种类和时间也不相同Ζ具体安排到发线运用时,一切列车(车列)一般情况下必须遵守:1)一条到发线同时只能接发一列列车(车列),列车(车列)一旦占用某一条到发线,便一直占用到该列车(车列)离去为止,中间不可能中断再为其它列车(车列)占用,或再转入其它到发线Ζ2)一列列车(车列)在一个时间内只能占用其可以占用的多条到发线中一条Ζ实现计算机辅助调度的中心任务就是建立一日内每列列车(车列)J i ,从其开始占用股道时刻x i 到其腾空该股道时刻y i 为止的时间区间(x i ,y i ),在其合适股道上的时序安排模型,并设计相应的算法Ζ2 到发线运用的排序模型设一日内所有列车集合为J θ={J 1,J 2,…,J n },到发线集合为M {={M 1,M 2,…,M m },列车(车列)——到发线映射关系为:<:J θ→M {或Υ:M {→J θ,每一列车(车列)J i ∈J θ对应于一个占用到发线时区(x i ,y i )Ζ对任一列车(车列)J i 必须在时刻x i 安排于某一到发线,其分配股道在时刻y i 之前不能被其它列车占用Ζ到发线安排的目标便是使全部列车按照要求给予安排Ζ若将列车集Jθ视为工件集,到发线集M {视为机器Ζ这便是一个特殊的固定工件排序问题(F ixed Job Schedu ling P rob lem )Ζ其中达到时间x i 为列车J i 开始占用到发线时刻,完工时间y i 为J i 腾空到发线时刻Ζ其加工时间为列车占用到发线时间p i =y i -x i Ζ若将列车—到发线映射关系<:J θ→M {或Υ:M {→J θ视为工件特性,则到发线安排模型可记为Pm F ixed Job,J θ→M {M app ing Feasibility 这是一个特殊的恒同机(Iden ticalM ach ine )固定工件排序问题Ζ至此,到发线占用安排模型已经建立Ζ对于可行性目标Feasib ility 通常用数量目标6U i 来表示,其中U i =1表示列车(车列)J i 在时刻x i 没有被安排于某一到发线,或其分配股道在时刻y i 之前被其它列车占用Ζ即工件J i 不能按时安排于其合适的到发线,或者说工件J i 丢失Ζ否则,U i =0.显然,6U i =0表示可行性安排Ζ3 到发线运用排序模型的实用算法对于任意的m 、n ,问题Pm F ixed Job 6U i 已被E .M .A rk in ,E .B .Siliverg [5]于1987年证明是N P 2困难问题,因此问题Pm F ixed Job,J θ→M {M app ing 6U i 不大可能有好算法Ζ然而对于给定具体车站,m 总是事先给定的,占用m 条到发线的列车或车列n 也不超过一个给定有限数值Ζ并且列车占用到发线至少有一个端点是事先知道的Ζ如到站列车x i ,始发列车y i ,中转列车x i 与y i 事先确定Ζ其它暂时不定值正是要寻求的Ζ由此我们可以设计两类算法来求解Pm F ixed Job,J θ→M {M app ing 6U i问题Ζ算法3.1首先满足y i 类端点为基准进行安排,算法3.2首先满足x i 类端点为基准进行安排Ζ这样可照顾所有行车任务(x i 与y i 中至少一个是确定的),对于调车任务(x i 与y i 都不确定)则是主要调整对象Ζ算法3.1 以右端点(y i )为基准的标号算法0)将列车(车列)占用到发线时区集合Jθ重排为J θ={J 1,J 2,…,J n }(J i =(x i ,y i ),i =1,2,…,n ),使得y 1Φy 2Φ…Φy n ,并且当y i =y i +1时,x i <x i +1者优先Ζi =1,M 0=(J 01,J 02,…,J 0m )(上阶段到发线股道上列车(车列))Ζ占用以标号{1,2,…,M }∪{ }表示:J 0i =i 股道i 上有列车(车列)占用,, Z =067系统工程理论与实践2000年6月 1)对当前要安排占用J i =(x i ,y i )执行以下运算,寻求J i 前已安排最大下标的占用同种类型到发线的列车(车列)J j (j <i ),若i =1时,其先前同种类型到发线的列车(车列)为已安排占用M 0中可安排J i 的股道上占用列车(车列)情况Ζ并且J j 满足:a )占用J j 没有丢失(lab (J j )≠ ),已经安排合适股道,即lab (J j )∈<(J i )Ζb )J j 是当前最早可安排J i 的L ab (J j )号股道的最后占用任务时区Ζc )J j ;J i (时区J i 在J j 之后,即x j <y j Φx i <y i )Ζ2)若J j 存在,则将J i 安排在J j 所在股道上,即给J i 标号lab (J j )(lab (J i )=lab (J j ))Ζ若J j 不存在,但有合适J i 占用的股道k (k ∈<(J i ))没被其它占用k ∈(1,2,…,m )Ζ即不存在J x ,使lab (J x )=k ,J x ;J i Ζ则将J i 安排在k 上,即lab (J i )=k Ζ否则转(3)Ζ3)放弃J i ,lab (J i )=<(此时可安排J i 的股道<(J i )均被占用)ΖZ =Z +1;4)i =i +1;5)若i <n +1,转1);否则i =n +1,停止运算,输出lab (J i ),(i =1,2,…,n ),Z ,M n (本计划结束时股道占用情况)Ζ其中M n =(J 01,J 02,…,J 0m )表示m 个股道占用情况(J 0i (i =1,2,…,m )可能不存在,即J 0i = 表示股道空闲),它是下一个计划期的初始值M 0.算法3.2 以左端点(x i )为基准的标号算法0)将列车(车列)占用到发线时区集合Jθ重排为J θ={J 1,J 2,…,J n },(J i =(x i ,y i ),i =1,2,…,n )使得x 1Φx 2Φ…Φx n ,并且当x i =x i +1时,y i <y i +1者优先Ζi =1,M 0=(J 01,J 02,…,J 0m )(上阶段到发线股道上列车(车列)占用延续到本阶段开始时的情况)Ζ占用以标号{1,2,…,M }∪{ }表示J 0i =i 股道i 上有列车(车列)占用, 否则 Z =0Ζ 1)对当前要安排占用J i =(x i ,y i )Ζ若按列车(车列)—到发线映射关系<:J θ→M {,集合<(J i )中股道于x i 时刻存在空闲股道k ∈<(J i ),则将J i 分配给k ,即lab (J i )=k Ζ2)若在t =x i 时刻<(J i )中股道均被占用,寻求<(J i )中所有正在占用工件中右端点最大者J x ,(J x ;J i ),lab (J x )∈<(J i ),y (J x )=m ax {y (J ) J ;J i ,lab (J )∈<(J i )},其中J x =(x (J x ),y (J x ))Ζ3)若y i Εy (J x ),则丢失占用J i ,lab (J i )= ,Z =Z +1,若y i <y (J x ),则用J i 代替J x ,即lab (J i )←lab (J x ),lab (J x )← ,Z =Z +1Ζ4)i =i +1;5)若i <n +1,转(1),否则i =n +1,停止运算,输出Z ,lab (J i )i =1,2,…,n ,并把本计划结束时股道占用情况记作M n Ζ4 计算结果调整说明因为Pm F ixed Job,J θ→M {M app ing 6U i ,所得最优值Z =6U i 不一定为0,若Z =0,便得一可行解,否则Z =6U i ≠0,必定存在某一工件J i 使得lab (J i )= ,任务J i 被丢失,这不符合车站工作要求Ζ这时应将lab (J i )= 之J i 及<(J i )上与J i 时区交叉的时区J j 全部选出,对其中可调时区进行调整Ζ调整方法如下:无改编中转列车或客车,及成组换挂中转列车,占用时区不允许调整;对于到达解体列车x i 值是固定值,不允许调整,y i 值的调整量为待解时间;对于始发列车,y i 值是定值,x i 是可调值,调整量为待发时间;对于取送,转场车列的x i ,y i 值都是可调值,具体调整量由车站调度员具体给定Ζ然后,根据调整后的时区,再执行上述算法3.1或3.2Ζ若6U i =0,则结束运算Ζ否则,还有lab (J i )= 时,可以运用到发线活用方案,修改<:J θ→M {或Υ:M{→J θ的关系,主要措施为1)是否可以利用客车到发线,2)两列货车可否合用一条到发线Ζ利用客车到发线的活用原则是:在客车到发线上两客车占用时区(x k 1,y k 1),(x k 2,y k 2)之间,即区间(y k 1,x k 2)是否可以包含列车J i 的占用时区(x i ,y i )Ζ也就是若x k 1<x k 1Φx i <y i Φx k 2<y k 2成立,则货车J i 可利用客车到发线lab (J k 1)=lab (J k 2),即lab (J i )=lab (J k 1)=lab (J k 2).77第6期铁路编组站到发线运用的排序模型和算法两列车J i ,J i +1可以合用同一到发线的原则是:若列车J i 的占用时区(x i ,y i )与J i +1占用时区(x i +1,y i +1)有交叉,x i ≤x i +1<y i ≤y i +1≤x k <y k (其中(x k ,y k )是安排在同一股道上的后续占用)Ζ并且有列车J i 与J i +1的长度之和不超过该股道的有效长Ζ这时列车J i 与J i +1可共用到发线lab (J i )=lab (J i +1)Ζ如果在调整列车占用时区及到发线活用后,还得不到6U i =0的到发线运用模型初始解Ζ说明该列车集是不可行的Ζ应根据列车的重要程度和本站实际情况,决定取消哪些行车任务或更改哪些接发车时刻后,可以得到列车集可行安排Ζ并报告分局,征求分局同意Ζ5 数值例子现举一简单例子说明上述算法Ζ设某车站在一时期内有5列列车占用两条到发线,按调机安排它们占用到发线的时区为J 1=(0,4),J 2=(1,8),J 3=(2,3),J 4=(5,7),J 5=(6,9),按算法3.2可得丢失区间数为1的安排如图5.1中a )或b )Ζ(a )由1道向2道安排 (b )由2道向1道安排图5.1 到发线股道安排示意图按算法3.1,可将上述区间重排为J 1=(2,3),J 2=(0,4),J 3=(5,7),J 4=(1,8),J 5=(6,9),其算法结果相同Ζ现就上例说明调整过程Ζ在上例中lab (J 2)= ,<(J 2)中与J 2相交叉的列车(车列)占用为J 1、J 3、J 4、J 5,若J 1、J 2、J 5都不允许调整,而J 3、J 4代表取回车组与重解车列,它们可向前调整2个时间单位,于是可将J 3时区由(2,3)向左平移两个单位得J 3=(0,1),将J 4向左平移一个单位将时区由(5,7)变成(4,6),其它时区不变,应用算法3.1或3.2可得如下安排lab (J 1)=lab (J 4)=lab (J 5)=1,lab (J 3)=lab (J 2)=2,Z =0Ζ安排示意如图5.2所示Ζ图5.2 调整后到发线股道占用安排示意图如果J 3,J 4占用不是站内重解车列,即不允许两个方向同时调整,这时无论如何调整都不会有Z =0Ζ从而必定要取消一些到发线占用时区Ζ至于取消哪些列车,决定权在分局,作为车站可以向分局提供建议Ζ建议的理论依据将另文介绍Ζ参考文献:[1] Gup ta U I ,L ee D T ,L eung J Y T .A n op ti m al so lu ti on fo r the channel 2assignm en t p rob lem [J ].IEEE T ran sacti on s Compu t .,1979,C -28:807～810.[2] 曹家明,范征等.编组站作业优化决策支持系统—解体子系统[J ].铁道学报,1993,4:66～73.[3] 吕红霞.技术站调度决策支持系统的研究—到发线的合理使用[D ].成都:西南交通大学硕士论文,1994.[4] 刘军.一类复杂规划问题的分层规划方法[J ].北方交通大学学报,1995,19:401～406.[5] 李文权.铁路区段站日工作计划优化模型及其算法的研究[D ].成都:西南交通大学博士论文,1997.[6] A rk in E M ,Silverberg E B .Schedu ling j ob s w ith fixed start and end ti m es [J ].D iscrete A pp l.M ath .,1987,18:1～8.87系统工程理论与实践2000年6月。