解體計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)在武漢北站的應(yīng)用

趙 銘

（武漢鐵路局 武漢北站，湖北 武漢 430301）

1 武漢北站簡(jiǎn)介

武漢北站為雙向三級(jí)七場(chǎng)編組站，股道總數(shù)為 128 條，其中到達(dá)、調(diào)車、出發(fā)場(chǎng)上行系統(tǒng)分別為 12、36、13 條；下行系統(tǒng)分別為 11、36、14 條；上、下行調(diào)車場(chǎng)間的交換場(chǎng)為6股道。車站設(shè)計(jì)能力為近期 (即開通后) 日均辦理車23 404 輛。武漢北站自 2009 年5月 18 日正式開通以來，辦理車、解體編組列數(shù)均呈不斷上升趨勢(shì)，2010 年日均辦理車為16 819 輛，其中有調(diào)辦理車 11 734.7 輛；日均解體 111.5 列、編組 111.1 列；最高日辦理車 20 768 輛，解體 150 列、編組 144 列。

2 車站解體計(jì)劃編制系統(tǒng)的局限性

武漢北站采用的編組站綜合集成自動(dòng)化系統(tǒng) (CIPS) 具有解體計(jì)劃自動(dòng)編制功能，其編程思路是假定初始車組序列是確切的，產(chǎn)生的目標(biāo)序列也是確切的。在這種條件下，計(jì)劃存在最優(yōu)解，同時(shí)假定解體順序已知，到達(dá)列車的編組已知，因此可以將所有待解車輛依照解體順序拼成一個(gè)車列序列，解體計(jì)劃可以看做是從車組序列中提取所需要的車輛，并組成一列出發(fā)列車的方案。該算法假定的前提是待解車列序列是確切的，出發(fā)列車的編組要求也是已知的，根據(jù)集結(jié)時(shí)間最短的要求，完全可以通過算法尋找到快速集結(jié)一列車的最佳方案[1]。由于該系統(tǒng)自動(dòng)編制的解體計(jì)劃在實(shí)際運(yùn)用中與站調(diào)人員的思路差別很大，大多數(shù)不能直接使用，導(dǎo)致站調(diào)人員手工編制解體計(jì)劃，分析其主要原因如下。

（1）假設(shè)前提不準(zhǔn)確。實(shí)際情況下的待解列車序列是在不斷變化的，因此解體順序也在不斷變化，采用動(dòng)態(tài)調(diào)整雖然可以抵銷一部分變化引起的誤差，但實(shí)際上編組集結(jié)是一個(gè)持續(xù)的過程，特別是對(duì)于零解車流，其集結(jié)時(shí)間大約在4～6 h，由此產(chǎn)生的誤差將會(huì)累積而導(dǎo)致算法生成的計(jì)劃與預(yù)期偏差較大。

（2）特殊時(shí)段車流處理。由系統(tǒng)自動(dòng)編成的出發(fā)列車，完全可以符合編掛要求，但在實(shí)際操作中，某些時(shí)段為了及時(shí)編成交分界口列車，會(huì)采取適度的靈活處理方式，造成系統(tǒng)無法自動(dòng)編制。

（3）空車配送調(diào)整。在武漢北站的日常運(yùn)輸生產(chǎn)中，需要對(duì)武漢樞紐及局管內(nèi)各站進(jìn)行空車配送，因此站調(diào)需根據(jù)鐵路局調(diào)度所的配空安排隨時(shí)調(diào)整 空車解體計(jì)劃，但系統(tǒng)卻無法及時(shí)作出相應(yīng)改變。

3 解體計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)的改進(jìn)

隨著 CIPS 在武漢北站的應(yīng)用，一方面建立了統(tǒng)一的信息共享平臺(tái)，為調(diào)度計(jì)劃自動(dòng)決策提供了準(zhǔn)確和充分的信息及先決條件；另一方面“管控一體”理念的實(shí)現(xiàn)，改變了編組站的傳統(tǒng)作業(yè)方式，對(duì)相關(guān)調(diào)度崗位的作業(yè)效率和水平提出了更高的要求，加之編制解體計(jì)劃的工作復(fù)雜煩瑣，使得與 CIPS 配套的管理和決策工具的需求大大增加。

對(duì)解體計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)的改進(jìn)，重點(diǎn)引入了知識(shí)庫(kù)理論，設(shè)計(jì)了專門應(yīng)用于武漢北站調(diào)度領(lǐng)域的知識(shí)庫(kù)表示體系。該知識(shí)庫(kù)的建立以武漢北站現(xiàn)有編組計(jì)劃及站調(diào)解體習(xí)慣為依據(jù)，可以充分表達(dá)車站調(diào)度人員的工作經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)技能。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)細(xì)分成知識(shí)庫(kù)應(yīng)用、知識(shí)庫(kù)維護(hù)、鉤計(jì)劃評(píng)價(jià)、鉤計(jì)劃自解釋等各子系統(tǒng)，并將車站調(diào)度人員的經(jīng)驗(yàn)和技能應(yīng)用于解體鉤計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)中，使系統(tǒng)具有人工智能[1]。其系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 解體計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)框架圖

（1）知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)。知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建主要涉及3個(gè)方面的內(nèi)容，分別是知識(shí)獲取、知識(shí)表示和知識(shí)管理。根據(jù)解體作業(yè)相關(guān)知識(shí)的特點(diǎn)及功能需求，在知識(shí)獲取方面采用手工方式獲取解體作業(yè)相關(guān)知識(shí)；在知識(shí)表示方面，采用產(chǎn)生式規(guī)則方式來表示解體作業(yè)涉及的知識(shí)；在知識(shí)管理方面，建立知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)來滿足編組站調(diào)度機(jī)構(gòu)對(duì)解體相關(guān)知識(shí)庫(kù)的日常維護(hù)需求。

（2）推理機(jī)的設(shè)計(jì)。推理機(jī) (Inference Engine)是系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)基于知識(shí)推理的部件，是基于知識(shí)的推理在計(jì)算機(jī)中的實(shí)現(xiàn)，主要包括推理和控制兩個(gè)方面，是專家系統(tǒng)的核心部分。

（3）知識(shí)庫(kù)維護(hù)系統(tǒng)。在自動(dòng)解體知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)試運(yùn)行中，對(duì)于匹配率比較低的解體作業(yè)計(jì)劃單，通常是因?yàn)閷?duì)于某個(gè)問題的知識(shí)缺失引起的，對(duì)此，建立完善的知識(shí)庫(kù)維護(hù)系統(tǒng)則可較好地根據(jù)實(shí)際匹配率對(duì)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺。

新建解體計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)的工作流程如圖2所示[1]。

圖2 解體計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)流程圖

4 應(yīng)用評(píng)價(jià)

新建解體計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)自 2010 年9月1日在武漢北站正式投入使用，通過不斷調(diào)試和完善，目前自動(dòng)編制解體計(jì)劃與站調(diào)編制解體計(jì)劃的總匹配率在 90% 以上，鉤計(jì)劃的完全匹配率達(dá)到70% 以上 (不含人為調(diào)整解體規(guī)則的情況)，而且還有一定的提升空間。為充分發(fā)揮 CIPS 智能化程度高的優(yōu)勢(shì)、切實(shí)提高站調(diào)工作效率發(fā)揮了重要作用。該系統(tǒng)主要有以下幾方面特點(diǎn)。

（1）提高解體計(jì)劃編制效率。系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)快速掃描并檢測(cè)解體車輛信息和調(diào)車場(chǎng)分類線存車信息，根據(jù)由編組計(jì)劃和解體規(guī)則制定的知識(shí)庫(kù)，能快速編制出到達(dá)車輛的解體計(jì)劃，較以往傳統(tǒng)編制解體計(jì)劃方法大幅度壓縮了所需時(shí)間。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，由該系統(tǒng)編制一單鉤計(jì)劃僅需 1 s，加上站調(diào)人員檢查修改時(shí)間，總共僅需 2 min 左右，而通過手工方式編制至少需要 5 min 以上。

（2）提高解體計(jì)劃編制質(zhì)量。以往站調(diào)在編制解體計(jì)劃時(shí)，需人工檢查股道信息、手工拖動(dòng)車輛進(jìn)行編制，受站調(diào)工作能力與強(qiáng)度等影響，編制時(shí)易出現(xiàn)部分程度的錯(cuò)下、漏下，影響編組站的綜合作業(yè)效率。解體計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)則能嚴(yán)格按照車站建立的知識(shí)庫(kù)規(guī)則編制解體計(jì)劃，不但可以防止錯(cuò)編的情況，還能保證4個(gè)班站調(diào)編制的解體計(jì)劃水平相當(dāng)，提升車站的整體調(diào)度指揮水平。

（3）提高解體計(jì)劃編制的安全性。由于解體計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)將車輛隔離要求等都納入了知識(shí)庫(kù)，可以防止站調(diào)人員在手工方式編制時(shí)出現(xiàn)違反安全規(guī)定的情況。特別是車站和設(shè)計(jì)單位合作將一些解體作業(yè)的安全要求 (如空重混雜罐車的溜放要求等) 也納入知識(shí)庫(kù)，可以從編制計(jì)劃的源頭上消除駝峰三角區(qū)解體作業(yè)的安全隱患，提高解體作業(yè)的安全性。

5 結(jié)束語(yǔ)

解體計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)在武漢北站投入使用以來，對(duì)提高武漢北站解體計(jì)劃編制的正確率和作業(yè)安全性，進(jìn)而提升車站解體系統(tǒng)的效率發(fā)揮了重要作用。隨著石武客運(yùn)專線、滬漢蓉快速通道的建成，既有線的貨運(yùn)能力將得到進(jìn)一步釋放，武漢北站的辦理車、解編列數(shù)均將大幅度增加，該系統(tǒng)的應(yīng)用可以使站調(diào)人員迅速、準(zhǔn)確地下達(dá)列車解體作業(yè)計(jì)劃，保證車站的運(yùn)輸暢通。

[1]婁正良，李文婷. 解體計(jì)劃自動(dòng)編制系統(tǒng)[D]. 北京：北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院，2010.