基于Petri網的支線調度指揮體系優化研究

摘 要：支線鐵路作為路網的重要組成部分，在整個路網中占有重要地位，但支線鐵路所存在的一些問題嚴重地制約了支線鐵路的發展，其中，支線調度指揮體系就是一個比較重要的方面。本文以Petri網絡模型和ECRS分析法為基礎，結合對水大支線調度指揮體系流程的分析，對水大支線調度指揮體系進行了優化，使得支線調度指揮體系更加精簡更加高效。

關鍵詞：Petri網絡模型；ECRS分析法；調度指揮體系

支線鐵路是鐵路網的重要組成部分，肩負著發展地區經濟和服務干線的雙重任務，并且還扮演著路網貨物集散地的重要角色。但是，由于各種各樣的原因，現在的支線鐵路不僅沒有很好地為干線提供強有力支撐，反而成為了路網發展的沉重負擔。這一方面是由于支線鐵路的貨物運輸組織失當和資源配置不合理。另一方面，鐵路支線普遍存在著運輸技術設備落后，而運量卻迅猛上升的狀況，這也對支線鐵路的運輸組織工作帶來了挑戰。因此，如何優化支線鐵路運輸組織，探究其高效合理的運輸組織模式，就成為了一項重要課題。

作為支線運輸組織中的一個重要組成部分，支線的調度指揮體系在整個支線的運輸組織中占據著極其重要的地位。一方面，支線調度指揮體系負責制定支線運輸的各項作業計劃，如配空車計劃、甩掛車計劃等，而這些計劃都是指導支線順利完成運輸任務所必不可少的；另一方面，支線的調度指揮體系卻存在著許許多多的問題，如效率低下、編制的計劃質量不高等。這些不僅嚴重地制約著支線運輸組織的高效化和合理化，也為我們的研究指明了方向。

本文將以成都鐵路局管內水大支線為例，研究支線調度指揮體系再造優化。

1 水大支線概述

2 Petri網絡模型概述

2.1 Petri網概述

Petri 網的概念最早由 Carl·Adam·Petri博士于1962年在他的博士學位論文《用自動機理論通信》中首次提出。Petri 網方法是一種圖形化、數學化的建模工具，適用于多種管理系統，如并行、異步隨機、分布等各種系統。Petri 網通過構建符合系統的模型，分析系統功能、結構、行為以及系統各部分間以至與環境間的關聯，在流程再造中可以進行動態模擬和計算機化分析，是一個很可靠的流程分析工具。

Petri網包括事件和條件兩類節點，網絡中分布著狀態資源或信息的托肯（Token），按照觸發規則進行狀態的演化，從而反映系統運行的全部過程。條件用庫所（Place）表示，事件用變遷（Transition）表示，庫所與變遷之間用有向弧連接。

通常，在Petri網中用圓圈“O”表示庫所，用方形框“□”表示變遷，用箭頭“→”表示有向弧。

2.2 ECRS分析法概述

在對流程構建好Petri網絡模型并進行詳細分析后，研究人員會采用一定的方法對流程進行再造優化，這其中最常用的方法就是ECRS分析法。ECRS分析法通過提問技術，對現行方案進行嚴格考核與分析，建立新方法時所運用的四項原則。ECRS 具體是指 E（Eliminate）取消、C（Combine）合并、R（Rearrange）重排、S（Simplify）簡化。

（1） “取消”所有不必要的工作環節和內容

有必要取消的工作，自然不必再花時間研究如何改進。某個處理，某道手續，首先要研究是否可以取消，這是改善工作程序，提高工作效率的最高原則。

（2） “合并”必要的工作

如不能取消，可進而研究能否合并。做好一項工作，自然要有分工和合作分工的，目的或是因工作量超過某一組織或人員的負擔，或是由于專業需要，再或是從增加工作效率出發。如果不是這樣，就需要合并。有時為了提高效率，簡化工作甚至不必過多地考慮專業分工，而且特別需要考慮使每一個組織或每一個工作人員保持滿負荷工作。

（3） “重排”所必需的工作程序

取消和合并以后，還要將所有程序按照合理的邏輯進行重排順序，或者在改變其他要素順序后，重新安排工作順序和步驟。在這一過程中還可進一步發現可以取消和可以合并的內容，使作業更有條理，工作效率更高。

（4） “簡化”所必需的工作環節

對程序的改進，除去可取消和合并之外，余下的還可進行必要的簡化。這種簡化是對工作內容和處理環節本身的簡化。

3 水大支線調度指揮體系優化

3.1 調度指揮體系流程圖分析

在水大支線現行調度指揮組織模式中，參與支線調度指揮流程的人員主要包括：調度所行調、貨調、計劃調；車站貨運值班員、值班員、運轉人員以及外勤貨運員；這些人員的工作場所主要包括：車站貨運室、車站貨場、車站運轉室以及調度所；工作內容主要包括：配空車需求上報、暫存車待取車上報、編制甩掛車計劃、鋪畫階段計劃、編制調車作業計劃以及取車集結編組等。通過以上對支線調度指揮流程中的人員、工作場所和所做工作的描述，結合鐵路現場實際情況，繪制水大支線調度指揮體系流程圖如圖2。

由圖2可知，水大支線調度指揮體系中的人員較多，其中調度所人員包括了貨調、計劃調和行調，車站人員包括了貨運值班員、車站值班員、車站運轉人員以及車站外勤貨運員，因此可以考慮對人員進行精簡，以提高整個體系的運轉效率。此外，現行調度指揮體系將車站與局調度所直接連接，局調度所對支線技術設備、貨場、專用線裝卸能力，尤其是現場調車作業、股道運用、裝卸車作業情況掌握不透，必須通過現場上報了解情況再形成列車工作計劃，效率低，因此也可以考慮對該流程環節進行再造優化。

3.2 基于Petri網的調度指揮體系流程模型

3.3 水大支線調度指揮體系流程再造優化

通過對圖3、表1的觀察分析可知，水大支線調度指揮體系流程呈現出一種比較典型的串聯式結構特征，這一結構的特點是每一個庫所和變遷都有著嚴格的先后秩序，每一個變遷的發生都必須依靠前一庫所的觸發，且這一庫所唯一，對庫所而言也是如此。參照圖2，圖3以及表1，對水大支線調度指揮體系流程運用ECRS分析法，具體如下：

E（取消）：首先考慮圖3中T0至T2的變遷內容，其內容核心是以車站的配空車需求為基礎做出車站配空車計劃，然后將該計劃傳遞給調度所行調，完成這一簡單內容卻經歷了車站貨運值班員、調度所貨調、調度所計劃調和調度所行調四個庫所，可見在這一部分流程中，庫所的數量較多，參與人員也較為冗余，可以對這一部分進行取消處理。結合水大支線現場情況，建議取消車站貨運值班員和調度所計劃調兩個庫所，而相對應的變遷內容也隨之減少，以實現該部分流程的優化目標。

C（合并）：由對圖3的分析得出了調度所直接參與到水大支線調度指揮中的弊端，不僅會加重調度所貨調、計劃調和行調的負擔，也會降低其效率，甚至會導致安全事故發生概率的上升。建議成立水大支線專門使用的支線調度室，將行調、貨調、裝卸、多經等崗位合署辦公，不僅降低局調度所工作壓力，也可提高支線行調、貨調對支線技術設備、裝卸設備能力以及行車、調車、裝卸實時掌控，實現調度與車站、調度與裝卸等的信息共享，形成高效決策機制。同時，對調度指揮體系而言，通過合署辦公也間接地取消了車站貨運室這一作業處所，優化了整個流程。另一方面，這一合并也為之前對部分流程的取消再造優化提供了實現條件。

4 結束語

以此優化研究所得結果為基礎，水大支線實施了如下的一些改革措施

4.1 成立支線調度室，與六盤水站站調室合署辦公。

4.2 設立車間支線調度室，與六盤水站站調室合署辦公。

4.3 原六盤水站車站調度員轉變為六盤水車務段助理生產調度員，除兼顧六盤水站作業組織外，還對水大支線5個站一并進行調車領導。

4.4 設立支線行車室（班組），統一對支線各站行車工作及現場作業、人員進行管理。

這些措施的實施基本解決了水大支線調度指揮體系所存在的一些問題，使得整個體系的運轉更加高效，人工效率也得到一定程度的提高。但利用Petri網對流程進行優化的分析方法也應該因地制宜地使用，該方法并不是適用于所有流程，對于呈現出不同特點的流程，我們需要根據其呈現的特點靈活地選擇優化方法，這樣才能取得最好的優化效果。

參考文獻

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作者簡介：李彥（1985-），男，漢，江蘇省宜興市人；主要研究方向：交通運輸系統優化。