遺傳算法、模擬退火算法和混合算法在計算機設計中的應用

邵 勇(甘肅財貿職業學院，甘肅 蘭州 730050）

遺傳算法、模擬退火算法和混合算法在計算機設計中的應用

邵 勇(甘肅財貿職業學院，甘肅 蘭州 730050）

鐵路編組站是鐵路樞紐的核心，而階段計劃的自動編制則是新一代編組站綜合自動化系統的重要模塊。我們要綜合運用遺傳算法、模擬退火算法和混合算法，確定階段計劃的編制和模型，解決列車的到發線運用、到達列車的解體順序問題，保證不間斷接車，避免作業干擾，核定出發列車的編組時機、取送內容和時機，推動我國編組站總體技術向世界先進水平看齊。

鐵路編組系統；階段計劃；自動化

鐵路編組站是列車解編調配的中心，擔負著列車到發、集結、編組、裝卸的樞紐性功能。隨著當今時代電子信息技術的迅速發展，對鐵路編組系統提出了智能化和自動化的新要求。也就是說，實現編組站的信息化，自動編制編組站計劃，提高調車效率，壓縮待取待送時間，縮短周轉周期，提高管理水平，已然成為鐵路部門面臨的一項時代性課題。為此，我們必須積極構建新一代鐵路編組站綜合系統，實現其核心模塊——階段計劃的自動編制。

1 階段計劃的基本模塊

鐵路編組站系統階段計劃旨在收集存車信息、裝卸情況、駝峰節點、運用狀態及其他調度資料，借助現代化的人工智能技術和科學算法，確定需要優化的目標和相關的約束因素，建立精確實用的數字模型，藉以編制到發線的使用情況，安排列車的解體順序和車流來源，設計車站駝峰和車輛調度的最佳計劃，實現現有資源的最優配置，從而高效、快速、安全地完成階段性的調車工作，在“技術作業表”上規劃出動態調整而又科學合理的階段計劃線[1]。具體而言，階段計劃主要包括以下功能模塊。

一是到發線使用計劃。合理規劃到達出發線路，是實現列車通暢運營和提高車站負載能力的重要前提。列車到發線使用計劃要綜合考慮列車線路占用情況和列車等級、牽引類型、車站布局、到發時長、硬件設備等因素，根據最優化理論，運用人工智能技術規劃到發線的使用方案，解決到發線交叉干擾和頻繁使用的問題，保證車站駝峰期間列車解體作業能夠順利進行，實現列車接發的不間斷和可持續。

二是調車使用計劃。調車使用是階段計劃的核心部分，是運用調車機對調車工作進行統籌部署，主要是對負責解體的駝峰調車機車、負責編組的牽出線調車機車以及取送車調車機車進行協調安排，將調機從原先的分散調配變成集中調配，實現各區機車的相互配合支援，構成解體、編組、取送各環節高效有序的整體性流程。當然，調車計劃也要妥當安排機車整備耗時，留出司機吃飯時間，考慮機車進行距離和節省燃料等因素。

三是車流推算計劃。車流推算是從站調全局出發，立足已有的列車到發計劃、編組程序、存車情報、調車資料，對到達和出發進行雙向推算配流，形成多樣化的編組和解體方案，標示出各種方案的具體技術指標與推算演繹過程。在此基礎上，根據不同的解編方案，選取最合理有效的配流規則和對象目標，以現代數學模型來確定編組內容和車流來源[1]。

四是本務機計劃。由于機車到達編組站后，都要按照原定計劃返回車站或是進入機務段待命，這就需要根據列車出發方案來設計本務機車牽引計劃。新一代的自動化鐵路編組系統要為本務機出入與變線，設置科學的進路和待線計劃，根據進路執行情況，自動獲取反饋信息，生成本務機實際運行線，上報站調和監控來決定本務機是否按照預設方案運行。當然，新式的智能編組系統必須聯入路局系統，從而及時通知機調部門安排本務機執行相關指令。

2 階段計劃的主要內容

鐵路編組系統的階段計劃應該按照三至四個小時進行設計，規劃到發車次、型號、順序、線別、車流來源，制定調機運用整備方案，協調各場區交換車、檢修車、倒裝車、整理車的取送計劃，安排中轉列車成組甩掛作業的車數及時間，說明超重、超長列車的注意事項，并對軍用、超限等特種車輛的車次、編掛進行必要限制[2]。具體來說，鐵路編組系統階段計劃主要著眼于解決以下問題。

1）科學規劃到發線路運用情況。一是嚴格根據鐵路部門的有關規定，安排到發線路的使用方案。為了保證線路的有效利用和通過能力，各車站的細則條例都會規定到達和出發場線的使用辦法，具體說明用于接發上行列車、下行列車、超限貨物的線路。二是避免作業相互干擾。編組系統在設計到發線方案時，必須結合車場咽喉布置資料，考慮所有列車到發、解體與機車出入庫的徑路和時間，在沒有進路交叉的線路上安排列車到發，對運行和進路發生沖突的列車暫緩解體事宜。三是為列車的技術作業提供方便，保證交路時間緊的列車可以在比較便捷的線路上入庫和到發[2]。

2）合理優化到達列車的解體順序。通常來說，到達列車可以根據先到先解的原則執行解體流程，而以下兩個方面的因素影響著列車解體順序。一是編組列車的需要。保證列車正點到發，是車站部署調車工作的基本前提。在階段計劃中，車調要堅持靈活性與原則性并重，根據出發列車的實際需要，安排急用的車流優先進行作業和解體。特別是在車輛接續時間比較緊張甚至可能出現不足時，一定要周密部署、緊密銜接，組織快速作業，使各項流程井然有序。二是向作業和檢修地點送車的需要。要保持車站的正常作業秩序，充分利用既有資源，就必須做到定點取送。一次取送的車輛，既要達到一定的數量規模，又要保持各作業地點的均衡生產。

3）精確計算出發列車的編組時機。在階段計劃中，車調要確定每一階段編組的車次和起止時間。在選擇列車編組時機之際，需要考慮的因素主要有以下幾個方面。一是保證每一列車都能正點開出。對任一出發列車編組的最早時刻，必須在車列集結之前，此時出發場還有空閑出發線路；至于最晚時刻，則應該距離列車正式出發還有一定的時間段，且不小于列車編組與出發作業的時間間隔。若是在列車集結滿軸以后才進行編組事宜，就不能保證正點發車，為此就要及時調整到達車輛的解體順序，提前結束車列的集結過程，保證編組時間。如果先發列車尚未集結滿軸且不影響其正點發車，可以適當調整列車的編組順序，特別是在密集發車的駝峰時段，必須有預判地開展編組作業，不可耽誤列車正點出發。二是及時清空調車線，保證解體工作順利進行。當然，若是列車集結滿軸完畢，而距離出發還有一段時間，運行線路又比較富余，則可以先編好轉出發場，以騰空調車線路。三是兼顧其它調車作業。有些車站的編組調車機不僅要負責調度任務，還承擔車輛取送等職責。針對這種情況，就要全盤考慮，堅持效率第一、兼顧其它，實現編組和取送兩不誤。

4）具體選定取送內容和時機。階段計劃要根據車站的日常運載和作業情況，詳細部署列車的編組、解體、取送等調車事宜，劃定各項作業的具體內容和起止時段，統籌安排全站的生產運營活動。在取送內容上，要優先取送急需車流，確保列車按時發出；調車區長和貨運計劃人員要協同配合，將去向一致的貨物集中安置在相鄰的貨位上，妥善安排送車車組的裝車順序，以利于就地作業和高效出車，避免重復勞動和減少調車作業量。在取送時機上，要以定點取送為基礎，以靈活配置為方針，實現原則與靈活并重。

3 結 語

新一代鐵路編組系統的核心是自動化，要求自動生成到達、出發、編組、解體、取送車、本務機等計劃，并將指令準確地傳輸到控制系統，從而形成完整高效的智能化閉環。其中，階段計劃承擔著到發線資源的優化配置任務與機車調車、車流推算、取送時機、解體順序等協調性功能，是整個編組系統的核心環節。為此，自動化的編組站階段計劃必須同路局班計劃無縫銜接，根據列車類別和軌道屬性來合理規劃到發列車線路，根據混合算法原理來確定列車解編順序、協調解編調機與取送計劃，切實提高鐵路編組站的運營管理水平，保證鐵路資源的最優使用與合理配置。

[1]呂紅霞，倪少權，紀洪業.技術站調度決策支持系統的研究[J].西南交通大學學報，2000(3)：255－258.

[2]胡剛.編組站階段計劃自動編制與調整的研究[D].西南交通大學碩士學位論文，2000.

Application of genetic algorithm, simulated annealing algorithm and hybrid algorithm in computer design

Railway marshalling station is the core of the railway hub,and the automatic preparation of the stage plan is an important module of the new generation marshalling station integrated automation system.We should make comprehensive use of genetic algorithm,take delivery of content and timing,the overall technical station the world advanced level technology to promote China’s formation.

railway marshalling system；stage plan；automation

TP301.6文獻識別碼B

1003-8965(2017)04-0151-02