編組站到解作業計劃自動編制系統研究

趙金觀

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢430063）

1 引 言

在當前鐵路貨運量急劇下滑和鐵路貨物改革的背景下，鐵路貨物運輸在向現代化物流轉型過程中對鐵路運輸時限和作業效率、運輸服務有了更高的要求，編組站作為貨物列車改編的關鍵節點，其調度計劃、作業方式直接影響到車輛的周轉時間，故針對編組站作業效率相關技術的研究對提高編組站作業效率，加快貨物周轉起著十分重要的作用。

編組站日常作業是在編組站具體作業計劃的指導下完成的，車站作業計劃主要包含班計劃、階段計劃和調車作業計劃，其中階段計劃作為車站作業計劃的核心，是車站安全有序作業的關鍵。到解作業計劃是編組站階段計劃中很重要的一部分，是階段計劃編制結果的具體體現。

目前，國內外學者針對編組站作業計劃進行了大量的研究，主要集中在階段計劃中車流推算、到發線運用和調機安排等問題的算法研究上，取得了大量的成果，但研究成果沒有合適的轉化，很難應用于編組站實際工作中。本文在文獻[4][5]中階段計劃到發線和調機運用的研究成果基礎上，基于.NET平臺和數據庫技術，開發了編組站到解作業計劃自動化編制系統，能較快地針對車站某一階段相關計劃進行安排，進一步提升車站作業水平和效率，為全面實現編組站階段計劃自動編制系統作鋪墊。

2 系統設計與分析

2.1 系統數據庫設計

數據庫中涉及的實體比較繁多，包括車站調車進路、行車進路、股道、車站編組計劃、到達列車、出發列車等，各實體單獨存放在數據庫中。同時針對相關實體，在程序中設計了對應的數據結構來進行運算處理（基于篇幅，不再具體介紹）。基于數據庫關系表，得到系統的實體聯系模型（ER模型）如圖1所示。

圖1 數據庫概念設計的E-R圖Fig.1 E-R diagram of the database

2.2 系統功能分析

本系統以安排車站不同階段內到發線和調機合理運用為主要目標，分析出編組站到解作業編制系統應具備的基本功能如下：

（1）到達列車占用股道計劃編制

列車股道占用計劃是根據列車到發時刻、列車方向，結合股道占用情況、進路沖突檢測進行安排的。本系統針對到解列車，應能正確安排列車接入的股道及占用股道時間段，列車接車進路占用咽喉道岔組情況及占用時間，列車解體順序，以及解體開始時刻、解體完成時刻。在進行后續的到達列車時間調整工作時，當產生列車股道和進路占用沖突時，系統能夠對沖突列車的股道占用情況進行調整。

（2）出發列車配流計劃編制

系統根據列車到達時刻、列車編組內容等因素，結合出發列車出發時刻和車流需求，以階段內正點出發列車數最大化為目標，遵循車站作業時間標準和各項規章進行編制。當到達列車時間調整，車流接續時間不夠時，需要對出發列車配流計劃進行相應的修改。

（3）解體調機作業計劃編制

系統應結合出發列車編組情況、到達列車情況和車站咽喉區布置情況對解體調機作業進行安排，當出現不確定性因素時，能夠對其中的作業安排進行調整。

（4）不確定性因素調整

由于階段計劃編制過程中考慮因素較多，且不確定因素會對階段計劃編制產生較大的影響，故本系統僅考慮了列車到達時間的不確定性，當進行到達列車到達時間調整后，系統能根據調整后的數據信息對上述（1）、（2）、（3）中的相關功能重新進行編制。

2.3 系統結構分析

在系統功能實現過程中，程序分別設計了數據載入模塊、數據輸入模塊、數據處理模塊、數據計算模塊和數據輸出模塊來完成系統需求所要求的功能，其中數據計算模塊又具體包含配流模塊、到發線和調機運用模塊，如圖2所示。

數據載入模塊將指定格式下的車站相關信息、常用格式下的列車信息載入系統；數據輸入模塊根據系統要求輸入車站具體作業時間參數；數據處理模塊按照系統設定的數據結構對已輸入信息進行一定預處理；數據計算模塊根據編制的算法安排出發列車車流來源和到解作業中到發線和調機的運用。數據處理模塊一方面將配流結果處理為常用格式，同時還將數據計算模塊中的到發線、調機、調車場、駝峰等具體時段作業情況處理成系統計劃顯示所需要的數據格式信息。

圖2 系統各模塊關系圖Fig.2 System diagram of each system module

3 系統主要功能與實現

本系統的交互式可視化界面主要由登錄界面、主界面以及部分功能菜單組成，如圖3所示。該系統可以針對任何編組站進行到解作業安排，在計劃編制時可以調整到達列車時間等不確定因素，以達到針對不同編組站及時編制和調整到解作業計劃的要求。

圖3 系統使用流程圖Fig.3 System flow chart

3.1 接收數據

在接收數據菜單中，主要包括四個部分，分別為數據接收情況、該階段時間信息、到達列車和出發列車信息，其中到達列車信息主要包括序號、方向、車次、到達時間、編組情況等；出發列車信息則包括序號、車次、出發時間、可編組的車流組號等，具體情況如圖4所示。

3.2 計劃編制

計劃編制功能顯示出該階段出發列車的車流來源、到解列車的到發線安排、列車占用到發線的時間和解體順序，具體情況如圖5所示。

圖5 階段計劃編制結果界面Fig.5 Train disassembling plan

3.3 計劃顯示

在系統主界面計劃顯示部分清晰的表示出該階段到解列車到發線運用、調機運用、占用到達場入口咽喉情況、解體順序、占用駝峰情況、調車場車流集結和出發列車編制情況，具體情況如圖6、圖7所示。

此外，在參數設定窗口中，用戶能根據現場實際工作情況設定具體技術作業時間標準，同時，系統還添加了計劃調整功能，用戶可根據實時情況及時更新相應列車的信息，增強編組站到解作業計劃編制系統的柔性，確保階段計劃按實際列車運行情況編制。

圖6 計劃顯示界面示意圖 (a)Fig.6 Schematic of the disassembling plan (a)

圖7 計劃顯示界面示意圖 (b)Fig.7 Schematic of the disassembling plan (b)

4 結 論

為了提高編組站作業效率和信息化率，基于.NET平臺開發了鐵路編組站到解作業自動化編制系統。系統能對車站中各種行調車作業進行安排，能實現多項作業在到達場及其咽喉同時進行高效的車站調度工作，同時得到車站設備，如到發線、咽喉道岔組運用，調車場車流集結的詳細情況。但是，編組站作為一個龐大的系統，各種因素交織復雜，全面實現編組站作業計劃自動化編制難度較大，后續研究可以側重于出發場股道、進路以及編組調機的作業安排研究，同時針對不確定性因素加以完善，如設備故障導致的作業調整等。

[1] 王慈光. 編組站動態配流模型與算法研究[J]. 鐵道學報，2004，26（1）：1-6.

[2] 李文權，王煒，程世輝. 鐵路編組站到發線運用的排序模型和算法[J]. 系統工程理論與實踐，2000，20（6）：75-78.

[3] 王世東，鄭力，張智海，等. 編組站階段計劃自動編制的數學模型及算法[J]. 中國鐵道科學，2008，29（2）：120-125.

[4] 趙金觀，朱志國. 編組站到解作業計劃自動化編制研究[J]. 鐵道科學與工程學報，2015，12（4）：962-965.

[5] 趙金觀，朱志國. 基于解體順序的編組站到解作業計劃自動化編制研究[J]. 鐵道科學與工程學報，2015，12（6）：1507-1512.

[6] 王正彬，杜文. 車站階段計劃計算機調整系統的實現[J].鐵道運輸與經濟，2008，30（1）：47-49.

[7] 馬亮，郭進，陳光偉，等. 鐵路編組站階段計劃自動調整研究[J]. 交通運輸工程與信息學報，2013，11（3）：92-97.