一種自動編制中間站調車計劃的方法研究

劉子揚

(北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070)

1 概述

中間站是設置在鐵路區段內，位于兩個技術站之間的車站，是為提高鐵路區段通過能力、保證行車安全和為服務沿線城鄉生產生活而設的重要鐵路基層單位。大部分中間站設備配置少，設備種類單一，但是中間站數量眾多，占全國路網車站數量的80%以上。

中間站作業包括：列車通過、會讓和越行；旅客乘降和行李、包裹的收發和保管；貨物的承運、裝卸、保管和交付以及摘掛列車向貨場甩掛車輛的調車作業。

中間站車站作業[1]是鐵路運輸組織工作的重要組成部分，調車作業作為車站作業的重點，在很大程度上決定了車站的運輸效率[2]。鐵路貨運的運轉流程，除了在編組站進行整列的組編和解編外[3]，還需要在各個中間站進行多次調車作業[4]，才能滿足車流上線和貨物的裝卸需求。國內鐵路中間站比例很高，各個車站站場結構類型不同，車站調車方式不同，需要因地因時進行作業，決定了中間站調車作業復雜、通用性不高的特性。

目前中間站平面調車作業鉤計劃大多由人工編制完成[5]，車站在獲取列車確報信息后編制鉤計劃，再通過下達鉤計劃通知單的方式由調車班組和調車指揮人員執行，并在執行過程中根據實際情況進行一定的反饋和修改。

編制調車鉤計劃主要根據調度員個人經驗，并結合各種實時溝通方式獲取到的調車班組作業進度，車站作業情況以及貨運站裝卸進展等信息，進行鉤計劃的編制和錄入，計劃編制質量和效率主要由編制人員水平及車站調車計劃復雜程度決定。調度員對復雜的靜態、動態信息的綜合考慮和適時的判斷是制約調車作業計劃編制好壞的關鍵。

將部分鐵路中間站調車作業鉤計劃的編制由計算機承擔，可以提高調車作業鉤計劃編制的質量，并可以在實際生產中減輕調度人員的負擔，提高調度作業效率和調機的利用率。

2 計算機自動編制中間站調車作業鉤計劃

按照車站貨物作業地點分布和調車作業量大小等情況，部分中間站配備固定調機，部分無固定調機的中間站使用流動調機進行作業[6]，同時中間站還可以使用本務機進行調車作業。根據車站配備的作業調機數量，編制中間站調車計劃分為單站單機作業和單站多機作業模式。單站多機作業模式可以通過一定方式轉換為單站單機作業模式，在此首先介紹單站單機自動作業計劃編制方法。

2.1 基本步驟

通過計算機自動編制中間站調車作業鉤計劃的基本方法是以預先存儲的站場基本設備信息和作業規則為基礎，在獲取確報信息，調機和車輛信息后，由計算機根據甩掛計劃，車站股道車輛分布，機車取送作業方式等條件計算取送車順序。然后根據中間站調車作業規則進行分步判斷和調整，輸出調車鉤計劃步驟并提交調車員進行審核，經人工審核修改后成為最終調車鉤計劃作業單。

如圖1 所示，自動編制中間站鉤計劃基本步驟如下。

圖1 計算機自動編制中間站調車作業鉤計劃基本步驟Fig.1 Basic steps for automatic generation of shunting plans

1) 結合靜態數據和動態信息，判斷取送車模式和順序。

2) 根據調車作業規則，迭代生成調車計劃，當出現無法自動推算情況時，暫停迭代過程進行人工干預，調整后繼續迭代并生成結果。

3) 將結果輸入給人工審核修改，最終輸出調車作業鉤計劃單。

2.2 單機自動調車計劃編制

單機自動調車計劃編制首先需要確定取送作業模式和作業順序，按照中間站實際作業內容不同，單機取送作業可以分為3 種作業模式。

1）單一送車模式：這種模式是指調機將作業車輛送往貨物裝卸線或專用線后，單機返回站內的作業模式。

2）單一取車模式：這種模式指單機去貨物裝卸線或專用線，將裝卸完畢的車輛取回站內的作業模式。

3）取送結合模式：這種模式指調機在送車的同時，取回車輛。

根據站內是否有待送車輛以及貨物線或專用線是否有待取車輛，可以選擇上述作業模式。判斷作業模式具體步驟如下。

1）查詢目前站內待送車輛信息，通過車輛收貨人匹配待送車輛送達目的地，即某一條線路。

2）查詢裝卸信息，查看是否有裝畢車輛需要取回車站內，同時獲取待取車輛所在位置。

3）如果只存在待送車輛，則選擇單一送車模式。

4）如果只存在待取車輛，則選擇單一取車模式。

5）如果既存在待送車輛，也存在待取車輛，則判斷兩者是否位于同一區域，該區域的劃分信息屬于靜態信息，提前已經存儲在系統中。根據區域判斷作業類型：

a. 如果位于同一區域，則選擇取送結合模式；

b. 如果不位于同一區域，則拆分成兩組作業，分別為單一送車模式和單一取車模式。

在存在多組取送作業任務的時候，需要排列任務執行順序，按照車輛在中間站的作業特點，可以根據整體作業時間最短或者機車走行距離最短的標準進行方案選擇，例如可以根據調機走行到目標地點的走行時間和進行摘掛作業的時間遍歷所有取送作業地點，通過計算機搜索，找出耗時最少的最佳取送作業順序。搜索最佳作業順序所用方法可采用既有數學模型[7]和算法[8]，根據需要進行配置。

為了能夠實現邏輯推斷進行，需要抽象調車作業規則，使計算機能夠執行邏輯判斷。將調車作業規則正則化成以下五維信息：觸發條件列表、前置條件列表、執行規則、優先級、通用/專用標志位。

信息內容解釋如下：觸發條件列表表示的是觸發本條規則的條件列表，該項不可為空；前置條件列表表示觸發本條規則后需要滿足的額外條件，一般用于特殊情況判斷，該項可以為空；執行規則表示計算機具體構造單條鉤計劃的規則，一般是計算加掛和減掛車輛的方式；優先級用來對同時滿足多個條件的規則進行排序，在執行的時候選擇最高優先級規則執行；通用/專用標志位表示該調車作業規則是否適用于通用車站。當為專用時，需包含具體應用地點信息。

啟動自動編制鉤計劃時，首先獲取初始觸發條件，如圖2 所示，然后進行迭代生成，如圖3 所示。在每一輪迭代開始的時候，都需要重新計算本次執行的觸發條件。

圖2 單機調車鉤計劃自動編制作業模式判斷Fig.2 Decision on modes of plan generation for single locomotive

圖3 連續生成鉤計劃流程示意圖Fig.3 Flowchart of automatic generation of shunting plans

在生成的過程中，如果出現沒有可以使用的規則或者出現優先級相同的多條同類型規則（都是通用或者專用類型，如果兩條最高優先級一條為通用類型，一條為專用類型，則應選擇專用類型）時，迭代過程將無法繼續，此時應轉由人工干預，調整后繼續進入迭代，直至輸出最終結果。

2.3 適用于不同車站的調車作業規則設計

為適應各個車站站場情況不同，調車運用方式多樣的特點，將調車規則進一步的劃分為通用調車規則和專用調車規則。其中通用規則是基本規則，可以應用于各個車站的調車鉤計劃編制。專用規則只適用于某一車站，根據車站的特殊情況單獨進行編制。

在進行規則判斷時，需要根據預先制定好的規則判斷順序，依次進行判斷，在通用規則和專用規則都適用的情況下，應該優先以專用規則為準。

為適應站場設備環境調整，作業方式改進等對作業規則的影響，專用規則可以開放給各個車站進行編輯和修改，從而具備一定的開放性和靈活性。通用規則采取統一制定和維護。

2.4 單站多機作業模式轉換為單機作業模式

如果一個車站日常作業任務量較大，可能會配備多臺固定調機，在實際運用中，可以根據站場情況為每個調機分配固定的作業區域，避免調機運用出現相互干擾。所以當多臺機車同時執行取送調車作業時，可以根據作業區域將多臺調機協同工作轉化為單機調車作業。

當將多個調車機劃分到彼此獨立的作業區域后，就可以采用單機作業模式下的自動生成流程自動生成調車計劃。在多機作業模式下，為避免沖突，應處理作業區域出現覆蓋時計劃的編制情況。

1）當調機工作區域無重疊時，可以并行編制多個調車機的鉤計劃作業；

2）當調機工作區域有重疊時，在一個調機工作的時間內，自動編制鉤計劃流程不允許有重疊區域的調車機編制鉤計劃；如果需要調整時間，需要進行人工修改和審核。

3 結束語

中間站調車作業復雜、通用性不高，在傳統的人工編制情況下受到人員因素影響較大。本文提出一種利用計算機自動編制中間站調車鉤計劃的方法，能夠在一定程度上緩解人工編制調車鉤計劃的工作負擔，降低日常人工編制調車鉤計劃中的疏忽和考慮不周情況的發生。通過調車鉤計劃編制規則的分類和開放編輯，可以提高中間站調車鉤計劃自動編制方案的通用性，并允許根據車站根據特額殊條件進行一定的調整，使自動編制的調車鉤計劃更好適用于中間站調車作業。