淺析動(dòng)車組高級(jí)修送修計(jì)劃管理

文∕趙晉佳

1 背景現(xiàn)狀

全路配屬動(dòng)車組共計(jì)15 種車型平臺(tái)，其中子車型36 個(gè)，分88 個(gè)批次，保有量達(dá)3665 組（3130 列），其中動(dòng)車（客車）段24 個(gè)，高級(jí)修動(dòng)車段7 個(gè)，動(dòng)車組運(yùn)用所62 個(gè)[1]。

2013年至2019年國(guó)鐵集團(tuán)保有量動(dòng)車組統(tǒng)計(jì)

從2013年配屬的1318 組至2020年9月底3665 組，年均增長(zhǎng)率達(dá) 18%。而在既有規(guī)模段的廠修檢修能力下，如何高效合理編制高級(jí)修送修計(jì)劃以及在大客流高峰期保證車組供應(yīng)成為非常棘手的問題。

目前編制動(dòng)車組高級(jí)修輪廓計(jì)劃基本都是依靠人工經(jīng)驗(yàn)通過(guò)配屬車組日均走行公里數(shù)進(jìn)行推算次年高級(jí)修輪廓計(jì)劃，但這樣的弊端有兩點(diǎn)。

1.1 人工經(jīng)驗(yàn)編制僅是從感性認(rèn)識(shí)，通過(guò)日常月度固定交路進(jìn)行控制月度車組公里數(shù)走行，無(wú)法進(jìn)行全局判斷是否最優(yōu)，調(diào)整的工作繁瑣，且效率低下。

1.2 人工經(jīng)驗(yàn)編制無(wú)法從理性角度分析找到高峰客流用車和高級(jí)修輪廓計(jì)劃編制的平衡點(diǎn)，使用配屬日均公里數(shù)進(jìn)行推算到期日期，沒有考慮到節(jié)假日高峰時(shí)間用車需求對(duì)高級(jí)修輪廓計(jì)劃的影響。因此，科學(xué)合理編制高級(jí)修輪廓計(jì)劃，對(duì)于提高車組的可用率，降低高峰時(shí)段高級(jí)修檢修率，保證春暑運(yùn)、小長(zhǎng)假等運(yùn)輸高峰期的運(yùn)能需求具有現(xiàn)實(shí)意義。合理編制動(dòng)車組高級(jí)修年度輪廓計(jì)劃，一方面能保證計(jì)劃能按時(shí)按期兌現(xiàn)，另一方能夠?yàn)檠芯靠土餍枨蠛腿窓z修能力資源優(yōu)化配置提供數(shù)據(jù)支撐[2]。

2 問題分析

2.1 計(jì)劃編制問題

動(dòng)車組高級(jí)修輪廓計(jì)劃本質(zhì)上是一個(gè)周期性計(jì)劃優(yōu)化問題.在既有動(dòng)車組走行公里已知的情況下，根據(jù)運(yùn)行圖預(yù)測(cè)次年動(dòng)車組運(yùn)用情況，進(jìn)而測(cè)算出次年高級(jí)修輪廓計(jì)劃。而高級(jí)修送修計(jì)劃僅是在高級(jí)修輪廓送修計(jì)劃旬范圍內(nèi)調(diào)整。高級(jí)修輪廓計(jì)劃于每年九月上旬完成編制初稿。為保證高峰時(shí)段用車，高級(jí)修輪廓計(jì)劃一般順延至次年年底春運(yùn)結(jié)束后，所以高級(jí)修輪廓計(jì)劃內(nèi)會(huì)有兩個(gè)“春運(yùn)”的客流長(zhǎng)高峰期。

根據(jù)運(yùn)行圖各車型交路安排情況，動(dòng)車組高級(jí)修周期為一個(gè)閾值，即區(qū)間，而不是一個(gè)點(diǎn)；相應(yīng)的，動(dòng)車組的預(yù)計(jì)到修時(shí)間也應(yīng)是一個(gè)時(shí)間區(qū)間，即高級(jí)修送修時(shí)間窗口。送修要求要符合高級(jí)修檢修周期。

2.2 解決方案

為準(zhǔn)確分析全年客流的“潮汐”動(dòng)態(tài)變化分布情況，我們將全年分為四個(gè)階段：T1 表示春運(yùn)時(shí)間段、T2 表示春運(yùn)后至暑運(yùn)前時(shí)間段、T3 表示暑運(yùn)時(shí)間段、T4 表示暑運(yùn)后至次年春運(yùn)時(shí)間段。

我們選取2017年至2020年CRH380A(L) 和CRH380B(L)車型歷年的配屬圖定日均走行公里與配屬實(shí)際日均走行公里進(jìn)行比較。

2020年疫情給正常秩序車組運(yùn)用帶來(lái)了干擾，我們分析時(shí)暫不考慮。

上圖可發(fā)現(xiàn)，隨著年份的增長(zhǎng)（2017年至2019年）T1 和T3 平均值逐漸高于T2 和T4 時(shí)間值，說(shuō)明高峰時(shí)間段車組運(yùn)用的效率逐漸在提高。

假設(shè)動(dòng)車組A在T2 時(shí)間段內(nèi)發(fā)生高級(jí)修，那么送修時(shí)間的公里數(shù)。其中a 表示進(jìn)入春運(yùn)前車組的初始公里數(shù)，表示動(dòng)車組A春運(yùn)期間的日均走行公里，表示動(dòng)車組A在春運(yùn)后至暑運(yùn)前時(shí)間段內(nèi)的日均走行公里，d表示在T2 時(shí)間段內(nèi)的走行時(shí)間段。

根據(jù)國(guó)鐵集團(tuán)高級(jí)修送修公里數(shù)要求，L為已知數(shù)，那么求得d，即可計(jì)算出動(dòng)車組A 的送修日期。關(guān)鍵是如何求得至。

我們采用拉格朗日中值定理進(jìn)行應(yīng)用，將在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)如何求出的T'，作為該時(shí)間段內(nèi)平均公里數(shù)值。

如果函數(shù)f(x)滿足在閉區(qū)間[a，b]上連續(xù)，在開區(qū)間(a，b)內(nèi)可導(dǎo)，則在開區(qū)間(a，b)內(nèi)至少存在一點(diǎn)§（a＜§＜b），使得

2.3 程序?qū)崿F(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)多列動(dòng)車組按照要求送修，即動(dòng)車組高級(jí)修輪廓計(jì)劃要滿足以下要求：

2.3.1 同車型同修程的修時(shí)要固定。

2.3.2 滿足錯(cuò)峰檢修。最大化滿足春暑運(yùn)、高峰期小長(zhǎng)假等運(yùn)輸任務(wù)需求，即春運(yùn)不產(chǎn)生高級(jí)修，暑運(yùn)高級(jí)修檢修率不超7.5%。

2.3.3 全路檢修資源利用率達(dá)到最優(yōu)，即按照月度分配的指標(biāo)送修檢修單位能按時(shí)完成，不能因檢修資源飽和而造成檢修延時(shí)。

2.3.4 在保證行車安全的前提下盡量提高動(dòng)車組使用效率，即階梯狀送修。

2.3.5 算法

2.3.5.1 通過(guò)運(yùn)行圖測(cè)算出次年需要送修的高級(jí)修車組的梳理和范圍S(e）。

2.3.5.2 目標(biāo)函數(shù)L表示S(e）中動(dòng)車組送修的走行公里，即在獲取L最大值時(shí)，滿足春運(yùn)高級(jí)修檢修率為0%，暑運(yùn)高級(jí)修檢修率不超7.5%，同時(shí)月度在廠高級(jí)修車組數(shù)持平即近似相同。

2.3.5.3Te表示動(dòng)車組e按照國(guó)鐵集團(tuán)要求滿足高級(jí)修送修里程時(shí)送修的時(shí)間窗。

2.3.5.4 采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃求解計(jì)算出近似最優(yōu)解。

3 結(jié)語(yǔ)

科學(xué)合理的編制動(dòng)車組高級(jí)修輪廓計(jì)劃，達(dá)到均衡送修且貼近上線入修，一方面能為客流高峰時(shí)段提供充足的技術(shù)狀態(tài)良好的動(dòng)車組，保障客運(yùn)組織工作的順利進(jìn)行；另一方面能在提升高級(jí)修周期內(nèi)動(dòng)車組使用效率的同時(shí)，均衡利用檢修能力，降低高鐵運(yùn)營(yíng)成本。

通過(guò)上述測(cè)算，能夠?yàn)?021年高級(jí)修輪廓計(jì)劃提供一個(gè)近似最優(yōu)的高級(jí)修送修安排。但是隨著動(dòng)車組的發(fā)展需要，國(guó)鐵集團(tuán)配屬車組比例增長(zhǎng)，高級(jí)修費(fèi)用規(guī)模也隨之快速增加，檢修成本日益攀升，各主機(jī)廠的檢修能力已無(wú)法滿足動(dòng)車組的發(fā)展需要，需要修程修制改革后延長(zhǎng)整車送修公里，以降低高級(jí)修動(dòng)車組發(fā)生量。

從上圖動(dòng)車段和主機(jī)企業(yè)總能力與高級(jí)修發(fā)生量的對(duì)比可以看出：從2022年缺口將再次出現(xiàn)并逐步增大，預(yù)測(cè)2022年能力缺口約為123 換算組，因此需盡快研究高級(jí)修擴(kuò)能方案，以推進(jìn)修程修制改革來(lái)解決高級(jí)修檢修問題的瓶頸。