编组站阶段计划自动调整的几个问题探讨

编组站作业计划是车站工作的具体安排,而阶段计划是编组站作业计划的核心,是日班计划的时间细化。通过对阶段计划的数据资源、影响因素、调整依据以及调整系统功能等进行探讨,以实现阶段计划自动调整,保证编组站作业计划的高效进行。     

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根据我国建国以来铁路列车运行计划编制的特点,将编制方法分为4个阶段,分析归纳了4个阶段编辑方法的基本特征、主要成果、与发达国家的差异及存在问题。接着,论文根据列车运行计划编制涉及的主要方法与技术,从列车运行图、人员与设备周转计划、车站作业计划、方案计算验证4个方面分析了列车运行计划编制的主要方法和技术关键。通过对列车运行计划集成编制的研究,提出了新一代列车运行综合计划编制的系统框架、需要突破的关键科学问题以及技术实现的要点。最后,结合作者在该领域已经取得的研究进展,阐述了新一代列车运行综合计划系统编制的功能及其应用案例。     

编组站阶段计划编制系统几个问题的研究

从研究编组站阶段计划的几个关键问题入手，分析其实际问题的特点，提出对其优化简单可行的模型及算法，从而实现阶段计划编制工作自动化。     

动车段检修与调车计划编制系统研究

为了以高效的信息化方式取代低效的人工作业方式,针对动车段人工编制检修计划和调车计划的现状及存在的问题,对现场需求进行了全面的梳理和分析.提出了采用计划自动编制技术结合信息可靠传输的解决方案.深入研究了计划编制系统的总体结构、系统功能,重点解决了计划编制过程中的版本管理、检修股道资源冲突检测与排解、计划信息可靠传输等关键技术,实现了具有分布式结构的动车段检修与调车计划编制系统.检修与调车计划编制系统已在全路多个动车段应用,全面取代了以往的人工计划编制模式,达到了自动同步编制、同步下达、同步执行的目标.     

编组站作业协调性计算及改善

编组站作业协调性包括内部各子系统之间的能力协调以及整个编组站到解系统与区间的点线能力协调。结合向塘西编组站的具体实例,对其能力协调进行实证分析。提出一些切实可行的措施,使编组站内部各子系统之间以及编组站与线路之间的能力协调一致,从而能够充分利用既有设备,达到最佳的运营效果。     

基于资源可用度的编组站配流模型

配流方案是阶段计划的关键内容，在作业中将任务交由可用度较高的资源执行，能够在较大程度上提高计划的兑现率.考虑编组站实体资源的空闲度与可信度，给出了资源可用度的计算方法.在此基础上，综合考虑成功配流的自编始发列车数量、车辆在站停留时间、编组站整体资源的可用度，建立了基于资源可用度的编组站配流模型，并通过分层优化方法降低求解难度.算例结果表明：考虑资源可用度的编组站配流模型，其解编系统的资源可用度增幅均在5%以上；编组系统资源可用度的改善更加明显，在时间段3~8增幅约为18.9%.     

编组站静态配流的约束传播和启发式回溯算法

为了提高阶段计划的编制效率,针对编组站静态配流字典序多目标累积调度模型,设计了迭代、约束传播和启发式回溯的混合算法.该算法根据多目标的字典序将模型分为3层:第1层为配流成功的出发列车优先级总和最大化,第2层为出发列车车流来源总数最少化,第3层为车辆平均停留时间最短化.每层先通过约束传播算法化简模型、缩小解空间,再通过启发式回溯算法和约束传播技术联合快速求解.上一层的最优解作为下一层的初始解,并动态增加避免上一层目标退化的约束,迭代求解每层的最优解.通过某编组站实际数据验证表明,本算法耗时小于20 s,满足现场对阶段计划编制的实时性要求,且求得的配流方案优于其他算法.      

铁路编组站日班计划计算机编制的研究

以压缩车辆在编组站停留时间为目标，建立日班计划编制问题的最优控制模型。结合人工智能中的启发式搜索方法，提出用常有有限前瞻思想的自顶向下的启发式探索过程来求解最优控制模型的满意解的方法。以便为日班计划的计算机编制提供一个优化决策基础。     

编组站到发线运用计划优化

合理安排列车占用到发线计划是编制作业计划的关键。在满足列车使用到发线须遵守的作业要求的前提下,建立编组站到发线运用计划数学模型,使其能够求解出较优的到发线运用方案。建立的到发线运用模型是非线性的整数规划模型,如果直接求解会比较困难,采用启发式算法对其求解。在求得可行解后通过合并、交换及组合的方法对所有股道再次进行调整,使到发线运用更趋于合理,即求得较优的到发线运用方案。通过算例说明运用模型计算生成到发线运用计划,其优化结果有明显效果。     

编组站配流中解编时刻参数的计算

编组站列车的解编顺序之间既相互联系又相互制约,配流方案作为二者的函数,只有当二者确定后,才能实现列车的配流.编组站配流时对车流的来源要求比较具体,解体与编组时刻的确定需要依据编组站现场的时间作业标准.为了实现编组站的精确配流,分析了解编作业与固定作业的冲突情况,按照考虑固定作业和调机干扰与否,确定了几个与列车的解体时刻和编组时刻有关的参数,并给出了其计算方法.这为编组站配流模型的建立打下了基础.     

折角车流对编组站的影响及对策

折角车流在双向系统编组站要进行重复解体和集结,影响车站作业效率,增加车站运营成本。向塘西车站日均有折角车流614辆左右,通过对折角车流的分析,结合车站技术设备条件,提出在双向系统编组站组织反向开行列车、反向接车和减少邻近区段到车站集结的往返车流等对策,优化折角车流组织,提高编组站的作业效率。     

提高调车作业指挥模型系统适应性的研究

在既有指挥模型可自动生成调车作业计划的基础上,研究解决了调车用线数可变、调车功能并行及用线方案优化等技术关键。不仅进一步提高了钩计划编制质量,而且增强了调车指挥功能的可调性和指挥模型的系统适应性,为编制、开发更具实用价值的应用软件提供了算法和规则。     

试论新运行图下编组站到解子系统的工作组织

通过分析现行列车运行图下输入车流对编组站到解系统的影响,指出了编组站到解系 统所存在的部分问题,并针对问题提出了在运输组织方面的对策方案.     

铁路编组站安全评价研究

结合铁路编组站现场实际,对编组站作业安全进行系统分析,从人员、设备、环境和管理等方面分析编组站作业安全的影响因素,建立编组站安全评价指标体系。应用基于物元分析的层次分析法确定指标权重,构建基于物元分析的编组站安全评价模型,应用编组站实际数据,对所构建的模型进行分析验证,为编组站作业安全管理提供决策依据。     

编组站配流的协调优化算法

为了提高编组站动态配流与静态配流协调优化算法的收敛速度,根据编组站解体方案树的构造规则,用解体序号矩阵进行解体方案编码,限制解的生成空间,避免了不必要的搜索.结合遗传算法与蚁群算法(genetic and ant algorithm,GAAA)的优势和配流问题的特点,设计了以GAAA为基础的协调优化算法.用遗传算法求出若干组优化解体方案,并生成初始信息素分布,用静态配流蚁群算法筛选出最优解体方案,在此基础上生成配流方案.实例表明:对阶段到发列车数不超过25列的编组站配流问题,本文算法均能在30 s内收敛到最优解或满意解.     

轨道交通控制与安全国家重点实验室建成"客运专线列车运行计划一体化编制平台"

经过近三年的研发,轨道交通控制与安全国家重点实验室今年5月建成了"客运专线列车运行计划一体化编制平台".该平台以高速客运专线为背景,集基础数据管理、列车开行方案编制、列车运行计划编制、动车组运用计划编制、车站作业计划编制及列车群运行过程综合计算实验等功能于一体,可用于研究路网布局、线路与设备配置、列车运行组织方案及其实施问题,并对各类方案进行分析、验证和评估,为路网规划、线路设计、运输组织优化提供理论和技术支撑.     

基于货物运到期限的编组站动态配流优化研究

运到期限是铁路货物运输组织的关键问题,保障运到期限,对提升铁路货物运输质量与竞争力有重要意义.本文以编组站动态配流为研究对象,考虑不同货物对运输时效性要求的不同,以车流在站停留时间加权值总和最小为优化目标;采用均值比例分配法将运到期限分配到货物运输编组站作业环节,成为车流最大在站停留时间约束,同时考虑编组去向等约束,建立基于运到期限的编组站调机运用计划与配流计划综合优化模型,设计模拟退火算法对模型进行求解.最后通过算例分析表明,本文的模型和算法能够有效地解决编组站动态配流问题,同时满足车流的运到期限要求.     

编组站静态配流网络模型

配流是编组站阶段计划不可缺少的内容，本文为此建立了网络模型，将静态配流问题转化为最大流问题，并通过分析和证明，使模型进一步得到简化，从而缩小了问题的规模，可用最大流算法方便地求解。     

铁路编组站阶段计划自动调整研究

铁路编组站作业复杂,异常情况多,而且编组站阶段计划在编制过程中根本不可能考虑所有的影响因素,所以计划在执行过程中会出现一些异常问题,这时就需要对计划实施调整,以提高计划的兑现率。据此,通过知识表达的形式建立了计划自身异常及计划问冲突的调整规则,设计了计划闻冲突的检测算法,并通过自学习算法不断完善调整规则集,提高计划调整效率,最终实现计划的自动调整。     

编组站列车解编顺序调整研究

编组站初始配流方案有时难以保证每一出发列车满轴正点出发,此时要对解编顺序进行调整.在调机能力限制的前提下,将编组站划分为解体和编组两个子系统,结合工件加工排序问题对编组站中各项作业时间、发车间隔时间、等待发车时间以及各个时间参数间的关系进行图解推导,得出解编顺序局部调整时要满足的条件以及调整后对列车能否正点出发造成的影响,进而得出局部调整方案.最后通过实例分析对该方法进一步验证,说明这种结合已有车流解编方案进行局部调整的合理性,从而最大程度使得列车满轴正点出发.