基于配流方案的树枝形专用线取送车时机的确定

薛 锋，户佐安，罗 建

（1.西南交通大学 交通运输学院，四川 成都 610031；2.西华大学 交通与汽车工程学院，四川 成都 610039）

由于铁路运输生产活动的特殊性，货车必须编入列车进行输送，而装卸车作业一般在货场或专用线进行，与列车的到、解、编、发作业不在同一地点，因而在解体与装(卸)车、装(卸)车与集结编组之间必然产生取送车作业。取送车作业作为铁路货物运输生产过程不可缺少的环节，其效率直接影响货车周转和货物送达速度。

1 取送车作业分析和条件设定

1.1 取送车作业分析

取送车作业与解编作业的协同优化问题本质上属于系统优化的范畴，主要是根据出发列车的配流情况确定合理的取送车时机，确定车辆入线及取出的时间，同时包括具体作业方式(单送、单取或连送带取等)、取送地点和辆数。先根据调机可能的取送车时间、待送和待取车流及其用途，确定本阶段内取送的地点及时间。如果取送时间有限，而需取送的地点和车辆都较多时，应选择急需取回集结的车辆，以及送入大组车辆和卸后待装的车辆，并据此确定取车和送车的顺序和地点。一般情况下，取车时间应当在允许的时间范围内选择稍后一点的时间，以便取回更多的车辆。送车时间的选择应使车辆等送时间少，并保证不超过装卸后编入列车所允许的时间[1]。这实际上是车站阶段计划的一项内容，需要结合列车的配流方案整体考虑，统筹安排。

在生成配流方案时，如果通过调整列车的解编顺序仍然存在欠轴的出发列车，则说明该列车的可配车流数本身不足，此时可检查货场专用线是否有该去向的车流，考虑取本站货物作业车进行补充。根据配流方案取送车时要尽量做到解体照顾送车，取车照顾编组，确定合理的取送时机主要有两种情况[2]：第一种情况，如果货场、专用线有已经装卸完毕的本去向车流，则确定取车内容；第二种情况，如果货场、专用线无本去向的重空车流，但有承认的装车计划或合适的卸车车种，则确定上线装(卸)车内容。

由于取送车作业要占用调机能力，因此需要制定合理的取送机车运用计划，安排好本阶段内取送车辆的地点和起迄时间。对于第一种情况，在时间上要求取回站内分解完毕时刻不迟于最晚开始编组时刻，装卸作业完毕时刻不迟于取车过程中开始收集车辆时刻。此外，还应考虑在取车的同时送入一批车。只要解体完毕时刻在送车开始时刻之前，该解体列车中的本站作业车均可送入。对于第二种情况，要求反推出挂线装(卸)车的最迟完工和开工时刻，进而反推出前一次的最晚送车(或调移)入线时刻。然后根据工序可移性原理，安排前一次的送车时间。除确定本次送车内容外，还应由挂线装(卸)车内容确定前次送空(重)或调移内容。

1.2 取送车作业条件设定

为了建模、简化约束等研究问题的方便，结合现场实际作业方法，给出以下设定。

（1）各条专用线待送、待取车数已定，若某线既无车待送亦无车待取，则该线视为不存在；

（2）各条专用线的距离和调机走行时间已知；

（3）各条专用线的货物作业时间已知；

（4）假定各条专用线往返走行时间相等；

（5）对任一专用线，货物作业时间大于取送走行时间；

（6）车组取回解体后编入出发列车；

（7）取送作业由1台调机完成。

铁路专用线的取送车作业按照实际作业内容的不同，可细分为6种情况：单一送车、单一取车、送取结合、送兼调移、取兼调移、送调取结合；按照车流到发的不同方式，可分为车流整列到发、车流分散到发、车流整列到达分散出发、车流分散到达整列出发等。针对车流到发的不同方式，设1次所取送的车组数为mqs，编入的列车数为jqs，由此可分为以下两种情况。

情况一：1≤mqs≤jqs，车流分散出发；情况二：1= jqs≤mqs，车流整列出发。

工矿企业有货物作业的车站，多采用送取分离的调车作业方式，即调机送(取)完1列已解编的车列后返回调车场，然后再送(取)车列到另一股道。另外，我国大多数编组站的专用线都采用树枝形的布置形式，因此以树枝形专用线为例，根据确定的优化目标[3-4]，采用送取分离的作业方式，按照上述两种情况，结合车流到发的不同方式按取车和送车两个过程分别确定合理的取送车时机。

2 取车时机的确定

树枝形专用线虽然各线车辆入线时刻不同，但取回站内的时刻是相同的，为了充分利用调机能力，尽管每次应该多取回一些车组，但要求取回站内分解完毕时刻不迟于出发列车的最晚开始编组时刻。设为专用线 i 至车站的调机走行时间；为专用线 i' 至专用线i的调机走行时间；为专用线 i 装卸完毕时刻；为在解编方案约束下调机的最早可能开始作业时刻；I 为取送车的专用线集合；Q(I)为集合I中的取车顺序；为集合I 中专用线 i' 最后车组的取出时刻。

设为调机开始去专用线 i 收集车辆时刻，则由和决定：

设Tqh为允许调机从专用线取回车组配入出发列车cfj的最晚时刻，则：

式中： tjt为列车的解体作业时间标准。

在进行取车时机的算法设计时，可选择最小的专用线先取车，这样可使调机的待取时间尽可能小；对已安排取车的专用线，按调机的走行时间最小的顺序进行取车，可使此次取车的总时间最小，从而使取车作业与装卸作业相互配合。若所有为等值，则可按调机总的走行车辆公里数最小的顺序取车。其算法步骤如下。

步骤1：按式⑴计算，找出min{}(i∈I)值，由满足=min{}的专用线构成集合Q，按调机走行时间由小到大安排取车顺序Q(I)。

步骤2：按Q(I)的取车顺序计算集合Q中的。

步骤3：按调机走行时间由小到大安排集合I−Q中的取车顺序Q(I−Q)，按式⑵计算集合I−Q中的和。

步骤4：若≤min{}，则在既定的解编方案约束下的取车时机是可行的；否则，从集合I中去除max{}的专用线，转步骤1，直至满足条件≤min{}。

3 送车时机的确定

3.1 车流分散出发时的送车时机

树枝形专用线不同送车顺序的车辆入线时刻是不同的，车流分散出发时的送车目标是在调机能力限制下，在保证大车组和重点车能按时送到，仅其他车组不能按时送到的专用线数量最少。设为专用线 i 开始空闲时刻； S(I)为集合I中的送车顺序；为集合I中专用线 i' 最后车组的送完时刻。

设为调机开始去专用线i送车时刻，则由、及送入专用线i的车组所属的到达列车的最早可能开始解体时刻所决定：设Tsh为允许调机送到专用线 i 的最晚时刻，从送车组到专用线 i 作业完毕再取回编入出发列车cfj为止，需要保证必要的货物作业时间thw、取车作业时间tqc和解体作业时间tjt，则：

车流分散出发时送车时机的算法步骤如下。

步骤1：按式⑸计算，找出min{}(i∈I)值，由满足=min{}的专用线构成集合S。

步骤2：按S(I)的送车顺序计算集合S中的。

步骤3：若﹥min{}，找出最晚送车时间不能满足上线装(卸)车最迟开始时刻的专用线i，从集合S中去除，去除的专用线i构成集合S ，重新计算，转到步骤4；否则，结束。

步骤5：按式⑹重新计算。

3.2 车流整列出发时的送车时机

由于车流是整列出发，只要最后送到的车组能满足出发列车的接续条件即可。由于送车顺序不同会导致车组的送车时间也不相同，但只要反推出前一个专用线的最晚送车(或调移)入线时刻，即可知道其余专用线的送车时间。因此，当车流整列出发时，应先送最小的专用线，在确定前一个专用线后更新其余专用线的需要送车时刻，然后再次选择最小的专用线，直至全部送完为止。

车流整列出发时送车时机的算法步骤如下。

步骤2：按S(I)的送车顺序计算集合S中的。步骤3：按式⑹重新计算。

3.3 其他取送车时机的确定

4 算例分析

假定某车站衔接树枝形专用线5条，依次对其编号1~5，0为车站。车站及各专用线之间的走行时间如表1所示，专用线装卸完毕时刻及编入列车情况如表2所示。解体时间作业标准为15min，取车作业时间为5min；调机的最早可能开始作业时刻为10:40；出发列车的最晚编组时刻分别为11:40、12:00、12:45。确定各专用线的取车时机。

表1 车站及各专用线间的走行时间 min

表2 专用线装卸完毕时刻及编入列车情况

步骤1：按式⑴计算可得专用线1～5的分别为：10:40、11:11、10:40、12:14、11:22。由专用线1、3构成集合Q，按调机走行时间由小到大安排取车顺序Q(I)={1，3}。

步骤2：按Q(I)的取车顺序计算专用线1、3的分别为10:51、11:07。

步骤3：按调机走行时间由小到大安排其他专用线的取车顺序为{2，5，4}，分别计算、，其结果为11:07、11:24、12:22和11:24、11:40、12:30。

步骤4：计算分别为：11:25、11:25、11:45、12:30、11:45，比较与可知，在既定的解编方案约束下，专用线1~5的(10:40、11:07、10:51、12:22、11:24)是可行的。

同理，在一定的配流方案下，按照算法步骤可计算确定树枝形专用线的送车时机。

5 结束语

由于编组站的取送车作业涉及线路和调机的占用，特别是地区性编组站，货运业务比较繁忙，需要及时进行取送车作业，并尽可能减少待送、待取等非生产停留时间，做到列车到发与解编、解编与取送、取送与装卸紧密衔接。但每个车站的设备条件、作业组织方法、车流性质等各有不同，在研究取送车作业问题时，只能根据实际情况有针对性地进行分析。针对树枝形专用线，依据货场、专用线有无合适去向的车流等情况，结合车流到发的不同方式分为取车和送车两个过程，并分别给出了确定合理取送时机的计算方法。

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[1]彭其渊，王慈光. 铁路行车组织[M]. 北京：中国铁道出版社，2007.

[2]王慈光. 车站技术作业整体统筹模型[J]. 铁道运输与经济，1996(4)：71-74.

[3]王慈光. 树枝形专用线取送车问题的研究[J]. 西南交通大学学报，1996，31(6)：675-680.

[4]敬媛媛. 树枝型专用线取送车算法的研究[J]. 成都大学学报（自然科学版），1998，17(4)：36-42.