铁路客运站调机运用研究综述

唐泽(呼和浩特铁路局集宁机务段呼和技术室)

铁路客运站调机运用研究综述

唐泽
(呼和浩特铁路局集宁机务段呼和技术室)

摘要:调机工作是铁路运输生产的基本环节，其质量直接关系着到发线的占用、车底出入库、客技线的占用及列车的正点到发，也对提高运输效率、增强运输能力、降低运输成本又好又快地满足国家和人民对铁路运输的需要，起着十分重要的作用。依次对铁路旅客运输的含义、国外调机运用研究的现状、国内铁路技术站和客运站调车机车运用优化等进行了综述，并在此基础上，对铁路客运站调机运用的研究方向进行了简单分析。

关键词:铁路;客运站;调机;技术站

中图分类号:U291

文献标识码:C

文章编号:1008－3383(2015)04－0198－02

1　引言

铁路旅客运输是指使用旅客列车这个运输工具将旅客或办理过托运的包裹等物件由甲地运送到乙地，在现代的交通运输体系中扮演着“大动脉”之称的重要角色。在整个旅客运输中，铁路运输始终担负着大部分的客运运送量。

2004～2011年全国铁路普通旅客列车每年的购置数量如图1所示，2004～2011年的全国铁路范围内完成的旅客发送数量如图2所示。由图1和图2可以看出，在此8年内的旅客发送数量是逐年增加的，而由于现代旅客列车均采用新材料和技术等，生产成本变得高昂等原因，每年客车车辆购置数量却不可能相应的满足增加的要求，而是波动比较大。在有限旅客列车的数量下，来承载数量逐年增加的旅客，按照传统的方法决不能完成运输生产任务，满足旅客运输要求。所以，只有通过不断的提高旅客运输各个环节的效率来改善目前的现状，才能在某种程度上解决运输能力不足等问题。

图1　2004～2011年的全国铁路普通旅客列车每年购置数量

图2　2004～2011年的全国铁路完成的旅客发送数量

2　研究现状综述

目前，就调机运用优化方面国内外学者的研究，大多数在技术站领域，且在其领域中主要研究列车车流的分配问题，解决技术站的调机运用优化问题都是通过推算列车车流为基础。而铁路大型客运站的调机运用与技术站的调机运用问题区别较大，在铁路大型客运站的调机运用中主要是在研究取送列车车底出入库的内容。可是，就从图书资料文献的研究查阅来看，相关铁路大型客运站调机运用的优化研究少之又少。以下是国内外关于调机运用的研究现状与进展的综述。

2．1国外研究现状与进展

国外关于调机运用的研究，从二十世纪八十年代至今，对其相关研究资料进行搜集以及在外文数据库中检索，但可查的此类研究文献资料寥寥无几，研究的领域还主要涉及的是编组站的调机运用，非铁路大型客运站的调机运用。究其原因是国外的铁路运输组织模式与我国的铁路运输组织模式有本质的区别，尤其像美国、法国、日本等国家的铁路作业量本来就不大，调车作业也相对简单的多，对提高客运站调机作业效率，主要是通过科学研究先进的调车设备的方式来解决的。在这些国家中，铁路运能充沛，主要采用大列车，小密度的运营方式。对车站调度作业计划研究，着重从数学、运筹学方面进行了研究。在二十世纪六十年代，Gulbodsen运用运筹学方法对编组站作业计划进行了优化研究，Yager等针对铁路技术站三级三场调车系统作业中解体顺序的确定做了一定的研究，Gainic等结合路网上进路、编组计划用时空网络法建立模型，Keakon对铁路运输计划的优化研究，并从路网上几个不同站间相互协调作业的观点出发，建立0 －1规划模型等。但由于上述国家的铁路运输组织模式和特点与我国有本质的区别且研究又主要集中在编组站领域，无法将其研究成果直接运用到客运站调机作业计划优化。

2．2国内研究现状与进展

国内关于调机运用的相关研究尚未成熟，目前的研究主要有以下几个方面的内容。

(1)铁路技术站调车机车运用优化研究成果

根据既有研究关于该问题的研究方法，大多前辈学者主要采用图论(Graph theory)和固定工序排序方法(Fixed sequence method)。

李文权和杜文通过分析运用调机时区集合上的偏序结构特点，将偏序集合的全序分解运用到调机运用问题，利用

偏序集合的传递性构造调机运用的有向图(Directed graph)—传递图(Transitive graph)，再将调机运用问题转化为有向图的有向路分解问题。对传递图构造对应的偶图(Bigraph)—无向偶图(Undirected bipartite graph)，将传递图的有向路分解问题转化为其对应偶图的匹配问题，利用偶图最大匹配问题的算法解决调机运用问题。

徐杰等在考虑了调机时区集合后，建立了调机运用模型，并将着色图论运用到调机运用问题上，采用模拟退火算法(Simulated annealing algorithm)求解以上模型。

王世东等在编组站的调机运用问题上，将其转化为不同开工和完工时间窗口的单机调度问题，以晚点列车数量最小为目标函数，构造了调机运用模型，采用了蚁群算法(Ant colony algorithm)来对模型进行了求解。

王振宏等通过考虑列车占用调机时间段，分析作业环境随机因素的特点，运用划分时间片的方法，对待作业车列占用调机的时间进行了划分，建立了相关模型，设计了混合智能算法(Hybrid intelligent algorithm)来求解待作业车列的作业顺序安排调机。

(2)铁路客运站调车机车运用优化研究成果

有关调车机车运用优化在铁路客运站的研究很少，总的来看，主要有以下成果。

雷定猷等采用排序方法，在调机运用中以列车晚点数最小和调机的均衡使用为目标，构造了车底取送模型。然后运用排序思想和两阶段法(Two－phase method)，结合松弛算法(Relaxation algorithm)，提出了车底作业计划的原始算法以及基于4种解改进优化策略的调整优化算法。

吕红霞对调机运用问题的特点进行了系统的分析，在客运站调机运用问题中以定位式客运站调机作业为对象，对客运站各子系统作业协调进行定量描述，将模型分解为成组作业方案优化、调机作业顺序优化、调机作业时间优化三个子模型，建立了客运站调机作业运用优化的多层决策模型，并采用了多层蚁群优化算法(Ant colony optimization algorithm)来求解调机运用问题的多层决策模型，制定出相应的调机作业计划。

陈彦等在调机运用中以调机作业接续时间和接续里程最少为目标，建立了调机作业指派模型，设计了该模型的模拟退火算法来解决该问题。

3　研究方向

由于客运站的作业计划是到发线、咽喉区、调机运用等子系统协调作业的结果，调机取送车底计划确定了列车占用到发线、客技线的起止时间，是协调各个子系统的重要因素。因此，在客运站的调机运用计划中，不仅要考虑调机计划本身的优化问题，还应考虑调车机车协调作业的到发线使用和咽喉区的干扰问题。既有研究中仅仅有很少成果在考虑铁路客运站的问题时，对调车机车运用、到发线使用、咽喉区视为三个独立的子系统进行考虑，然后对三个子系统协调处理解决铁路客运站问题。在铁路客运站调机运用的实际问题当中，各子系统的工作人员都是在做好自己本职工作的前提下，才会尽量兼顾其他协调的子系统以方便其他子系统的工作，而既有研究均未考虑以调机计划本身优化为轴心，兼顾到发线的使用和咽喉区的干扰问题对调机运用进行全面优化。

4　结论

调车机车作为铁路运输系统中主要的移动设备，在铁路运输组织过程中几乎担负着全部的调车作业。所以，调车机车科学合理运用对提高铁路运输效率有着至关重要的作用。本文阐述了铁路客运站调车机车运用优化问题的研究背景，全面分析了国内外相关调车机车的运用研究，指出了铁路客运站调机运用的研究方向。从而为提高调车机车的使用效率，提升整个铁路运输生产效率提供了参考。

参考文献:

［1］李文权，杜文．铁路技术站调机运用模型及算法［J］．系统工程学报，2000，15(1) : 38－43．

［2］徐杰，杜文，李宗平，等．基于模拟退火算法和图着色的调车机车安排研究［J］．铁道学报，2003，2(50) : 24－30.

［3］王世东，郑力，张智海，等．蚁群算法在调机运用计划中的应用［J］．中国铁道科学，2007，28(3) : 104－109．

［4］王振宏，崔炳谋，许广辉．基于不确定理论和混合智能算法的调车机车运用研究［J］．铁道运输与经济，2006，28(12) : 87－89．

［5］雷定猷，张英贵，刘明翔．铁路客技站车底作业排序模型与算法［J］．铁道学报，2007，29(6) : 1－6．

［6］吕红霞．铁路大型客运站作业计划智能编制的优化技术和方法研究［D］．西南交通大学博士学位论文，2008．

［7］陈彦．铁路客运站列车过站径路与调机运用优化［D］．中南大学博士学位论文．2010．

作者简介:唐泽(1988－)，男，甘肃东乡人，助理工程师。

收稿日期:2015－01－10