基于ExtendSim的编组站设计与仿真

王丽芳（呼铁局科研所，内蒙古呼和浩特 010020）



基于ExtendSim的编组站设计与仿真

王丽芳
（呼铁局科研所，内蒙古呼和浩特 010020）

【摘要】随着计算机仿真技术的发展，编组站作业过程的优化仿真实现日显必要，本文针对铁路编组站对应的不同排队模式进行仿真分析，并应用ExtendSim软件仿真分析编组站的系统模式，通过仿真发现减少列检和驼峰的作业时间，或增加到达场的列检组数目、减少出发场列检组数目，同时将驼峰作业改为双推双溜模式，可提高设备的利用率，实现编组站编组能力最大化。

【关键词】编组站 仿真 ExtendSim

1 编组站作业与ExtendSim仿真软件简介

编组站是在铁路网上办理货物列车解体、编组作业，并为此设有比较完善的调车设备的车站［1］。铁路编组站通常设置在大城市、枢纽城市或货物业务量大的区域，根据车流量设置不同规模的级场，其主要由到达场、驼峰、调车线、编组场、牵出线、出发场、机务段、车辆段、电务段等设备组成的有机系统。ExtendSim仿真软件［2］1988年进入市场，它采用C语言开发，可以对离散事件系统和连续事件系统进行仿真，且具有较高的灵活性和可扩展性。通过对系统性能指标的仿真分析，可以直观地评价和改进影响系统性能的因素，以实现系统最佳的配置、运行模式或经营策略等。

2 编组站系统的ExtendSim模块设计

根据排队论和车列在站内的作业流程，铁路编组站系统又可以分为三个排队服务子系统［3］：

2.1 到解子系统模块设计

到解子系统是由列车自区间到达时起，经列检、驼峰至车列解体完毕为止，可视为二级排队服务系统。如图1所示，第一级为到达列检服务系统，这里的列检组是服务员，列检作业时间为服务时间。改编列车到达时，若有空闲的列检组，则立即进行列检作业；若列检组不空，车列必须在到达场或进站信号机外排队外等待。第二级为解体服务系统，这里的驼峰是服务员，车列解体时间为服务时间。以Create模块和Workstation模块构成到解子系统，Create模块随机或按照一定规律产生车流，然后通过一个或多个列检Workstation模块进行列检作业，最后通过实行双推单溜作业组织方式通过驼峰。

2.2 解编子系统模块设计

解编子系统是在驼峰上解体的车组在各自的调车线上集结成新的车列，车列集结完了时刻，若牵出线调机空闲，则立即进行编组；若牵出线调机不空闲，则车列在调车线上排队等待。显然，该系统的服务员是尾部牵出线和调车机，车列编组和转线时间是服务时间。以Workstation模块和Quese模块构成解编子系统，车列通过道岔进入编组线模块集结车流，满轴后进入牵出线模块，如图2所示。根据编组站的规模会有多个Workstation模块和Quese模块。

2.3 编发子系统模块设计

编发子系统是自编出发列车和无调中转列车进入出发场，在这里进行出发前的技术作业，也可以视为二级排队服务系统。如图3所示，第一级为出发列检服务系统，这里的列检组是服务员，列检作业时间为服务时间。自编列车或无调中转列车进入出发场时，若有空闲的列检组，则立即进行列检作业；否则，车列必须在出发场或进路信号机外方排队等待。第二级为出发服务系统。列检作业结束后，若当时区间有运行线并有本务机车，则列车可立即发往区间；否则，车

············

列须在出发场排队等待发车。这里，服务员是各个出发区间，服务时间是往各出发区间的发车间隔时间。以Workstation模块、Quese模块和Exit模块构成编发子系统，车列通过一个或多个列检模块，然后进入出发区间模块，发往不同的方向，最后将车流输出。

3 基于排队论的铁路编组站系统

排队论（Queueing Theory）也称随机服务系统理论。排队过程一般用“顾客”和“服务员”模式表示，铁路编组站系统的“顾客”是编组站到达场内的列车，“服务员”是调机（驼峰），要求服务的内容是解编作业。本文就铁路编组站系统的三种队列服务台模式进行仿真分析，找出系统的“瓶颈”所在，并对其改进、完善，以达到编组站编组能力最大化。

3.1 系统参数设置

编组站是一个复杂大系统，对编组站的作业过程优化采用计算机仿真研究十分必要，作者对三级三场的小型编组站进行研究，对模型做以下简化处理：（1）组站发车去向总数为5，依次编号为1，2，3，4，5；（2）到达列车满轴为10辆，10辆车去向均为1～5中随机正整数，编组列车满轴为10辆；（3）达场股倒数为5，编组场股倒数为5；（4）大仿真时间为2d，即2880min；（5）车到达编组站的最短时间间隔为区间不同时到达时间t不，调机作业方式为单推单溜，当到达场所有股道为空时调机状态置为空闲；（6）调机推峰时间为3min，返场时间为3min，完成一个单元流放作业的时间相等，并由决策者事先给定，可取值理论范围为［1，2880］，到达场接车时间为1min；（7）不研究编组站尾部作业，编组场每一方向集结车辆数等于10，则向该方向发车1列。

3.2 单队单服务台模式

单队单服务台模式，即一个列检组，一个编组线，一个牵出线，一个出发区间组成的排队系统。如图4。

3.3 多队多服务台模式

多队多服务台模式，即多个列检组，多个编组线，多个牵出线，多个出发区间组成的排队系统。如图5。

3.4 单队多服务台模式

单队多服务台模式，即一个列检组，多个编组线，多个牵出线，多个出发区间组成的排队系统。如图6。

4 结果分析

作者对不同的排队模式进行仿真分析，单队单服务台系统的瓶颈位置是到达场的列检模块；多队多服务台系统的瓶颈位置是到达场的驼峰模块，且出发场的列检模块时常处于空闲状态；单队多服务台系统的瓶颈位置是到达场的列检和驼峰模块。可以通过设备更新，减少列检和驼峰的作业时间，或增加到达场的列检组数目，减少出发场列检组数目，同时将驼峰作业改为双推双溜模式，以提高设备的利用率。

本文只是对编组站进行排队系统仿真，所以对其复杂系统简易化，不考虑“钩计划”仿真结果只做参考。

参考文献：

［1］刘其斌，马贵贞.铁路车站及枢纽（第二版）［M］.北京：中国铁道出版社，2008年.

［2］秦天宝，王岩峰.面向应用的仿真建模与分析-----使用ExtendSim［M］.北京：清华大学出版社， 2009年.

［3］贺国先，王晓明.现代物流系统仿真［M］.北京：中国铁道出版社，2008年.

作者简介：王丽芳（1987—），女，陕西榆林人，呼和浩特铁路局科研所，工程师，主要研究方向：虚拟现实技术、计算机图形处理等。