编组站到解作业计划自动编制系统研究

赵金观

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉430063）

1 引 言

在当前铁路货运量急剧下滑和铁路货物改革的背景下，铁路货物运输在向现代化物流转型过程中对铁路运输时限和作业效率、运输服务有了更高的要求，编组站作为货物列车改编的关键节点，其调度计划、作业方式直接影响到车辆的周转时间，故针对编组站作业效率相关技术的研究对提高编组站作业效率，加快货物周转起着十分重要的作用。

编组站日常作业是在编组站具体作业计划的指导下完成的，车站作业计划主要包含班计划、阶段计划和调车作业计划，其中阶段计划作为车站作业计划的核心，是车站安全有序作业的关键。到解作业计划是编组站阶段计划中很重要的一部分，是阶段计划编制结果的具体体现。

目前，国内外学者针对编组站作业计划进行了大量的研究，主要集中在阶段计划中车流推算、到发线运用和调机安排等问题的算法研究上，取得了大量的成果，但研究成果没有合适的转化，很难应用于编组站实际工作中。本文在文献[4][5]中阶段计划到发线和调机运用的研究成果基础上，基于.NET平台和数据库技术，开发了编组站到解作业计划自动化编制系统，能较快地针对车站某一阶段相关计划进行安排，进一步提升车站作业水平和效率，为全面实现编组站阶段计划自动编制系统作铺垫。

2 系统设计与分析

2.1 系统数据库设计

数据库中涉及的实体比较繁多，包括车站调车进路、行车进路、股道、车站编组计划、到达列车、出发列车等，各实体单独存放在数据库中。同时针对相关实体，在程序中设计了对应的数据结构来进行运算处理（基于篇幅，不再具体介绍）。基于数据库关系表，得到系统的实体联系模型（ER模型）如图1所示。

图1 数据库概念设计的E-R图Fig.1 E-R diagram of the database

2.2 系统功能分析

本系统以安排车站不同阶段内到发线和调机合理运用为主要目标，分析出编组站到解作业编制系统应具备的基本功能如下：

（1）到达列车占用股道计划编制

列车股道占用计划是根据列车到发时刻、列车方向，结合股道占用情况、进路冲突检测进行安排的。本系统针对到解列车，应能正确安排列车接入的股道及占用股道时间段，列车接车进路占用咽喉道岔组情况及占用时间，列车解体顺序，以及解体开始时刻、解体完成时刻。在进行后续的到达列车时间调整工作时，当产生列车股道和进路占用冲突时，系统能够对冲突列车的股道占用情况进行调整。

（2）出发列车配流计划编制

系统根据列车到达时刻、列车编组内容等因素，结合出发列车出发时刻和车流需求，以阶段内正点出发列车数最大化为目标，遵循车站作业时间标准和各项规章进行编制。当到达列车时间调整，车流接续时间不够时，需要对出发列车配流计划进行相应的修改。

（3）解体调机作业计划编制

系统应结合出发列车编组情况、到达列车情况和车站咽喉区布置情况对解体调机作业进行安排，当出现不确定性因素时，能够对其中的作业安排进行调整。

（4）不确定性因素调整

由于阶段计划编制过程中考虑因素较多，且不确定因素会对阶段计划编制产生较大的影响，故本系统仅考虑了列车到达时间的不确定性，当进行到达列车到达时间调整后，系统能根据调整后的数据信息对上述（1）、（2）、（3）中的相关功能重新进行编制。

2.3 系统结构分析

在系统功能实现过程中，程序分别设计了数据载入模块、数据输入模块、数据处理模块、数据计算模块和数据输出模块来完成系统需求所要求的功能，其中数据计算模块又具体包含配流模块、到发线和调机运用模块，如图2所示。

数据载入模块将指定格式下的车站相关信息、常用格式下的列车信息载入系统；数据输入模块根据系统要求输入车站具体作业时间参数；数据处理模块按照系统设定的数据结构对已输入信息进行一定预处理；数据计算模块根据编制的算法安排出发列车车流来源和到解作业中到发线和调机的运用。数据处理模块一方面将配流结果处理为常用格式，同时还将数据计算模块中的到发线、调机、调车场、驼峰等具体时段作业情况处理成系统计划显示所需要的数据格式信息。

图2 系统各模块关系图Fig.2 System diagram of each system module

3 系统主要功能与实现

本系统的交互式可视化界面主要由登录界面、主界面以及部分功能菜单组成，如图3所示。该系统可以针对任何编组站进行到解作业安排，在计划编制时可以调整到达列车时间等不确定因素，以达到针对不同编组站及时编制和调整到解作业计划的要求。

图3 系统使用流程图Fig.3 System flow chart

3.1 接收数据

在接收数据菜单中，主要包括四个部分，分别为数据接收情况、该阶段时间信息、到达列车和出发列车信息，其中到达列车信息主要包括序号、方向、车次、到达时间、编组情况等；出发列车信息则包括序号、车次、出发时间、可编组的车流组号等，具体情况如图4所示。

3.2 计划编制

计划编制功能显示出该阶段出发列车的车流来源、到解列车的到发线安排、列车占用到发线的时间和解体顺序，具体情况如图5所示。

图5 阶段计划编制结果界面Fig.5 Train disassembling plan

3.3 计划显示

在系统主界面计划显示部分清晰的表示出该阶段到解列车到发线运用、调机运用、占用到达场入口咽喉情况、解体顺序、占用驼峰情况、调车场车流集结和出发列车编制情况，具体情况如图6、图7所示。

此外，在参数设定窗口中，用户能根据现场实际工作情况设定具体技术作业时间标准，同时，系统还添加了计划调整功能，用户可根据实时情况及时更新相应列车的信息，增强编组站到解作业计划编制系统的柔性，确保阶段计划按实际列车运行情况编制。

图6 计划显示界面示意图 (a)Fig.6 Schematic of the disassembling plan (a)

图7 计划显示界面示意图 (b)Fig.7 Schematic of the disassembling plan (b)

4 结 论

为了提高编组站作业效率和信息化率，基于.NET平台开发了铁路编组站到解作业自动化编制系统。系统能对车站中各种行调车作业进行安排，能实现多项作业在到达场及其咽喉同时进行高效的车站调度工作，同时得到车站设备，如到发线、咽喉道岔组运用，调车场车流集结的详细情况。但是，编组站作为一个庞大的系统，各种因素交织复杂，全面实现编组站作业计划自动化编制难度较大，后续研究可以侧重于出发场股道、进路以及编组调机的作业安排研究，同时针对不确定性因素加以完善，如设备故障导致的作业调整等。

[1] 王慈光. 编组站动态配流模型与算法研究[J]. 铁道学报，2004，26（1）：1-6.

[2] 李文权，王炜，程世辉. 铁路编组站到发线运用的排序模型和算法[J]. 系统工程理论与实践，2000，20（6）：75-78.

[3] 王世东，郑力，张智海，等. 编组站阶段计划自动编制的数学模型及算法[J]. 中国铁道科学，2008，29（2）：120-125.

[4] 赵金观，朱志国. 编组站到解作业计划自动化编制研究[J]. 铁道科学与工程学报，2015，12（4）：962-965.

[5] 赵金观，朱志国. 基于解体顺序的编组站到解作业计划自动化编制研究[J]. 铁道科学与工程学报，2015，12（6）：1507-1512.

[6] 王正彬，杜文. 车站阶段计划计算机调整系统的实现[J].铁道运输与经济，2008，30（1）：47-49.

[7] 马亮，郭进，陈光伟，等. 铁路编组站阶段计划自动调整研究[J]. 交通运输工程与信息学报，2013，11（3）：92-97.