铁路编组站阶段计划优化研究

殷元浩

（甘肃综合铁道工程承包有限公司，甘肃兰州 730000）

0 引言

编组站是铁路运输调度工作最为集中的场所，对铁路货物运输等多个方面有重要影响。随着社会经济的飞速发展，不同地区的经济、文化交流更加密切，铁路运能难以满足运量的增长需求，通过优化运输组织提升铁路运输运能，是铁路扩能改造的重要举措，有助于推动铁路事业发展。编组站运输组织方案编制会直接影响车站效率，合理的方案运输组织有助于实现铁路网运输畅通、提升运输质量。作业计划是车辆调度的核心依据，但目前很多编组站作业计划编制存在一些问题，需要优化计划编制，提升作业计划质量，实现铁路调度指挥科学化，促进铁路运输智能化发展进程。

1 铁路编组站作业计划编制相关阐述

1.1 编组站作业计划编制概念

编组站作业计划编制是指对列车完成某个任务或系统目标由初始状态向目标状态转变时，对这个过程所执行的动作进行规划与安排。编组站可以被视为列车的“加工厂”，列车被视为机械所需加工的工件，编组站中的设备则被视为加工设备，编组站作业计划可视为工件加工工序、加工时间等计划编制。调度则是在计划目标和计划要求下对工件加工进行排序。总之，编组站作业计划是进行车辆调度、人员调度的重要依据。

1.2 编组站作业计划的特点

1.2.1 分阶段动态决策过程

编组站作业计划的最大特性就是实时动态变化。在编组站作业计划编制中，需要在本班作业即将结束前编制下一班计划。一个自然日有两个班，每个班为12h，距离当前班作业结束时间越近，列车达到时刻以及车辆的不确定性越大[1]。

可以将每个班细分为3～4 个阶段，每个阶段持续3～4h，一般当前时刻之后的下一阶段列车信息相对精准，本阶段人员在交班前需要作出下一阶段计划，下一个阶段人员按照上一个阶段计划内容指挥生产，并根据阶段执行实际情况计划下一个阶段计划，如此反复，动态完成全天编组站作业计划编制。

1.2.2 分层规划过程

编组站作业计划编制所涉及的内容较多，其间会出现一些不确定的问题，如果仅凭借一个模型来解决诸多问题，会极大程度地增加模型变量，约束条件十分苛刻，甚至导致模型无法求解。

我国是铁路大国，列车数量、频次比较多，单一模型的适用性较差。因此，可按照功能划分，将作业调度分为最上层、中间层、最下层三个层次。最上层也称为班计划层，主要是确定列车车流关系，即各班车流之间的列车行运顺序；中间层也称为阶段计划层，主要负责落实各项生产计划，如发车、解题、装卸车等；最下层也称为钩计划层，主要用于确定各项生产过程，如编解钩计划等[2]。

1.2.3 多系统组合的多目标优化

编组站实是一个非常庞大的系统，从生产角度可划分为道解系统、出发系统、编组系统（分为上行系统、下行系统）等，从工种角度可划分为值班站长、站调、助调、调车等。由此可见，编组站实则是各项系统的组合，需要多个系统协同运作才能完成整体目标，这也决定了其包含多个优化目标，即最大化社会效益、最优化运输生产质量、最大化经济效益。由于各项系统的优化目标不同，因此增加了编组站作业计划编制难度。

1.2.4 各项系统的分布性与并行性

不同系统在保持一定独立性的基础上相互联系、协同运行，它们需要在满足整体协调任务的要求下独立完成各自的系统作业，这也突出了各系统具有独立分布性、并行性特点，是一种典型的分散自律系统。

2 铁路编组站阶段计划编制流程与问题

2.1 日班计划编制

日班计划可以细分为列车到达、列车出发、装车、卸车、排空5 个子计划，5 个子计划中调度所给定列车到达计划，编组站无权变更，也无需优化编制[3]。作为整个计划编制的基础信息，列车达到计划更多用于其他4 个子计划的辅助编制。在日班计划编制中，以列车到达计划信息为基准，将其默认为准确信息，并以此开展后续计划编制。

根据调度所下达的排空任务开展排车计划编制工作，主要安排排空的车次、车种、车数。排空子计划决定了后续的装车、卸车子计划的编制，因此需要结合装车、卸车计划编制排空计划。由于卸车进度主要受自然环境、货场生产性能影响，影响因素相对较少，因此在本班一段时间内计算卸空车即可推算得出卸车数量。卸车计划制订的难点在于确定非并行条件下卸车顺序及货主要求、种类、待车时间、调车难度等。待推算出有效卸车数量和排空车数量，即可确定空车来源。

确定空车来源后即可开始编制装车计划，装车计划编制的难点在于装车顺序难以确定，同时需考虑出发列车接续时间问题。从实际计划执行情况来看，装卸作业会影响编组站某个时间段的车辆增减，进而影响列车出发计划的编制。列车出发计划编制的核心任务是列车车流的接续，此过程需要推算中转车、装车、卸车的整个过程，所涉及的内容非常多，可以将列车出发计划视为其他子计划之间的联系纽带，其他子计划会不同程度与列车出发计划编制存在关联。

2.2 阶段计划编制

虽然阶段计划编制所涉及的内容很多，但内容关系并不复杂，主要分为3 大项：一是出发列车车流来源的确定；二是科学运用调车机车；三是合理运用车站到发线。上述3 项内容分别对应作业对象、主体、地点，阶段计划编制的关键在于做好3 项内容的联系与协调，将各个阶段计划整合成一体[4]。确定出发列车车流来源的主要内容为确定列车状态、作业时间。列车状态是指确定车辆车流接续中车流来源的实际情况（如作业状态、内容、时间、地点），判定是否满足原定计划车流接续标准，为后续确定作业时间提供计划依据；作业时间确定用于计划中的车流接续时间安排，以便于制订更为精准的作业时间范围，为后期调车计划编制提供信息支持。

编组站的核心生产力就是调车机车，编组站实施各项作业本质上就是在一定条件下占用调机资源，而调机质量水平直接影响计划实施效果、生产效率。在编组站计划编制中，调机计划方案优化的主要目标就是确定调机资源占用优先级，从而确定调机作业顺序流程。发线阶段的核心是如何合理使用静态资源，该阶段需要考虑上述提出的发出车流来源接续与调机，同时要单独分析咽喉、股道等并制订相应的使用规则。

3 铁路编组站阶段计划编制优化措施

3.1 日班计划编制优化

3.1.1 车流接续优化

不同列车在相同时间、相同地点会产生调度矛盾，优化所需重点考虑前行列车编组车辆对后续编组车辆的影响，解决不同编组车辆的资源占用矛盾，使列车运行分布时间更加合理，避免出现延长运输线路、列车等待时间等情况。车流接续优化需重点考虑车组大、停车时间长的车辆，以及车流接续与交换车问题。

日班计划编制优化过程中除了要检测动态作业与其他作业产生的设备资源占用冲突和进路冲突情况，还要调解列车及其设备资源之间的关系。静态作业不考虑列车行进情况，更多的是考虑是否存在设备资源占用冲突。如果已经做好了动态作业安排，而静态作业与动态作业存在设备资源冲突，则以动态作业为主，静态作业更多是动态作业的补充，要求静态作业与动态作业一一对应。

编组站计划编制实质上是为了实现科学选取站存、调节车辆资源，从而实现车辆准时出发、达到车辆最短时间停留。考虑到列车编组中的列车去向不同，某一去向中的前行车辆、后续发车可能发生资源占用冲突情况。对此，当车站资源满足某个时间点发车编组需要时，可以挑选部分车辆编组出发。如果可用车辆资源无法满足发车编组需要，则要对编组车辆进行优化调整，先凑足车流，优化编制各次发车编组，最大程度上保证列车正点发车[5]。可以根据前行车辆编组去向数量进行降序排列，也可以根据后续发出车组去向数量升序排列，根据排列发出的优先级调整编组车辆。

3.1.2 不均衡运输条件下车流接续优化

编组站应优化组织管理，科学开展作业计划编制工作，提高各作业环节的协调性，科学配置各个子系统资源，降低不均运输条件带来的负面影响，最大程度上保障不间断作业。为了实现均衡调整，需提升车流周转效率、缩短车辆中转时间、提升运输效率、压缩检修时间等，此过程需要编解、货检、编组等环节相互配合，找出整个流程中可提升作业效率的环节，适当增加岗位工作人员，提高该作业环节的工作效率。针对运量高峰问题，需要提升主力调车作业效率，减少中间环节时间，减少到达列车的干扰，充分利用非作业时间交换和分解车辆，合理调整调机进出库时间间隔，提升解编作业效率。

发现运输条件不均衡时，应优化调整车场使用计划，充分发挥全站资源效用，均衡调整运输空间，保障作业效率。如果某个改编系统难以承受作业压力，可通过接车将部分作业转移给另一个改编系统。灵活应用到发线，优化调节车辆走行、作业进路，尽快牵出编解列车，避免占用资源，以提升列车作业效率，缩短占用到发线时间。此外，需要积极利用现代化信息技术，发挥YIS、TDCS、调度决策系统作用，快速、精准掌握现场作业情况和设备资源占用情况，并采取相应的优化解决对策。

3.2 阶段计划编制优化

3.2.1 到发线运用计划

到发线负责列车接入与发出作业，到发线资源主要包括列车时间占用量、列车道股占用量，到发线运用计划优化需要重点考虑列车类型、到发线密集程度、车站设施、车流组织方案等。编组站阶段计划的核心是对到发线运用计划的合理编制。很多学者通过构建到发线运用模型进行辅助调度决策，并提出了多种方法，如分层规划法、排序法、图论法等。

虽然不同类型列车、不同车站作业要求存在差异，但列车与到发线股道之间有相应的映射关系。不同种类列车有专门的到发线股道。到发线一对一接发一辆列车，若某一条到发线被列车占用，在此期间不中断作业，直到该列车离去再接入下一列车。一列车只能占用多条到发线其中的一条，列车占用直到车辆离去发线时刻整个区间，作业不得中断，调度中心计算机辅助决策其他车辆占用其他到发线。

3.2.2 调机运用计划

调机运用计划是编组站阶段计划的重要组成部分，主要内容是到达列车编解次序、出发列车编组次序、取送车计划等。一般情况下，编组站的生产能力可以确保所有列车均在计划标准中按时出发，但这种理论调机安排受外部因素影响会产生偏差。在实际作业中，调机性能限制、车流较多、车流不均衡等问题可能导致列车难以整点发出，此时就要决策哪些车辆正点发出，哪些车辆晚些发出。

编组过程与编解过程是对应（逆向）的作业流程[6]。调机运用计划编制前期，应根据实际配车车流情况计算发车车流来源，从而判定到达车辆为哪些发车提供车流。在现场安排调机作业时，调度人员应判定各项作业所需的大体时间点，并据此调整作业任务，依次判定各任务的具体作业时间。

3.2.3 车流接续计划

（1）确定编组排序

计划编组负责判定单机、双机作业排序，负责优化峰尾调机以及列车车流顺序。对此，有两种优化措施，一是原料到达时刻与编组发车最后车流来源进场时间相匹配，按照调机编组时间先后进行时间排列。二是逆排序方案，以发车时间为起始点，逆向推测编组列车最晚到场时间，通过逆向从大到小排序，实现列车编组以及缩短作业时间的优化目标。

（2）计划之间的协作操作与调整

在车流接续计划中，编组计划、编解计划相协调是保证列车编组秩序的基础，在确定已有车流推算过程基础上，需要重点考虑时间层面是否能够满足接续要求。编组站除了要加强编制、解编协调性，还要考虑原料、产品生产协调关系[7]。对各项操作协调进行验证，若验证成功可将各项计划整合为总阶段计划，如果验证不成功则需要对子计划进行调整再验证。

4 结语

综上所述，优化铁路编组站阶段计划，能够为计划编制调度人员提供更加科学、合理的辅助决策方案，对提升铁路运营质量有重要意义，可在很大程度减少调度人员工作量，提升生产率、突发事件响应速度等。对此，应全面加强日班计划编制、阶段计划编制的优化工作。随着铁路运输体系和车辆规模变化，未来还需根据实际情况进一步做好铁路编组站阶段计划优化工作，持续提高编组站运输生产效率。