高速鐵路客運(yùn)組織論文(2)
高速鐵路客運(yùn)組織論文篇二
鐵路客運(yùn)站運(yùn)輸組織優(yōu)化系統(tǒng)
摘要：分析我國鐵路客運(yùn)站運(yùn)行圖調(diào)整編制的工作方法, 并結(jié)合車站設(shè)施設(shè)備及行車組織特點(diǎn), 提出鐵路客運(yùn)站運(yùn)輸組織優(yōu)化問題, 指出開發(fā)客運(yùn)站運(yùn)輸組織優(yōu)化優(yōu)化系統(tǒng)的必要性和迫切性。對運(yùn)輸組織方案數(shù)學(xué)優(yōu)化模型進(jìn)行概述。分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)、功能需求、數(shù)據(jù)組織等內(nèi)容, 為客運(yùn)車站運(yùn)輸組織提供決策支持, 為車站日常工作組織提供業(yè)務(wù)指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞：客運(yùn)站;列車運(yùn)行圖;鐵路運(yùn)輸組織
中圖分類號：U292.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
doi:10.3969/j.issn.1001―8360.2014.1.001
Railway Passenger Traffic Organizations to Optimize System
Du Wei,Dong Jie,Zhang Jun-feng
(1.China Railway Eryuan Engineering Group Co.Ltd.,ChongQin,400023;2. Beijing Science and Technology Development Co.Ltd. YaoHui,Beijing,100085; 3.Dispatching station of TaiYuan Railway Administration,TaiYan,030000)
Abstract：Analysis of Railway Passenger diagram prepared to adjust working methods, equipment and station facilities combined lane organizational characteristics, the optimization of railway passenger transport organization, pointing out that the development of passenger transport organization to optimize the necessity and urgency to optimize the system. Transport organization scheme for mathematical optimization model overview. Content analysis system design objectives, functional requirements, data organization, to provide decision support for the organization of passenger transport station, providing operational guidance for the station daily work organization.
Key words：Passenger station;Train diagram;Railway traffic organization
伴隨我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民出行需求在不斷增加，鐵路旅客出行需求也在持續(xù)快速增長。為方便旅客出行，鐵路總公司每年都要根據(jù)客流變化進(jìn)行運(yùn)行圖的調(diào)整編制。而各個(gè)車站在編制列車運(yùn)行圖工作中要根據(jù)各站的設(shè)施設(shè)備及運(yùn)輸組織要求合理安排每趟列車在各車站的到、發(fā)或通過時(shí)刻，并相應(yīng)組織好終到、始發(fā)列車車底的推拉計(jì)劃、車站調(diào)機(jī)的工作安排，以及本務(wù)機(jī)車的作業(yè)安排等等。為了更快速地適應(yīng)旅客運(yùn)輸變化，改變各車站依靠傳統(tǒng)的人工進(jìn)行運(yùn)行圖調(diào)整編制方式，充分挖掘車站運(yùn)輸潛力，實(shí)現(xiàn)增運(yùn)增收，保障旅客運(yùn)輸安全正點(diǎn)，開發(fā)了客運(yùn)站運(yùn)輸組織優(yōu)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)已經(jīng)在哈爾濱車站投入使用。
1系統(tǒng)目標(biāo)
我國鐵路樞紐客運(yùn)組織方案的特點(diǎn)是客流量大、客流量變化大、發(fā)送列車多、各工序的整體協(xié)調(diào)與配合，需要各項(xiàng)設(shè)備設(shè)施的綜合利用，更需要進(jìn)行整體的協(xié)調(diào)和優(yōu)化?？瓦\(yùn)站的運(yùn)輸組織優(yōu)化的目標(biāo)是在正點(diǎn)接發(fā)列車的條件下，充分高效地利用車站各項(xiàng)設(shè)施設(shè)備完成車站各項(xiàng)作業(yè)。
目前，鐵路客運(yùn)站旅客運(yùn)輸組織方案主要由人工編制確定，客運(yùn)站的信息化、自動化、輔助決策的程度不高，客運(yùn)站到發(fā)線運(yùn)用、咽喉區(qū)進(jìn)路排列等作業(yè)優(yōu)化研究不夠，基于客運(yùn)站設(shè)備運(yùn)用、客運(yùn)作業(yè)和技術(shù)作業(yè)的綜合研究還有待進(jìn)一步深化。
本系統(tǒng)目標(biāo)是根據(jù)哈爾濱車站站場設(shè)備情況、固定接發(fā)車時(shí)刻、到停時(shí)間、本務(wù)機(jī)作業(yè)以及列車類型等數(shù)據(jù)，以各項(xiàng)作業(yè)等待時(shí)間的二階矩作為運(yùn)輸組織的優(yōu)化目標(biāo)建立數(shù)學(xué)模型，從而能夠更好地兼顧“緊湊”和“均衡”原則。利用優(yōu)化算法，自動優(yōu)化出到發(fā)線合理使用方案，自動優(yōu)化出車底推送，本務(wù)機(jī)出入段等作業(yè)時(shí)機(jī)、次序和進(jìn)路，使得車底推送，接發(fā)列車，本務(wù)機(jī)作業(yè)等之間干擾最小，行程最短，運(yùn)力最省。實(shí)現(xiàn)客站基本圖的優(yōu)化編制。
第一作者：董杰(1987-)，男(漢)，山西，工程師，碩士。Email:dongjie528623@126.com
通訊作者：杜偉(1979-)，男(漢)，山西，工程師，碩士。E-mail:duwei0101@gmail.com
2總體設(shè)計(jì)
客站運(yùn)輸組織優(yōu)化系統(tǒng)利用客戶機(jī)服務(wù)器(C/S)模式構(gòu)建，車站技術(shù)科及其他運(yùn)輸主管科室通過辦公網(wǎng)方式連接服務(wù)器訪問本系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要由數(shù)據(jù)服務(wù)，應(yīng)用服務(wù)，人機(jī)交互等3個(gè)部分組成。
(1)數(shù)據(jù)服務(wù)
本系統(tǒng)選用SQL Server數(shù)據(jù)庫，主要存儲數(shù)據(jù)包含靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)兩個(gè)部分。
靜態(tài)數(shù)據(jù)主要包括：站形圖，道岔、區(qū)段、信號機(jī)等以及他們之間的拓?fù)潢P(guān)系等字典數(shù)據(jù);基本運(yùn)行圖編制的數(shù)學(xué)模型及參數(shù)。動態(tài)數(shù)據(jù)主要包括：列車時(shí)刻表、數(shù)據(jù)處理運(yùn)算的中間結(jié)果、運(yùn)行圖編制結(jié)果以及用戶調(diào)整后的結(jié)果。
(2)應(yīng)用服務(wù)
應(yīng)用服務(wù)是將動態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)作歸一化和標(biāo)準(zhǔn)化后，按照設(shè)定的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出最優(yōu)結(jié)果，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砗脱a(bǔ)充后進(jìn)行顯示，同時(shí)記錄用戶的操作。
(3)人機(jī)交互
首先，用戶可以直接將本站及鄰站的Excel格式的列車時(shí)刻表導(dǎo)入本系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠檢查時(shí)刻表的可行性，并對問題列車進(jìn)行提示;其次，用戶可以根據(jù)運(yùn)行圖調(diào)整編制的實(shí)際需求修改列車信息，系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)到發(fā)線的自動決策功能。再次，用戶通過調(diào)機(jī)作業(yè)決策即本務(wù)機(jī)作業(yè)決策功能優(yōu)化安排出調(diào)車機(jī)車和本務(wù)機(jī)車的各項(xiàng)作業(yè)次序、時(shí)間及路徑;最后，系統(tǒng)通過車站占線圖、調(diào)機(jī)動態(tài)圖、本務(wù)機(jī)作業(yè)圖等展現(xiàn)所有作業(yè)的優(yōu)化結(jié)果。
此外，系統(tǒng)提供參數(shù)配置功能，用戶可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求設(shè)置優(yōu)化約束及頁面展現(xiàn)等內(nèi)容。另一部分是用戶對時(shí)刻表可以做局部修改，重新查看運(yùn)行圖結(jié)果，或者對系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果做微量調(diào)整后，選擇下保存、打印等操作。
3系統(tǒng)功能
鐵路客運(yùn)站運(yùn)輸組織優(yōu)化系統(tǒng)在Windows Sever 2003操作系統(tǒng)下，用.Net開發(fā)平臺C#語言進(jìn)行開發(fā)，系統(tǒng)采用SQL Sever 2008R2作為數(shù)據(jù)庫，并提供文本輸出、Microsoft Excel 2010的輸入/輸出和界面展現(xiàn)。
(1)優(yōu)化功能
由于車站業(yè)務(wù)環(huán)環(huán)相扣，相互影響，相互依賴。我們在深入理解業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，以均衡、緊湊作為系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)，以車站線路，道岔、設(shè)備、機(jī)車的設(shè)備能力和正點(diǎn)發(fā)車作為約束條件，建立運(yùn)輸組織優(yōu)化模型。在此基礎(chǔ)上對車站的所有作業(yè)(包含接發(fā)列車、調(diào)機(jī)取送、本務(wù)機(jī)車作業(yè)等)的進(jìn)路安排，作業(yè)時(shí)機(jī)進(jìn)行綜合決策，從而實(shí)現(xiàn)車站的運(yùn)輸組織優(yōu)化。其優(yōu)化功能主要包括接發(fā)列車自動檢測、到發(fā)線自動安排，本務(wù)機(jī)車作業(yè)自動安排，推拉方案自動安排，調(diào)車進(jìn)路自動安排以及綜合決策等六項(xiàng)核心功能。
1)接發(fā)列車檢測
接發(fā)列車檢測是在安排到發(fā)線路和調(diào)車作業(yè)之前，首先對時(shí)刻表中的列車進(jìn)行一次可行性驗(yàn)證。通過對接發(fā)列車到發(fā)線是否夠用，接發(fā)列車的占用的進(jìn)路時(shí)間是否沖突等，來測定時(shí)刻表中的列車到發(fā)時(shí)間是否合適。
2)到發(fā)線路安排
到發(fā)線路安排是在考慮車站的到發(fā)線路資源和接發(fā)車進(jìn)路的前提下，根據(jù)換長限制、候車廳等限制，合理安排到發(fā)線路。
3)推拉方案安排
推拉方案是在到發(fā)線安排的前提下，對于需要取送車底作業(yè)的列車進(jìn)行統(tǒng)籌的調(diào)機(jī)安排。主要內(nèi)容包括為每個(gè)取送車底安排調(diào)機(jī)，并且安排車底的停放線路和場別，安排調(diào)機(jī)的推拉方式和調(diào)機(jī)的作業(yè)次序。
4)調(diào)車作業(yè)安排
運(yùn)輸組織優(yōu)化系統(tǒng)在綜合考慮站場資源的使用、調(diào)車作業(yè)的相擾、正點(diǎn)接發(fā)列車等因素前提下，合理高效地安排站內(nèi)的調(diào)車作業(yè)。調(diào)車作業(yè)安排為每個(gè)調(diào)車作業(yè)決策要素如下：
?、僬{(diào)車作業(yè)所使用的進(jìn)路資源，包含調(diào)車作業(yè)過程中所使用的道岔、信號機(jī)和無岔區(qū)段以及機(jī)待線等資源。
?、谡{(diào)車作業(yè)的開始時(shí)間。
?、壅{(diào)車作業(yè)的停車點(diǎn)。為了高效使用進(jìn)路資源，有時(shí)為了避開干擾，保證正點(diǎn)接發(fā)列車，需要在調(diào)車作業(yè)途中停車。
?、苷{(diào)車作業(yè)在每個(gè)停車點(diǎn)的停車時(shí)間
?、莞黜?xiàng)調(diào)車作業(yè)之間的作業(yè)次序。
5)本務(wù)機(jī)車作業(yè)安排
運(yùn)輸組織優(yōu)化系統(tǒng)在綜合考慮站場資源的使用、調(diào)車作業(yè)的相擾、正點(diǎn)接發(fā)列車等因素前提下，合理高效地安排站內(nèi)的本務(wù)機(jī)車作業(yè)。本務(wù)機(jī)車作業(yè)安排與調(diào)車作業(yè)決策要素相同。
6)綜合決策
上述的核心功能不是獨(dú)立的，比如到發(fā)線使用肯定會影響到車次取送的安排，也會影響到本務(wù)機(jī)作業(yè)的安排。因此，需要綜合考慮取送車底安排、本務(wù)機(jī)作業(yè)安排、接發(fā)車進(jìn)路等因素，安排列車的到發(fā)線使用。
將上述系統(tǒng)功能一一實(shí)現(xiàn)的前提下，將所有功能組合在一起就可以實(shí)現(xiàn)綜合決策的功能。組合方式為：在不考慮調(diào)車進(jìn)路情況下，搜索到發(fā)線使用的所有可能性;在每一種到發(fā)線使用的方案下，安排調(diào)車作業(yè);按照作業(yè)的均衡和緊湊標(biāo)準(zhǔn)，綜合比較每種方案的優(yōu)劣，選出最優(yōu)方案。
(2)運(yùn)行圖調(diào)圖功能
本系統(tǒng)著重于車站技術(shù)人員在調(diào)整車站列車運(yùn)行圖時(shí)的各項(xiàng)運(yùn)輸組織安排，在綜合考慮車站的到發(fā)線路資源和接發(fā)車進(jìn)路的前提下，根據(jù)列車長度、候車廳等限制，提供車站用戶智能化、自動化調(diào)圖工具，合理安排接發(fā)列車到發(fā)線路，輔助用戶完成運(yùn)行圖調(diào)圖工作，并根據(jù)調(diào)整后的運(yùn)行圖自動生成車底推拉方案。
圖2 客站占線圖
(3)系統(tǒng)仿真
仿真功能將系統(tǒng)自動優(yōu)化編制的到發(fā)線決策、本務(wù)機(jī)作業(yè)決策(包括安排本務(wù)機(jī)作業(yè)的次序和作業(yè)時(shí)間及走行進(jìn)路)、調(diào)機(jī)作業(yè)決策(包括取送車底作業(yè)次序和作業(yè)時(shí)間及走行進(jìn)路)等在仿真中進(jìn)行演示。
圖3 站場示意圖
(4)通過能力估算
車站通過能力(咽喉區(qū)通過能力、到發(fā)線通過能力)能力指標(biāo)是評價(jià)行車設(shè)備使用是否合理及技術(shù)作業(yè)計(jì)劃是否協(xié)調(diào)的根本依據(jù)，因此，本系統(tǒng)提供咽喉區(qū)、到發(fā)線的通過能力及利用率指標(biāo)的查定功能，用于對車站的到發(fā)線運(yùn)用和咽喉區(qū)技術(shù)作業(yè)安排進(jìn)行了評價(jià)，為運(yùn)輸部門調(diào)整列車運(yùn)行圖提供真實(shí)有效的數(shù)據(jù)支撐。
4數(shù)據(jù)組織
鐵路樞紐客運(yùn)站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量龐大，如何將這些數(shù)據(jù)有效的組織起來供系統(tǒng)運(yùn)算使用是一個(gè)非常重要的問題。本系統(tǒng)有效的將鐵路客運(yùn)站到發(fā)線股道、客技站和其他存放車體股道、道岔、信號機(jī)以及之間的前后鏈接關(guān)系用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示出來，存放于SQL Sever數(shù)據(jù)庫中。
系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括以下幾部分：
(1)設(shè)備信息表。用表的形式進(jìn)行記錄，方便數(shù)據(jù)操作、維護(hù)以及移植。包括車站的進(jìn)路信息表、道岔信息表、信號機(jī)信息表、調(diào)機(jī)信息表。形成路徑、道岔和信號機(jī)之間的拓?fù)滏溄雨P(guān)系，形成車站結(jié)果網(wǎng)絡(luò)，供系統(tǒng)繪制車站站場圖、路徑選擇的優(yōu)化運(yùn)算。[1]
(2)區(qū)域信息表。主要包括站場內(nèi)各區(qū)域的信息，包括客技庫、駝峰場、機(jī)務(wù)折返段、咽喉區(qū)等，以及鄰站信息
(3)列車時(shí)刻表。
(4)字典信息表。以字典的形式存儲各類列車作業(yè)的流程信息、車站進(jìn)路信息等等。
(5)其他信息表。
表1 數(shù)據(jù)庫表信息
5結(jié)論
鐵路客運(yùn)站旅客列車運(yùn)輸組織的合理性直接影響到旅客利益和鐵路企業(yè)效益?？瓦\(yùn)站運(yùn)輸組織優(yōu)化系統(tǒng)的開發(fā)是鐵路既有車站與新建車站行車組織的需要，也是車站進(jìn)行鐵路運(yùn)行圖調(diào)整編制的需要，是在旅客運(yùn)輸組織與市場經(jīng)濟(jì)共同作用的必然結(jié)果。
鐵路客運(yùn)站運(yùn)輸組織優(yōu)化系統(tǒng)，在給定鐵路客運(yùn)站站型結(jié)構(gòu)和列車運(yùn)行圖的前提下，在進(jìn)路與到發(fā)線資源不相擾，并且滿足到發(fā)線使用偏好的約束條件下，以車站各項(xiàng)作業(yè)等待時(shí)間二階距之和最小為優(yōu)化目標(biāo)，建立數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)客運(yùn)站各項(xiàng)業(yè)務(wù)的優(yōu)化組織，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工編制車站基本圖的方式，不僅降低了現(xiàn)場職工的工作強(qiáng)度，大大提高了工作效率，而且實(shí)現(xiàn)了我國鐵路客運(yùn)站運(yùn)輸組織自動決策，進(jìn)一步提升了我國客站的智能化水平。
參考文獻(xiàn)
[1] 史峰，鄧連波，霍亮. 客運(yùn)專線旅客列車開行方案優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].系統(tǒng)工程，2006，26(11)：24-30.
Shi Feng，Deng Lianbo，Huoliang. System Design of Passenger Train Plan Optimal Reference on Passenger Special Lines，2006，26(11)：24-30.(in Chinese)
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