車輛段入線調(diào)車算法研究

范新龍，張欣亮，史新偉

（1.西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安 710014；2.西安鐵路局，西安東車輛段，西安710608）

目前，車輛段自動(dòng)化入線調(diào)車存在許多問題，人工過程很容易理解和實(shí)現(xiàn)的問題，用自動(dòng)化方式則較為復(fù)雜，考慮到通用性，決定采取一次一輛的方式進(jìn)行調(diào)車，即根據(jù)從圖像化界面得到的調(diào)車信息及機(jī)車所在的位置，每次從所選的股道取一車輛，根據(jù)車輛中所含的調(diào)車信息，將此車調(diào)至相應(yīng)的股道，如此產(chǎn)生的調(diào)車序列不能作為實(shí)際的入線計(jì)劃，須進(jìn)行優(yōu)化處理。優(yōu)化方法在實(shí)現(xiàn)時(shí)有許多優(yōu)勢(shì)：（1）可以有多種組合，便于提取最優(yōu)組合使用。（2）可以根據(jù)調(diào)車線的長(zhǎng)度合并數(shù)據(jù)，在調(diào)車線較短的車輛段使用尤能體現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際使用中，可根據(jù)車輛源（源）、維修臺(tái)位（目的）或兩者結(jié)合使用相應(yīng)的算法，本文主要研究車輛源調(diào)車算法。

1 兩個(gè)概念

1.1 定位調(diào)車

所謂定位調(diào)車，就是指定待修車輛調(diào)入指定的待修臺(tái)位，對(duì)某些有特殊需要的車輛進(jìn)行這類調(diào)車操作，在圖形化調(diào)車系統(tǒng)中，定位調(diào)車通過直接拖動(dòng)待修車輛到維修臺(tái)位上得到調(diào)車信息。

1.2 定性調(diào)車

定性調(diào)車只指示出待修車輛將進(jìn)行什么樣的維修操作（段修、廠修、洗罐等）而不指定具體的維修臺(tái)位，在圖形化調(diào)車系統(tǒng)中，通過設(shè)定待修車輛的調(diào)車性質(zhì)得到調(diào)車信息，在下面的算法中，許多情況是針對(duì)這種調(diào)車方式進(jìn)行的。

2 用例

這里的用例指的是車輛源調(diào)車過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，主要用于說明算法，分基本用例和擴(kuò)展用例兩類?；居美从沉瞬捎密囕v源調(diào)車的最原始數(shù)據(jù)，擴(kuò)展用例是對(duì)基本用例進(jìn)行部分優(yōu)化后的結(jié)果，主要用于說明算法優(yōu)化。在下面的分析中，S表示待調(diào)的源車輛及股道；D表示目標(biāo)臺(tái)位股道及車輛。由于合并算法可以看作是將相鄰兩次調(diào)車信息進(jìn)行合并，所以用A、C分別表示第N次和第N+1次牽出股道名稱，B、D表示第N次和第N+1次的推入股道名稱，m、n表示每次牽出或推入的車輛數(shù)。

2.1 基本用例

基本用例接近原始調(diào)車數(shù)據(jù)，當(dāng)m、n為1時(shí)（每次牽出和推入的車輛數(shù)為1），即為原始數(shù)據(jù)；如果m、n不為1，則是優(yōu)化過程中的數(shù)據(jù)。

……第n鉤

上例中，A + m 和B－m 表示從股道A中牽出m輛車輛，推入目的股道B中，C+n和 D－n同上，只是下一鉤的操作。當(dāng)m、n為1時(shí)，表示在沒有優(yōu)化情況下的調(diào)車過程，即每次從待調(diào)股道牽出一輛車并將其推入目標(biāo)軌道。

2.2 擴(kuò)展用例

上述過程中，如果不進(jìn)行優(yōu)化，則可能造成調(diào)車鉤數(shù)過多，擴(kuò)展用例則是將基本用例中可以合并的項(xiàng)目進(jìn)行合并處理，處理后的結(jié)果可以減少調(diào)車計(jì)劃中的鉤數(shù)，這個(gè)結(jié)果更接近于實(shí)際的入線計(jì)劃。

（A1股道牽出m1輛，A2股道牽出m2輛，……）

（將n1輛推入B1股道，n2輛推入B2股道，……）

這4項(xiàng)中的n可以不相等，即牽出的車輛可能與推入的車輛不等。

基本用例可以看成為擴(kuò)展用例的特殊形式，本文的優(yōu)化算法將主要討論擴(kuò)展用例的算法，但因?yàn)榛居美奶厥庑?，有些算法在基本用例中?huì)有其特殊點(diǎn)。另外基本用例的引入也便于對(duì)本文的理解。

3 優(yōu)化算法

優(yōu)化算法主要用于將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，得到比較合理且最優(yōu)的入線計(jì)劃，其原則為：

（1）優(yōu)化后，總鉤數(shù)比優(yōu)化前少。

（2）鉤數(shù)相同的情況下，調(diào)車線所需長(zhǎng)度短。

原始的牽出和推入的順序?yàn)锳BCD，即一次牽出（A）、一次推入（B），再一次牽出（C）和一次推入（D），優(yōu)化處理后則為先做兩次連續(xù)牽出（AC或CA）、再作兩次推入（BD或DB），注意這種操作有先后順序的要求。

由于優(yōu)化過程實(shí)際上是根據(jù)各種條件，對(duì)現(xiàn)有鉤數(shù)進(jìn)行合并，所以也稱此為“合并律”，根據(jù)合并方式，合并律主要有CABD律和ACDB律兩種合并方式（CABD和ACDB表示牽出和推入的順序）。

3.1 CABD律

3.2 ACDB律

3.3 優(yōu)化條件

以上的優(yōu)化有諸多條件限制，除了臺(tái)位不同的在合并時(shí)要注意臺(tái)位位置先后外，車位的先后也很重要，上述過程中可以看到對(duì)“出”、“入”的順序有調(diào)整，在定位調(diào)車時(shí)，由于車臺(tái)位已經(jīng)指定，合并后必須能夠到達(dá)指定臺(tái)位位置，對(duì)定性調(diào)車而言，要注意的一個(gè)很重要的原則就是合并時(shí)，“出”位一定要在“入”位前。

通過實(shí)踐分析總結(jié)，上面兩種合并律的執(zhí)行條件如下：

If ((A1=Cn) and (An=C1)) then ；源全同，A、C為牽出

if (B1<>Dn) and (Bn<>D1) then ACDB ；目標(biāo)全不同 B、D為推入

if (B1=Dn) and (Bn=D1) then ACDB ；目標(biāo)全同

if (B1=Dn) and (Bn<>D1) then ACDB； 目標(biāo)前同

if (B1<>Dn) and (Bn=D1) then CABD ；目標(biāo)后同

end；

if (A1<>Cn) and (An<>C1) then ；源全不同

if (B1<>Dn) and (Bn<>D1) then do nothing；源全不同,目標(biāo)全不同

if (B1=Dn) and (Bn=D1) then CABD；源全不同，目標(biāo)全同

if (B1=Dn) and (Bn<>D1) then ACDB ；源全不同，目標(biāo)前同

if (B1<>Dn) and (Bn=D1) then CABD；源全不同,目標(biāo)后同

end；

if (A1=Cn) and (An<>C1) then；源前同

if (B1<>Dn) and (Bn<>D1) then CABD；源前同，目標(biāo)全不同

if (B1=Dn) and (Bn=D1) then CABD；源前同，目標(biāo)全同

if (B1=Dn) and (Bn<>D1) then do nothing；源前同，目標(biāo)前同

if (B1<>Dn)and (Bn=D1) then CABD；源前同，目標(biāo)后同

end；

if (A1<>Cn) and (An=C1) then；源后同

if (B1<>Dn) and (Bn<>D1) then ACDB；源后同，目標(biāo)全不同

if (B1=Dn) and (Bn=D1) then ACDB；源后同，目標(biāo)全同

if (B1=Dn) and (Bn<>D1) then ACDB；源后同，目標(biāo)前同

if (B1<>Dn) and (Bn=D1) then do nothing；源后同，目標(biāo)后同

end；

3.4 特殊情況

當(dāng)N和N+1調(diào)車數(shù)量均為1時(shí)（基本用例情況，m、n都為1），根據(jù)基本用例對(duì)上述算法優(yōu)化：

當(dāng)A = C并且B = D，兩次牽出股道號(hào)相同、推入股道號(hào)相同。

S：A+(m+n)

D：B-(m+n))

當(dāng)A=C 并且 B<>D (ACDB律)

S: A+(m+n)

D: D-n

B-m

當(dāng)A<>C 并且 B=D （CABD律）

S: C+n

D: A+m

B-(m+n)

4 結(jié)束語

調(diào)車源分析算法可以解決部分車輛段入線計(jì)劃自動(dòng)生成問題。為了得到最優(yōu)的調(diào)車方案，該法利用了軌道的全排列，當(dāng)待調(diào)車輛來自多個(gè)軌道時(shí)，其運(yùn)算次數(shù)達(dá)到N?。∟為待調(diào)車輛軌道數(shù)），通過對(duì)這些比較，得到最佳的源股道排列順序。由于該法所需時(shí)間較長(zhǎng)，有些情況下還不能得到最優(yōu)方案，又進(jìn)行了目標(biāo)算法分析，這種算法將在“車輛段入線調(diào)車目的臺(tái)位分析算法研究”予以介紹。這兩種算法的聯(lián)合使用，能解決大部分的自動(dòng)生成入線調(diào)車計(jì)劃中存在的問題。

[1] 胡思繼. 鐵路行車組織[M] . 北京：中國(guó)鐵道出版社，2002.

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[4] 西安鐵路局西安東車輛段調(diào)度科文件.廠段修車輛入庫前預(yù)檢及調(diào)車作業(yè)規(guī)定[S] . 2008，7.

[5] 西安鐵路局西安東車輛段調(diào)度科文件. 段內(nèi)各線路存車數(shù)量及規(guī)定[S] . 2009，7.