基于配流方案的樹(shù)枝形專(zhuān)用線取送車(chē)時(shí)機(jī)的確定

薛 鋒，戶(hù)佐安，羅 建

（1.西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，四川 成都 610031；2.西華大學(xué) 交通與汽車(chē)工程學(xué)院，四川 成都 610039）

由于鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)活動(dòng)的特殊性，貨車(chē)必須編入列車(chē)進(jìn)行輸送，而裝卸車(chē)作業(yè)一般在貨場(chǎng)或?qū)Ｓ镁€進(jìn)行，與列車(chē)的到、解、編、發(fā)作業(yè)不在同一地點(diǎn)，因而在解體與裝(卸)車(chē)、裝(卸)車(chē)與集結(jié)編組之間必然產(chǎn)生取送車(chē)作業(yè)。取送車(chē)作業(yè)作為鐵路貨物運(yùn)輸生產(chǎn)過(guò)程不可缺少的環(huán)節(jié)，其效率直接影響貨車(chē)周轉(zhuǎn)和貨物送達(dá)速度。

1 取送車(chē)作業(yè)分析和條件設(shè)定

1.1 取送車(chē)作業(yè)分析

取送車(chē)作業(yè)與解編作業(yè)的協(xié)同優(yōu)化問(wèn)題本質(zhì)上屬于系統(tǒng)優(yōu)化的范疇，主要是根據(jù)出發(fā)列車(chē)的配流情況確定合理的取送車(chē)時(shí)機(jī)，確定車(chē)輛入線及取出的時(shí)間，同時(shí)包括具體作業(yè)方式(單送、單取或連送帶取等)、取送地點(diǎn)和輛數(shù)。先根據(jù)調(diào)機(jī)可能的取送車(chē)時(shí)間、待送和待取車(chē)流及其用途，確定本階段內(nèi)取送的地點(diǎn)及時(shí)間。如果取送時(shí)間有限，而需取送的地點(diǎn)和車(chē)輛都較多時(shí)，應(yīng)選擇急需取回集結(jié)的車(chē)輛，以及送入大組車(chē)輛和卸后待裝的車(chē)輛，并據(jù)此確定取車(chē)和送車(chē)的順序和地點(diǎn)。一般情況下，取車(chē)時(shí)間應(yīng)當(dāng)在允許的時(shí)間范圍內(nèi)選擇稍后一點(diǎn)的時(shí)間，以便取回更多的車(chē)輛。送車(chē)時(shí)間的選擇應(yīng)使車(chē)輛等送時(shí)間少，并保證不超過(guò)裝卸后編入列車(chē)所允許的時(shí)間[1]。這實(shí)際上是車(chē)站階段計(jì)劃的一項(xiàng)內(nèi)容，需要結(jié)合列車(chē)的配流方案整體考慮，統(tǒng)籌安排。

在生成配流方案時(shí)，如果通過(guò)調(diào)整列車(chē)的解編順序仍然存在欠軸的出發(fā)列車(chē)，則說(shuō)明該列車(chē)的可配車(chē)流數(shù)本身不足，此時(shí)可檢查貨場(chǎng)專(zhuān)用線是否有該去向的車(chē)流，考慮取本站貨物作業(yè)車(chē)進(jìn)行補(bǔ)充。根據(jù)配流方案取送車(chē)時(shí)要盡量做到解體照顧送車(chē)，取車(chē)照顧編組，確定合理的取送時(shí)機(jī)主要有兩種情況[2]：第一種情況，如果貨場(chǎng)、專(zhuān)用線有已經(jīng)裝卸完畢的本去向車(chē)流，則確定取車(chē)內(nèi)容；第二種情況，如果貨場(chǎng)、專(zhuān)用線無(wú)本去向的重空車(chē)流，但有承認(rèn)的裝車(chē)計(jì)劃或合適的卸車(chē)車(chē)種，則確定上線裝(卸)車(chē)內(nèi)容。

由于取送車(chē)作業(yè)要占用調(diào)機(jī)能力，因此需要制定合理的取送機(jī)車(chē)運(yùn)用計(jì)劃，安排好本階段內(nèi)取送車(chē)輛的地點(diǎn)和起迄時(shí)間。對(duì)于第一種情況，在時(shí)間上要求取回站內(nèi)分解完畢時(shí)刻不遲于最晚開(kāi)始編組時(shí)刻，裝卸作業(yè)完畢時(shí)刻不遲于取車(chē)過(guò)程中開(kāi)始收集車(chē)輛時(shí)刻。此外，還應(yīng)考慮在取車(chē)的同時(shí)送入一批車(chē)。只要解體完畢時(shí)刻在送車(chē)開(kāi)始時(shí)刻之前，該解體列車(chē)中的本站作業(yè)車(chē)均可送入。對(duì)于第二種情況，要求反推出掛線裝(卸)車(chē)的最遲完工和開(kāi)工時(shí)刻，進(jìn)而反推出前一次的最晚送車(chē)(或調(diào)移)入線時(shí)刻。然后根據(jù)工序可移性原理，安排前一次的送車(chē)時(shí)間。除確定本次送車(chē)內(nèi)容外，還應(yīng)由掛線裝(卸)車(chē)內(nèi)容確定前次送空(重)或調(diào)移內(nèi)容。

1.2 取送車(chē)作業(yè)條件設(shè)定

為了建模、簡(jiǎn)化約束等研究問(wèn)題的方便，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際作業(yè)方法，給出以下設(shè)定。

（1）各條專(zhuān)用線待送、待取車(chē)數(shù)已定，若某線既無(wú)車(chē)待送亦無(wú)車(chē)待取，則該線視為不存在；

（2）各條專(zhuān)用線的距離和調(diào)機(jī)走行時(shí)間已知；

（3）各條專(zhuān)用線的貨物作業(yè)時(shí)間已知；

（4）假定各條專(zhuān)用線往返走行時(shí)間相等；

（5）對(duì)任一專(zhuān)用線，貨物作業(yè)時(shí)間大于取送走行時(shí)間；

（6）車(chē)組取回解體后編入出發(fā)列車(chē)；

（7）取送作業(yè)由1臺(tái)調(diào)機(jī)完成。

鐵路專(zhuān)用線的取送車(chē)作業(yè)按照實(shí)際作業(yè)內(nèi)容的不同，可細(xì)分為6種情況：?jiǎn)我凰蛙?chē)、單一取車(chē)、送取結(jié)合、送兼調(diào)移、取兼調(diào)移、送調(diào)取結(jié)合；按照車(chē)流到發(fā)的不同方式，可分為車(chē)流整列到發(fā)、車(chē)流分散到發(fā)、車(chē)流整列到達(dá)分散出發(fā)、車(chē)流分散到達(dá)整列出發(fā)等。針對(duì)車(chē)流到發(fā)的不同方式，設(shè)1次所取送的車(chē)組數(shù)為mqs，編入的列車(chē)數(shù)為jqs，由此可分為以下兩種情況。

情況一：1≤mqs≤jqs，車(chē)流分散出發(fā)；情況二：1= jqs≤mqs，車(chē)流整列出發(fā)。

工礦企業(yè)有貨物作業(yè)的車(chē)站，多采用送取分離的調(diào)車(chē)作業(yè)方式，即調(diào)機(jī)送(取)完1列已解編的車(chē)列后返回調(diào)車(chē)場(chǎng)，然后再送(取)車(chē)列到另一股道。另外，我國(guó)大多數(shù)編組站的專(zhuān)用線都采用樹(shù)枝形的布置形式，因此以樹(shù)枝形專(zhuān)用線為例，根據(jù)確定的優(yōu)化目標(biāo)[3-4]，采用送取分離的作業(yè)方式，按照上述兩種情況，結(jié)合車(chē)流到發(fā)的不同方式按取車(chē)和送車(chē)兩個(gè)過(guò)程分別確定合理的取送車(chē)時(shí)機(jī)。

2 取車(chē)時(shí)機(jī)的確定

樹(shù)枝形專(zhuān)用線雖然各線車(chē)輛入線時(shí)刻不同，但取回站內(nèi)的時(shí)刻是相同的，為了充分利用調(diào)機(jī)能力，盡管每次應(yīng)該多取回一些車(chē)組，但要求取回站內(nèi)分解完畢時(shí)刻不遲于出發(fā)列車(chē)的最晚開(kāi)始編組時(shí)刻。設(shè)為專(zhuān)用線 i 至車(chē)站的調(diào)機(jī)走行時(shí)間；為專(zhuān)用線 i' 至專(zhuān)用線i的調(diào)機(jī)走行時(shí)間；為專(zhuān)用線 i 裝卸完畢時(shí)刻；為在解編方案約束下調(diào)機(jī)的最早可能開(kāi)始作業(yè)時(shí)刻；I 為取送車(chē)的專(zhuān)用線集合；Q(I)為集合I中的取車(chē)順序；為集合I 中專(zhuān)用線 i' 最后車(chē)組的取出時(shí)刻。

設(shè)為調(diào)機(jī)開(kāi)始去專(zhuān)用線 i 收集車(chē)輛時(shí)刻，則由和決定：

設(shè)Tqh為允許調(diào)機(jī)從專(zhuān)用線取回車(chē)組配入出發(fā)列車(chē)cfj的最晚時(shí)刻，則：

式中： tjt為列車(chē)的解體作業(yè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。

在進(jìn)行取車(chē)時(shí)機(jī)的算法設(shè)計(jì)時(shí)，可選擇最小的專(zhuān)用線先取車(chē)，這樣可使調(diào)機(jī)的待取時(shí)間盡可能??；對(duì)已安排取車(chē)的專(zhuān)用線，按調(diào)機(jī)的走行時(shí)間最小的順序進(jìn)行取車(chē)，可使此次取車(chē)的總時(shí)間最小，從而使取車(chē)作業(yè)與裝卸作業(yè)相互配合。若所有為等值，則可按調(diào)機(jī)總的走行車(chē)輛公里數(shù)最小的順序取車(chē)。其算法步驟如下。

步驟1：按式⑴計(jì)算，找出min{}(i∈I)值，由滿(mǎn)足=min{}的專(zhuān)用線構(gòu)成集合Q，按調(diào)機(jī)走行時(shí)間由小到大安排取車(chē)順序Q(I)。

步驟2：按Q(I)的取車(chē)順序計(jì)算集合Q中的。

步驟3：按調(diào)機(jī)走行時(shí)間由小到大安排集合I?Q中的取車(chē)順序Q(I?Q)，按式⑵計(jì)算集合I?Q中的和。

步驟4：若≤min{}，則在既定的解編方案約束下的取車(chē)時(shí)機(jī)是可行的；否則，從集合I中去除max{}的專(zhuān)用線，轉(zhuǎn)步驟1，直至滿(mǎn)足條件≤min{}。

3 送車(chē)時(shí)機(jī)的確定

3.1 車(chē)流分散出發(fā)時(shí)的送車(chē)時(shí)機(jī)

樹(shù)枝形專(zhuān)用線不同送車(chē)順序的車(chē)輛入線時(shí)刻是不同的，車(chē)流分散出發(fā)時(shí)的送車(chē)目標(biāo)是在調(diào)機(jī)能力限制下，在保證大車(chē)組和重點(diǎn)車(chē)能按時(shí)送到，僅其他車(chē)組不能按時(shí)送到的專(zhuān)用線數(shù)量最少。設(shè)為專(zhuān)用線 i 開(kāi)始空閑時(shí)刻； S(I)為集合I中的送車(chē)順序；為集合I中專(zhuān)用線 i' 最后車(chē)組的送完時(shí)刻。

設(shè)為調(diào)機(jī)開(kāi)始去專(zhuān)用線i送車(chē)時(shí)刻，則由、及送入專(zhuān)用線i的車(chē)組所屬的到達(dá)列車(chē)的最早可能開(kāi)始解體時(shí)刻所決定：設(shè)Tsh為允許調(diào)機(jī)送到專(zhuān)用線 i 的最晚時(shí)刻，從送車(chē)組到專(zhuān)用線 i 作業(yè)完畢再取回編入出發(fā)列車(chē)cfj為止，需要保證必要的貨物作業(yè)時(shí)間thw、取車(chē)作業(yè)時(shí)間tqc和解體作業(yè)時(shí)間tjt，則：

車(chē)流分散出發(fā)時(shí)送車(chē)時(shí)機(jī)的算法步驟如下。

步驟1：按式⑸計(jì)算，找出min{}(i∈I)值，由滿(mǎn)足=min{}的專(zhuān)用線構(gòu)成集合S。

步驟2：按S(I)的送車(chē)順序計(jì)算集合S中的。

步驟3：若﹥min{}，找出最晚送車(chē)時(shí)間不能滿(mǎn)足上線裝(卸)車(chē)最遲開(kāi)始時(shí)刻的專(zhuān)用線i，從集合S中去除，去除的專(zhuān)用線i構(gòu)成集合S ，重新計(jì)算，轉(zhuǎn)到步驟4；否則，結(jié)束。

步驟5：按式⑹重新計(jì)算。

3.2 車(chē)流整列出發(fā)時(shí)的送車(chē)時(shí)機(jī)

由于車(chē)流是整列出發(fā)，只要最后送到的車(chē)組能滿(mǎn)足出發(fā)列車(chē)的接續(xù)條件即可。由于送車(chē)順序不同會(huì)導(dǎo)致車(chē)組的送車(chē)時(shí)間也不相同，但只要反推出前一個(gè)專(zhuān)用線的最晚送車(chē)(或調(diào)移)入線時(shí)刻，即可知道其余專(zhuān)用線的送車(chē)時(shí)間。因此，當(dāng)車(chē)流整列出發(fā)時(shí)，應(yīng)先送最小的專(zhuān)用線，在確定前一個(gè)專(zhuān)用線后更新其余專(zhuān)用線的需要送車(chē)時(shí)刻，然后再次選擇最小的專(zhuān)用線，直至全部送完為止。

車(chē)流整列出發(fā)時(shí)送車(chē)時(shí)機(jī)的算法步驟如下。

步驟2：按S(I)的送車(chē)順序計(jì)算集合S中的。步驟3：按式⑹重新計(jì)算。

3.3 其他取送車(chē)時(shí)機(jī)的確定

4 算例分析

假定某車(chē)站銜接樹(shù)枝形專(zhuān)用線5條，依次對(duì)其編號(hào)1~5，0為車(chē)站。車(chē)站及各專(zhuān)用線之間的走行時(shí)間如表1所示，專(zhuān)用線裝卸完畢時(shí)刻及編入列車(chē)情況如表2所示。解體時(shí)間作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為15min，取車(chē)作業(yè)時(shí)間為5min；調(diào)機(jī)的最早可能開(kāi)始作業(yè)時(shí)刻為10:40；出發(fā)列車(chē)的最晚編組時(shí)刻分別為11:40、12:00、12:45。確定各專(zhuān)用線的取車(chē)時(shí)機(jī)。

表1 車(chē)站及各專(zhuān)用線間的走行時(shí)間 min

表2 專(zhuān)用線裝卸完畢時(shí)刻及編入列車(chē)情況

步驟1：按式⑴計(jì)算可得專(zhuān)用線1～5的分別為：10:40、11:11、10:40、12:14、11:22。由專(zhuān)用線1、3構(gòu)成集合Q，按調(diào)機(jī)走行時(shí)間由小到大安排取車(chē)順序Q(I)={1，3}。

步驟2：按Q(I)的取車(chē)順序計(jì)算專(zhuān)用線1、3的分別為10:51、11:07。

步驟3：按調(diào)機(jī)走行時(shí)間由小到大安排其他專(zhuān)用線的取車(chē)順序?yàn)閧2，5，4}，分別計(jì)算、，其結(jié)果為11:07、11:24、12:22和11:24、11:40、12:30。

步驟4：計(jì)算分別為：11:25、11:25、11:45、12:30、11:45，比較與可知，在既定的解編方案約束下，專(zhuān)用線1~5的(10:40、11:07、10:51、12:22、11:24)是可行的。

同理，在一定的配流方案下，按照算法步驟可計(jì)算確定樹(shù)枝形專(zhuān)用線的送車(chē)時(shí)機(jī)。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于編組站的取送車(chē)作業(yè)涉及線路和調(diào)機(jī)的占用，特別是地區(qū)性編組站，貨運(yùn)業(yè)務(wù)比較繁忙，需要及時(shí)進(jìn)行取送車(chē)作業(yè)，并盡可能減少待送、待取等非生產(chǎn)停留時(shí)間，做到列車(chē)到發(fā)與解編、解編與取送、取送與裝卸緊密銜接。但每個(gè)車(chē)站的設(shè)備條件、作業(yè)組織方法、車(chē)流性質(zhì)等各有不同，在研究取送車(chē)作業(yè)問(wèn)題時(shí)，只能根據(jù)實(shí)際情況有針對(duì)性地進(jìn)行分析。針對(duì)樹(shù)枝形專(zhuān)用線，依據(jù)貨場(chǎng)、專(zhuān)用線有無(wú)合適去向的車(chē)流等情況，結(jié)合車(chē)流到發(fā)的不同方式分為取車(chē)和送車(chē)兩個(gè)過(guò)程，并分別給出了確定合理取送時(shí)機(jī)的計(jì)算方法。

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[1]彭其淵，王慈光. 鐵路行車(chē)組織[M]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，2007.

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[3]王慈光. 樹(shù)枝形專(zhuān)用線取送車(chē)問(wèn)題的研究[J]. 西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，31(6)：675-680.

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