路局列車工作計劃輪廓確定方法研究＊

錢名軍，朱昌鋒，宋 鋼

(蘭州交通大學(xué)交通運輸學(xué)院，甘肅蘭州 730070)

路局列車工作計劃輪廓確定方法研究＊

錢名軍，朱昌鋒，宋 鋼

(蘭州交通大學(xué)交通運輸學(xué)院，甘肅蘭州 730070)

由于計劃編制理論不完善、車流推算和列車預(yù)報不準(zhǔn)，嚴(yán)重影響了列車工作計劃的編制質(zhì)量。首先，詳細(xì)分析管內(nèi)各列車編成站次日出發(fā)車流的來源，分別確定了其車流量的計算方法;其次，根據(jù)各站產(chǎn)生次日出發(fā)車流的時機及有效性統(tǒng)計規(guī)律進(jìn)一步分析了影響出發(fā)車流有效性的因素，并給出了確定出發(fā)車流有效率的滾動統(tǒng)計數(shù)學(xué)期望計算法;最后，給出了基于出發(fā)車流數(shù)量及其有效率的各技術(shù)站次日開行列車列數(shù)計算公式，并通過算例加以驗證。結(jié)果表明:利用該方法計算出來的車流量及列車列數(shù)與管內(nèi)次日實際產(chǎn)生的數(shù)據(jù)非常接近。提出的路局列車工作計劃輪廓的編制方法為路局精確推算車流和均衡選定各區(qū)段列車運行線提供了理論依據(jù)。

調(diào)度指揮;列車工作計劃;出發(fā)車流資源;出發(fā)車流有效率;區(qū)段行車量

列車工作計劃是鐵路局調(diào)度日(班)計劃的重要組成部分。計劃調(diào)度員在當(dāng)日15∶00左右開始編制次日(當(dāng)日18∶00～次日18∶00)管內(nèi)各列車編成站的列車工作計劃［1］時，應(yīng)首先確定次日管內(nèi)各列車編成站所開行的各到達(dá)站列車列數(shù)，作為制定次日貨物列車開行計劃的參照［2］。這就需要對管內(nèi)各列車編成站的次日出發(fā)車流資源及其中能夠在次日由車站發(fā)出的車流進(jìn)行準(zhǔn)確推算，以保證次日管內(nèi)各站自編始發(fā)列車都有足夠的車流供應(yīng)且不致造成車流積壓，使所選列車運行線在列車運行圖上基本均衡。

1 研究現(xiàn)狀

文獻(xiàn)［3］主要側(cè)重于列車工作計劃自動生成系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計，對系統(tǒng)各子模塊具體功能的實現(xiàn)未作介紹，對完成列車工作計劃編制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)——如何推算次日出發(fā)車流來源未給出具體、實用的推算方法。范英書等［4－5］研究了執(zhí)行列車工作計劃時進(jìn)行臨時的車流調(diào)整和車流推算的方法，而不是針對計劃編制時的車流推算進(jìn)行研究。史峰等［6］通過分析區(qū)段管內(nèi)車流組織的影響因素，建立了以集結(jié)車小時、停留車小時和停站次數(shù)最小的優(yōu)化模型，經(jīng)優(yōu)化求解后取得了滿意的區(qū)段管內(nèi)列車開行方案。這給計劃編制時推算管內(nèi)各列車編成站的車流提供了良好的研究思路。

實際上，計劃調(diào)度員在計劃編制期間，各方面車流數(shù)據(jù)都是動態(tài)變化的［7］，依據(jù)初始收集到的車流資料來預(yù)測次日出發(fā)車流顯然不可靠，導(dǎo)致只能憑借經(jīng)驗大致估算出次日各去向車流數(shù)值，沒有科學(xué)的計算方法，也使得計劃的指導(dǎo)性不強、兌現(xiàn)率不高。因此，本文根據(jù)管內(nèi)各站出發(fā)車流的產(chǎn)生時間、來源類型和不同去向等特點，提出了一種準(zhǔn)確、可行的計算方法，以解決列車工作計劃編制的難題。

2 次日管內(nèi)各站出發(fā)車流來源分析

根據(jù)管內(nèi)各站次日發(fā)往各列車到達(dá)站的出發(fā)車流產(chǎn)生時間和去向分析可知，車站次日出發(fā)車流來源主要包括其當(dāng)日18∶00本站結(jié)存出發(fā)車流、本站次日自裝卸重空車流和接入中轉(zhuǎn)車流3部分。

2.1 當(dāng)日18∶00本站結(jié)存車流數(shù)量確定

因計劃是從當(dāng)日15∶00左右開始編制，距離本工作日結(jié)束還有3 h。這期間車站18∶00結(jié)存車數(shù)尚沒有準(zhǔn)確數(shù)值，需要對未來3 h內(nèi)的結(jié)存車數(shù)變化進(jìn)行推算。

令:為車站當(dāng)日18∶00結(jié)存的i去向出發(fā)車流數(shù)量;為15∶00開始推算車流時本站已集結(jié)的i去向車流現(xiàn)車數(shù)，其數(shù)值可由車站貨車追蹤系統(tǒng)獲取準(zhǔn)確數(shù)值;為 15∶00 ～18∶00 間到達(dá)本站的i去向貨車數(shù)，可由到達(dá)列車確報獲取;為15∶00 ～18∶00 間本站裝好的i去向貨車數(shù)，可由車站貨運調(diào)度員根據(jù)車站貨運作業(yè)進(jìn)度上報調(diào)度所;為15∶00 ～18∶00 間本站發(fā)出的i去向車數(shù)，由車站調(diào)度員根據(jù)車站階段計劃推算后上報調(diào)度所。則當(dāng)日18∶00結(jié)存車數(shù)計算公式為:

因本工作日已進(jìn)入最后階段，各環(huán)節(jié)車流數(shù)據(jù)資料都比較詳實，作業(yè)進(jìn)度能精確把握，所以這部分結(jié)存車的推算結(jié)果很準(zhǔn)確。

2.2 次日本站自裝卸車流數(shù)量確定

局管內(nèi)各站次日自裝出發(fā)車流包括2部分:當(dāng)日已承認(rèn)但要到次日才能裝好的車流和次日承認(rèn)并裝車的車流。前者是跨及兩日的裝車，可由車站貨調(diào)根據(jù)裝卸作業(yè)進(jìn)度向調(diào)度所報告確定;后者可根據(jù)鐵道部輪廓計劃、管內(nèi)各站上報的次日請求車計劃和路局調(diào)度所當(dāng)日上午已經(jīng)審批確定的各站次日承認(rèn)車計劃，按其到站即可確定本站次日各去向承認(rèn)車數(shù)。

令:為次日本站自裝i去向出發(fā)車流數(shù)量;為路局貨運工作計劃承認(rèn)的本站當(dāng)日裝車，但需到次日才能裝好的i去向車數(shù);為局貨運工作計劃承認(rèn)的本站次日i去向裝車數(shù)。則次日本站自裝i去向車數(shù)計算公式為:

而對于次日本站排空車流則可依據(jù)貨運工作計劃中制定的車站卸車計劃，結(jié)合本地裝車需要和卸車作業(yè)進(jìn)度，確定次日各階段排空車的數(shù)量及去向。

2.3 次日接入的中轉(zhuǎn)車流數(shù)量確定

經(jīng)分析，次日到達(dá)本站的中轉(zhuǎn)車流包括:當(dāng)日18∶00時已經(jīng)隨列車在管內(nèi)或外局運行將于次日到達(dá)本站中轉(zhuǎn)的車流;次日管內(nèi)和外局編開列車能在次日到達(dá)本站的中轉(zhuǎn)車流。

設(shè)為本站次日接入的i去向中轉(zhuǎn)車流總數(shù)和分別為當(dāng)日 18∶00 管內(nèi)和外局已經(jīng)在途，將隨次日到達(dá)的列車送到本站進(jìn)行中轉(zhuǎn)的i去向車流;和分別為次日管內(nèi)和外局編開的隨次日到達(dá)列車送到本站進(jìn)行中轉(zhuǎn)的i去向車流。則次日到達(dá)本站的中轉(zhuǎn)車流可按下式計算:

上式中，當(dāng)日18∶00管內(nèi)和外局在途列車的編組內(nèi)容可通過列車預(yù)確報獲得準(zhǔn)確數(shù)值;而次日局管內(nèi)其他各站所編開列車的編組內(nèi)容和外局移交列車情況則由于各局列車工作計劃都尚未編制，所以無法取得確切數(shù)據(jù)，這部分車流就需要根據(jù)各站間車流移交統(tǒng)計規(guī)律來計算確定。

3 出發(fā)車流有效率的統(tǒng)計規(guī)律

由于次日出發(fā)車流的性質(zhì)不同，在站進(jìn)行的作業(yè)內(nèi)容和停留時間長短也就不同。所以，在車站的次日出發(fā)車流資源中，并不是全部車流都能在該計劃日由車站發(fā)出。定義次日18:00以前能完成其在站的各項作業(yè)并從車站發(fā)出的車流稱為本站該日出發(fā)車流的有效車，否則稱為無效車。各類出發(fā)車流有效車數(shù)占該類全部車流總數(shù)的比例稱為該類出發(fā)車流的有效率。

3.1 影響出發(fā)車流有效率的因素分析

根據(jù)文獻(xiàn)［8－9］和調(diào)研分析，次日出發(fā)車流的有效率主要與以下因素有關(guān)。

3.1.1 車流產(chǎn)生的時間

從文獻(xiàn)［8］的研究結(jié)果可知，出發(fā)車流在站產(chǎn)生的時間越早，次日編入列車出發(fā)的概率越高。當(dāng)日18∶00已在站結(jié)存的中轉(zhuǎn)車流和自裝車流，以及當(dāng)日承認(rèn)裝車但到當(dāng)日18∶00尚未裝車完畢的車流，一般情況下均可以在次日從車站發(fā)出，其有效率η=100%;次日車站自裝卸車流和接入中轉(zhuǎn)車流的有效率隨其加入車站車流集結(jié)過程的時間而遞減。

3.1.2 車流的來源

按來源分，技術(shù)站出發(fā)車流包括自站裝卸的本站作業(yè)車流和接入的中轉(zhuǎn)車流2類。對于自裝卸車流，車站可以根據(jù)出發(fā)列車的車流需要組織掛線作業(yè)，從而提高其有效率;而中轉(zhuǎn)車流由于其到達(dá)車站的時間不由車站控制，如果其到達(dá)車站的時刻和車流去向與車站的車流集結(jié)過程不相協(xié)調(diào)，就可能造成車流不足而丟線或車流過剩而積壓［9］。

3.1.3 列車運行圖對車流接續(xù)的組織配合程度

為技術(shù)站自編始發(fā)列車提供中轉(zhuǎn)車流的列車車次集合稱為該次列車的供流車次。如組織配合不當(dāng)，車站各銜接方向到達(dá)的列車均可能成為某自編列車的供流列車，而各供流列車提供的車流數(shù)量具有很大隨機性。這種情況將增加車站中時，降低車流送達(dá)速度，減少出發(fā)車流的有效率。

所以，為了減少車輛集結(jié)時間、提高貨車運用效率，在安排列車運行線時要考慮到前一班(或階段)應(yīng)盡量為下一班(或階段)自編始發(fā)列車編組提供所需車流，使某去向車流在開始編組前一段時間內(nèi)集中到達(dá)，從而提高中轉(zhuǎn)車流的有效率。

3.2 出發(fā)車流有效率的計算方法

在鐵路運輸調(diào)度指揮和作業(yè)方法一定的條件下，車站出發(fā)車流的有效性呈現(xiàn)出隨季節(jié)波動和相對穩(wěn)定的特點，且不同類型的車流，具有不同的有效率。

根據(jù)這一規(guī)律，可以利用一定時期內(nèi)出發(fā)車流的滾動統(tǒng)計數(shù)學(xué)期望值來表示不同類型出發(fā)車流有效率:

式中:為第k類車流在第n個統(tǒng)計日的有效車數(shù)為第k類車流在第n個統(tǒng)計日的全部車數(shù)為第k類車流在第n個統(tǒng)計日的有效率;D為列入連續(xù)計算的天數(shù)，通常取45 d。

4 次日各列車到達(dá)站開行列車列數(shù)的計算

通過上述步驟分別確定了各類出發(fā)車流的數(shù)量及其有效率，計劃調(diào)度員即可借助公式(5)計算出本站次日i去向計劃開行的列車列數(shù)ni，作為次日開行各列車到達(dá)站列車列數(shù)的控制數(shù)字。

其中，mi為i去向列車平均編成輛數(shù)。

5 算例說明

以蘭州鐵路局某技術(shù)站為例，利用該站2011年9月份某計劃日發(fā)往某方向的車流數(shù)據(jù)進(jìn)行計算驗證，見表1。根據(jù)該站貨物列車編組計劃規(guī)定發(fā)往該方向的直通列車到達(dá)站統(tǒng)計資料:當(dāng)日18∶00結(jié)存重車次日均可發(fā)出，有效率為100%;排送空車可按部輪廓計劃要求的數(shù)量完成;自裝移交重車數(shù)量較少，采取掛線裝車措施，均可當(dāng)日掛運;當(dāng)日18∶00管內(nèi)在途車有效率76%，外局在途車有效率54%;次日管內(nèi)編組列車送達(dá)車流有效率43%，分界站接入列車送達(dá)車流有效率32%，列車平均編成輛數(shù)45。

表1 車站次日出發(fā)列車列數(shù)計算表Table 1 Calculation table on train numbers of departure train at station next day

通過表1的計算與對比，利用本方法能較準(zhǔn)確地計算出該方向次日計劃開行列車列數(shù)。

6 結(jié)語

通過理清管內(nèi)次日出發(fā)車流的來源類型及其產(chǎn)生時機，利用每種車流有效率對各去向出發(fā)車流量進(jìn)行準(zhǔn)確計算，從而確定計劃日管內(nèi)開行的列車列數(shù)，為接下來在運行圖上均衡地選擇運行線、考慮是否加開臨時定點列車提供了可靠數(shù)據(jù)支持，很大程度上提高了列車工作計劃的指導(dǎo)性和計劃的兌現(xiàn)率。

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Method on making outline of train plan for railway administration

QIAN Ming-jun，ZHU Chang-feng，SONG Gang

(School of Traffic＆ Transportation，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070，China)

Owing to the faulty train plan making theory and the inaccurate forecast of train content，the quality of the train plan is often unsatisfactory.Firstly，the departure wagon flow resources of the stations who have the tasks to form the trains are analyzed in detail，and the method calculating the amount of the wagon flows is determined respectively.Secondly，according to their generated time and statistical laws of the effective rate for the wagon flows to be sent from the station next day，the factors that influence the effectiveness are further analyzed，and the method for quantitatively calculating the mathematical expectation of the rate is put forward.Finally，based on the amount of the wagon flows and the departing rate of wagon flows to be sent，the formula to get the number of the trains sent by each of the stations is figured out，and a case study is carried out to verify the method.The result shows that the amount of the wagon flows and the number of the trains deduced using this method is very close to the actual situation achieved next day.The method mentioned above could be used as a theoretical basis for calculating the wagon flows and selecting the train paths in the train diagram.

dispatch;train plan;resource of wagon flow to be sent;departing rate of wagon flows to be sent;traffic on sections

U292.8

A

1672－7029(2011)06－0118－04

2011－11－02

教育部人文社會科學(xué)項目(11YJAZH 132;11YJCZH170);甘肅省自然科學(xué)基金資助項目(1107RJZA166)

錢名軍(1980－)，男，江西吉水人，講師，碩士，從事交通運輸系統(tǒng)優(yōu)化理論與方法的研究