編組站作業(yè)協(xié)調(diào)性計(jì)算及改善

周立新，劉曉東

（同濟(jì)大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，上海201804）

協(xié)調(diào)性是系統(tǒng)、事物或工作之間的相互協(xié)作、相互配合程度的度量。一般來(lái)說(shuō)，需要進(jìn)行協(xié)調(diào)的系統(tǒng)往往包含若干個(gè)相互矛盾或沖突的子系統(tǒng)。鐵路編組站以列車改編作業(yè)為主，通常車流需要經(jīng)歷“到達(dá)技術(shù)檢查—駝峰解體—牽出線編組—出發(fā)技術(shù)檢查—發(fā)車”等數(shù)個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)。對(duì)于每個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)而言，因設(shè)備（如駝峰作業(yè)方式）或人員（如列檢組）配備數(shù)量的不同，各作業(yè)環(huán)節(jié)設(shè)備（或人員）的工作負(fù)荷強(qiáng)度存在差異，各作業(yè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)性也不同。

1 協(xié)調(diào)性與協(xié)調(diào)度

對(duì)于鐵路編組站，鐵路不均衡運(yùn)輸主要表現(xiàn)為編組站貨物列車到發(fā)時(shí)刻分布不均。這種時(shí)空的波動(dòng)性，造成貨物列車在不同時(shí)段相對(duì)集中到達(dá)或出發(fā)，不僅區(qū)間通過(guò)能力利用不均衡，還會(huì)導(dǎo)致編組站階段性能力緊張，列車中轉(zhuǎn)時(shí)間延長(zhǎng)。

協(xié)調(diào)度是在特定的條件下，對(duì)一種狀態(tài)的協(xié)調(diào)性度量。鐵路編組站一個(gè)大系統(tǒng)，由多個(gè)作業(yè)子系統(tǒng)組成。系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度是衡量各子系統(tǒng)之間以及系統(tǒng)與外部環(huán)境之間協(xié)調(diào)關(guān)系的指標(biāo)。車站能力的協(xié)調(diào)度是指對(duì)車站設(shè)備系統(tǒng)各作業(yè)環(huán)節(jié)間協(xié)調(diào)性的度量。

2 協(xié)調(diào)度計(jì)算方法

任何時(shí)間段，各作業(yè)環(huán)節(jié)設(shè)備（或人員）的能力利用水平，不能超越該設(shè)備（或人員）可提供的最大服務(wù)能力，也不會(huì)因作業(yè)量過(guò)低，造成設(shè)備（或人員）服務(wù)能力的浪費(fèi)。

設(shè)該編組站作業(yè)系統(tǒng)共有n個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)，第j個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)能力為Nj；計(jì)算的周期為T（小時(shí)）；分為m個(gè)計(jì)算間隔；在第i個(gè)計(jì)算間隔Δti（i＝1，2，…，m）里，實(shí)際作業(yè)需求為xij；cij為第i計(jì)算間隔第Cm×n′個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)度狀態(tài)。對(duì)于Δti中計(jì)算間隔cij＝f（xij，Nj）。cij變量值約定如下:

1）cij＝1，表示第i仿真間隔第j個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)能保證車站作業(yè)無(wú)延誤地進(jìn)行，作業(yè)環(huán)節(jié)之間的能力此時(shí)是協(xié)調(diào)的。

2）cij＝0，表示第i仿真間隔第j個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了能力極不協(xié)調(diào)狀況:車站實(shí)際作業(yè)需求過(guò)大，引起車站堵塞；車站設(shè)備極度空閑，能力虛靡過(guò)度。

對(duì)于第i個(gè)計(jì)算間隔、第Cm×n′個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)，該作業(yè)環(huán)節(jié)的能力協(xié)調(diào)度cij可按式（1）計(jì)算

式中:xij為第i個(gè)仿真間隔，第j個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的作業(yè)需求量；Nj為第j個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的設(shè)備（或人員）在計(jì)算周期T內(nèi)的服務(wù)能力；α空費(fèi)j為第j個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)性的最大允許空費(fèi)系數(shù)。

本次計(jì)算均取0.5，即當(dāng)作業(yè)需求低于能力使用水平的50%時(shí)，能力虛糜。

由式（1），可以計(jì)算得出兩類不協(xié)調(diào)的結(jié)果:

1）能力虛糜不協(xié)調(diào)性。當(dāng)Nj（1－α空費(fèi)j）／m＞xij時(shí)，表示第j個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的設(shè)備（或人員）服務(wù)能力在第i個(gè)時(shí)段過(guò)于空閑，被認(rèn)為不協(xié)調(diào)，cij＝0。

2）能力超負(fù)荷不協(xié)調(diào)性。xij＞Nj／m時(shí)，表示第j個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的設(shè)備（或人員）在第i個(gè)時(shí)段作業(yè)過(guò)于繁忙，也被認(rèn)為不協(xié)調(diào)，被認(rèn)為不協(xié)調(diào)，cij＝0。

為此，針對(duì)車站不同階段的車、列流及車站作業(yè)組織情況，可以分階段（仿真間隔）確定車站能力的協(xié)調(diào)值cij＝0或1的值（i＝1，2，…，m，j＝1，2，…，n）。從而得到一個(gè)m行n列的矩陣為

圖1 向塘西編組站布置示意圖

根據(jù)編組站作業(yè)流程，將有調(diào)作業(yè)列車的程序歷程劃分為“到檢—解體—編組—發(fā)檢—發(fā)車”共5個(gè)工作環(huán)節(jié)，用j＝1，2，…，5表示。計(jì)算周期T取一晝夜24h，計(jì)算間隔取1～3h，則m＝24～8。

由矩陣Cm×n可計(jì)算得到

1）第Cm×n′個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)度為

2）整個(gè)車站作業(yè)的協(xié)調(diào)度為

3 向塘西站典型日作業(yè)協(xié)調(diào)性分析

3.1 向塘西編組站作業(yè)動(dòng)態(tài)

向塘西編組站是京九線上最大的、雙向三級(jí)七場(chǎng)式路網(wǎng)性編組站（見圖1）。向塘西站上下行系統(tǒng)分工明確，因此，需要系統(tǒng)分別計(jì)算協(xié)調(diào)性指標(biāo)。由于銜接4個(gè)方向，車流波動(dòng)較大，特選取2012－11共4周的車站技術(shù)作業(yè)大表資料，分析得到該站典型日的站內(nèi)作業(yè)動(dòng)態(tài)情況。若以3h為統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔，統(tǒng)計(jì)得到的向塘西編組站分時(shí)段的“到—解—編—發(fā)”各作業(yè)環(huán)節(jié)的作業(yè)動(dòng)態(tài)如表1所示。

表1 向塘西站典型日到達(dá)車流表 列

3.2 上下行系統(tǒng)作業(yè)協(xié)調(diào)度

案例將典型日分為8個(gè)時(shí)段、5個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)，即m＝8，n＝5。根據(jù)式（1）、式（2）得到上下行系統(tǒng)的作業(yè)協(xié)調(diào)度矩陣為

由式（3）及式（5）、式（6）得到:

向塘西站上行系統(tǒng)各作業(yè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)度分別為0.25、0.25、0.50、0.38、0.38。

向塘西站下行系統(tǒng)各作業(yè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)度分別為0.63、0.38、0.50、0.50、0.75。

根據(jù)編組站作業(yè)特點(diǎn)與要求，定義的車站作業(yè)協(xié)調(diào)等級(jí)如表2所示。

表2 車站作業(yè)協(xié)調(diào)等級(jí)表

顯然，對(duì)比表2，向塘西站的作業(yè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)性不夠理想，具體原因分析如下:

1）與下行相比，在典型日作業(yè)負(fù)荷水平（日接發(fā)列車123列）條件下，向塘西編組站上行系統(tǒng)因?yàn)榈桨l(fā)線、列檢組配備能力均略低，到發(fā)作業(yè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)性不如下行系統(tǒng)；上行系統(tǒng)的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ場(chǎng)共配備了3組列檢組，在某些時(shí)段，列檢組易發(fā)生忙閑不均現(xiàn)象。一旦有列車密集到、發(fā)時(shí)，列檢組則應(yīng)接不暇，等待列檢作業(yè)不可避免。

2）按典型日作業(yè)負(fù)荷水平（日接發(fā)列車114列）推算，向塘西編組站下行系統(tǒng)作業(yè)環(huán)節(jié)不協(xié)調(diào)主要制約在駝峰的頭、尾部解、編作業(yè)能力不足（協(xié)調(diào)度低于0.4），其中駝峰解體能力（47.9列／日）緊張更是重中之重；下行系統(tǒng)的到達(dá)和出發(fā)列檢作業(yè)雖然處于協(xié)調(diào)域中，協(xié)調(diào)度為0.6～0.8，說(shuō)明因向塘西編組站車列流的不均衡到發(fā)的波動(dòng)性，在各作業(yè)時(shí)段，忙閑不均現(xiàn)象較為明顯，有2個(gè)時(shí)段超負(fù)荷工作，有3個(gè)時(shí)段列檢能力虛糜；下行系統(tǒng)出發(fā)能力利用不足（協(xié)調(diào)度—失調(diào)），主要是因接續(xù)車流不足造成。

3.3 全站作業(yè)協(xié)調(diào)度

按式（3）、式（4）及式（5）、式（6）計(jì)算得到的全站典型日上下行系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)度如表3所示。顯然向塘西編組站的總體協(xié)調(diào)性也不佳，下行系統(tǒng)協(xié)調(diào)性高于上行系統(tǒng)。既使在非飽和作業(yè)負(fù)荷的“典型日”列流量條件下，上、下行系統(tǒng)整體基本處于不協(xié)調(diào)狀態(tài)。面對(duì)時(shí)段波動(dòng)明顯的車、列流，向塘西編組站各作業(yè)環(huán)節(jié)處理能力有限。某一個(gè)前端作業(yè)環(huán)節(jié)“超勞”，造成作業(yè)延誤，會(huì)傳遞給后端的作業(yè)環(huán)節(jié)，引發(fā)全站作業(yè)節(jié)奏的紊亂，給車站作業(yè)組織帶來(lái)極不利的影響。

表3 向塘西編組站協(xié)調(diào)度計(jì)算結(jié)果

4 改善車站作業(yè)協(xié)調(diào)性的措施

4.1 優(yōu)化車流組織

向塘西站整體作業(yè)能力幾經(jīng)改造有較大幅度提升，而車站作業(yè)協(xié)調(diào)差的最重要原因是車流出入均衡性差。因此需要做到以下幾點(diǎn):

1）嚴(yán)格執(zhí)行列車編組計(jì)劃，按圖行車，減少違編列車對(duì)運(yùn)輸均衡性的影響。

2）提高調(diào)車作業(yè)計(jì)劃的編制質(zhì)量，安排好調(diào)車場(chǎng)駝峰和編尾牽出線作業(yè)，爭(zhēng)取出發(fā)列車一次編成；采取措施提高駝峰解體能力，使其不小于到達(dá)場(chǎng)通過(guò)能力。

3）當(dāng)車流接續(xù)不佳時(shí)，出現(xiàn)兩次編組時(shí)，應(yīng)做好調(diào)車計(jì)劃的銜接，減少調(diào)機(jī)（牽出線）設(shè)備的等待時(shí)間。

4.2 改進(jìn)聯(lián)勞協(xié)作，形成合力優(yōu)勢(shì)

強(qiáng)化（車）站／機(jī)（務(wù)）／（車）輛間的聯(lián)勞協(xié)作與考核制度，充分發(fā)揮三家合署辦公的優(yōu)勢(shì)，減少設(shè)備與人員作業(yè)能力階段性使用不均及作業(yè)延誤。主要改進(jìn)措施有:

1）站—機(jī)方面:合理安排調(diào)機(jī)入段的整備時(shí)間，在交接班期間，至少應(yīng)保證調(diào)車場(chǎng)的頭、尾各有一臺(tái)調(diào)車機(jī)車能繼續(xù)作業(yè)，杜絕調(diào)機(jī)過(guò)早停輪等待交接班現(xiàn)象；及早與機(jī)調(diào)聯(lián)系，提前安排本務(wù)機(jī)出段，以保證出發(fā)列車能按點(diǎn)開車。

2）站—車方面:重點(diǎn)抓好列車在站的列檢工作組織。一方面，出發(fā)列檢工作組的作業(yè)負(fù)荷應(yīng)控制在0.75以下，以留有必要的列檢能力應(yīng)對(duì)階段性的列車到、發(fā)密集需要；另一方面，堅(jiān)持列檢組的“預(yù)通知、提前上道”制度，對(duì)于無(wú)改編中轉(zhuǎn)列車和自編出發(fā)列車，技術(shù)檢查時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格控制在35min和25min以內(nèi)。對(duì)于自編始發(fā)列車要保證不因待檢原因而延誤列車及時(shí)出發(fā)。

4.3 提高駝峰有效作業(yè)能力，消除作業(yè)環(huán)節(jié)中主要的不協(xié)調(diào)因素

由表3可知，下行系統(tǒng)駝峰的解體作業(yè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)度僅為0.04，協(xié)調(diào)性極差。一般點(diǎn)連式自動(dòng)化峰解體能力為70列／日左右，而向塘西站上、下行系統(tǒng)駝峰卻僅為其70%～80%。為此應(yīng)該做好以下兩點(diǎn)。

1）改進(jìn)設(shè)備系統(tǒng)。調(diào)研發(fā)現(xiàn)下行駝峰第二制動(dòng)位出口速度采用15km／h的“定速出口”控制方式，嚴(yán)重限制了駝峰作業(yè)能力的正常發(fā)揮，需要調(diào)整、提高至25km／h為宜。

2）減少折角車流二次上峰的重復(fù)解體數(shù)量，以提高駝峰作業(yè)能力的有效發(fā)揮。

4.4 及早增補(bǔ)預(yù)留線路

2013年9月底，向（塘）莆（田）客貨共線快速鐵路開通運(yùn)營(yíng)，成為中國(guó)中部地區(qū)溝通東南沿海的又一條快捷的大能力運(yùn)輸通道。顯然，向塘西編組站的貨運(yùn)業(yè)務(wù)作業(yè)量又會(huì)有所增加，下行系統(tǒng)作業(yè)的壓力會(huì)再度增加。從車站作業(yè)協(xié)調(diào)性和可靠性要求考慮，及早啟動(dòng)車站上、下行系統(tǒng)的預(yù)留線的增補(bǔ)工程也是十分必要的。

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