鐵路客運站調(diào)機運用研究綜述

唐澤(呼和浩特鐵路局集寧機務(wù)段呼和技術(shù)室)

鐵路客運站調(diào)機運用研究綜述

唐澤
(呼和浩特鐵路局集寧機務(wù)段呼和技術(shù)室)

摘要:調(diào)機工作是鐵路運輸生產(chǎn)的基本環(huán)節(jié)，其質(zhì)量直接關(guān)系著到發(fā)線的占用、車底出入庫、客技線的占用及列車的正點到發(fā)，也對提高運輸效率、增強運輸能力、降低運輸成本又好又快地滿足國家和人民對鐵路運輸?shù)男枰?，起著十分重要的作用。依次對鐵路旅客運輸?shù)暮x、國外調(diào)機運用研究的現(xiàn)狀、國內(nèi)鐵路技術(shù)站和客運站調(diào)車機車運用優(yōu)化等進行了綜述，并在此基礎(chǔ)上，對鐵路客運站調(diào)機運用的研究方向進行了簡單分析。

關(guān)鍵詞:鐵路;客運站;調(diào)機;技術(shù)站

中圖分類號:U291

文獻標識碼:C

文章編號:1008－3383(2015)04－0198－02

1　引言

鐵路旅客運輸是指使用旅客列車這個運輸工具將旅客或辦理過托運的包裹等物件由甲地運送到乙地，在現(xiàn)代的交通運輸體系中扮演著“大動脈”之稱的重要角色。在整個旅客運輸中，鐵路運輸始終擔負著大部分的客運運送量。

2004～2011年全國鐵路普通旅客列車每年的購置數(shù)量如圖1所示，2004～2011年的全國鐵路范圍內(nèi)完成的旅客發(fā)送數(shù)量如圖2所示。由圖1和圖2可以看出，在此8年內(nèi)的旅客發(fā)送數(shù)量是逐年增加的，而由于現(xiàn)代旅客列車均采用新材料和技術(shù)等，生產(chǎn)成本變得高昂等原因，每年客車車輛購置數(shù)量卻不可能相應(yīng)的滿足增加的要求，而是波動比較大。在有限旅客列車的數(shù)量下，來承載數(shù)量逐年增加的旅客，按照傳統(tǒng)的方法決不能完成運輸生產(chǎn)任務(wù)，滿足旅客運輸要求。所以，只有通過不斷的提高旅客運輸各個環(huán)節(jié)的效率來改善目前的現(xiàn)狀，才能在某種程度上解決運輸能力不足等問題。

圖1　2004～2011年的全國鐵路普通旅客列車每年購置數(shù)量

圖2　2004～2011年的全國鐵路完成的旅客發(fā)送數(shù)量

2　研究現(xiàn)狀綜述

目前，就調(diào)機運用優(yōu)化方面國內(nèi)外學者的研究，大多數(shù)在技術(shù)站領(lǐng)域，且在其領(lǐng)域中主要研究列車車流的分配問題，解決技術(shù)站的調(diào)機運用優(yōu)化問題都是通過推算列車車流為基礎(chǔ)。而鐵路大型客運站的調(diào)機運用與技術(shù)站的調(diào)機運用問題區(qū)別較大，在鐵路大型客運站的調(diào)機運用中主要是在研究取送列車車底出入庫的內(nèi)容?？墒牵蛷膱D書資料文獻的研究查閱來看，相關(guān)鐵路大型客運站調(diào)機運用的優(yōu)化研究少之又少。以下是國內(nèi)外關(guān)于調(diào)機運用的研究現(xiàn)狀與進展的綜述。

2．1國外研究現(xiàn)狀與進展

國外關(guān)于調(diào)機運用的研究，從二十世紀八十年代至今，對其相關(guān)研究資料進行搜集以及在外文數(shù)據(jù)庫中檢索，但可查的此類研究文獻資料寥寥無幾，研究的領(lǐng)域還主要涉及的是編組站的調(diào)機運用，非鐵路大型客運站的調(diào)機運用。究其原因是國外的鐵路運輸組織模式與我國的鐵路運輸組織模式有本質(zhì)的區(qū)別，尤其像美國、法國、日本等國家的鐵路作業(yè)量本來就不大，調(diào)車作業(yè)也相對簡單的多，對提高客運站調(diào)機作業(yè)效率，主要是通過科學研究先進的調(diào)車設(shè)備的方式來解決的。在這些國家中，鐵路運能充沛，主要采用大列車，小密度的運營方式。對車站調(diào)度作業(yè)計劃研究，著重從數(shù)學、運籌學方面進行了研究。在二十世紀六十年代，Gulbodsen運用運籌學方法對編組站作業(yè)計劃進行了優(yōu)化研究，Yager等針對鐵路技術(shù)站三級三場調(diào)車系統(tǒng)作業(yè)中解體順序的確定做了一定的研究，Gainic等結(jié)合路網(wǎng)上進路、編組計劃用時空網(wǎng)絡(luò)法建立模型，Keakon對鐵路運輸計劃的優(yōu)化研究，并從路網(wǎng)上幾個不同站間相互協(xié)調(diào)作業(yè)的觀點出發(fā)，建立0 －1規(guī)劃模型等。但由于上述國家的鐵路運輸組織模式和特點與我國有本質(zhì)的區(qū)別且研究又主要集中在編組站領(lǐng)域，無法將其研究成果直接運用到客運站調(diào)機作業(yè)計劃優(yōu)化。

2．2國內(nèi)研究現(xiàn)狀與進展

國內(nèi)關(guān)于調(diào)機運用的相關(guān)研究尚未成熟，目前的研究主要有以下幾個方面的內(nèi)容。

(1)鐵路技術(shù)站調(diào)車機車運用優(yōu)化研究成果

根據(jù)既有研究關(guān)于該問題的研究方法，大多前輩學者主要采用圖論(Graph theory)和固定工序排序方法(Fixed sequence method)。

李文權(quán)和杜文通過分析運用調(diào)機時區(qū)集合上的偏序結(jié)構(gòu)特點，將偏序集合的全序分解運用到調(diào)機運用問題，利用

偏序集合的傳遞性構(gòu)造調(diào)機運用的有向圖(Directed graph)—傳遞圖(Transitive graph)，再將調(diào)機運用問題轉(zhuǎn)化為有向圖的有向路分解問題。對傳遞圖構(gòu)造對應(yīng)的偶圖(Bigraph)—無向偶圖(Undirected bipartite graph)，將傳遞圖的有向路分解問題轉(zhuǎn)化為其對應(yīng)偶圖的匹配問題，利用偶圖最大匹配問題的算法解決調(diào)機運用問題。

徐杰等在考慮了調(diào)機時區(qū)集合后，建立了調(diào)機運用模型，并將著色圖論運用到調(diào)機運用問題上，采用模擬退火算法(Simulated annealing algorithm)求解以上模型。

王世東等在編組站的調(diào)機運用問題上，將其轉(zhuǎn)化為不同開工和完工時間窗口的單機調(diào)度問題，以晚點列車數(shù)量最小為目標函數(shù)，構(gòu)造了調(diào)機運用模型，采用了蟻群算法(Ant colony algorithm)來對模型進行了求解。

王振宏等通過考慮列車占用調(diào)機時間段，分析作業(yè)環(huán)境隨機因素的特點，運用劃分時間片的方法，對待作業(yè)車列占用調(diào)機的時間進行了劃分，建立了相關(guān)模型，設(shè)計了混合智能算法(Hybrid intelligent algorithm)來求解待作業(yè)車列的作業(yè)順序安排調(diào)機。

(2)鐵路客運站調(diào)車機車運用優(yōu)化研究成果

有關(guān)調(diào)車機車運用優(yōu)化在鐵路客運站的研究很少，總的來看，主要有以下成果。

雷定猷等采用排序方法，在調(diào)機運用中以列車晚點數(shù)最小和調(diào)機的均衡使用為目標，構(gòu)造了車底取送模型。然后運用排序思想和兩階段法(Two－phase method)，結(jié)合松弛算法(Relaxation algorithm)，提出了車底作業(yè)計劃的原始算法以及基于4種解改進優(yōu)化策略的調(diào)整優(yōu)化算法。

呂紅霞對調(diào)機運用問題的特點進行了系統(tǒng)的分析，在客運站調(diào)機運用問題中以定位式客運站調(diào)機作業(yè)為對象，對客運站各子系統(tǒng)作業(yè)協(xié)調(diào)進行定量描述，將模型分解為成組作業(yè)方案優(yōu)化、調(diào)機作業(yè)順序優(yōu)化、調(diào)機作業(yè)時間優(yōu)化三個子模型，建立了客運站調(diào)機作業(yè)運用優(yōu)化的多層決策模型，并采用了多層蟻群優(yōu)化算法(Ant colony optimization algorithm)來求解調(diào)機運用問題的多層決策模型，制定出相應(yīng)的調(diào)機作業(yè)計劃。

陳彥等在調(diào)機運用中以調(diào)機作業(yè)接續(xù)時間和接續(xù)里程最少為目標，建立了調(diào)機作業(yè)指派模型，設(shè)計了該模型的模擬退火算法來解決該問題。

3　研究方向

由于客運站的作業(yè)計劃是到發(fā)線、咽喉區(qū)、調(diào)機運用等子系統(tǒng)協(xié)調(diào)作業(yè)的結(jié)果，調(diào)機取送車底計劃確定了列車占用到發(fā)線、客技線的起止時間，是協(xié)調(diào)各個子系統(tǒng)的重要因素。因此，在客運站的調(diào)機運用計劃中，不僅要考慮調(diào)機計劃本身的優(yōu)化問題，還應(yīng)考慮調(diào)車機車協(xié)調(diào)作業(yè)的到發(fā)線使用和咽喉區(qū)的干擾問題。既有研究中僅僅有很少成果在考慮鐵路客運站的問題時，對調(diào)車機車運用、到發(fā)線使用、咽喉區(qū)視為三個獨立的子系統(tǒng)進行考慮，然后對三個子系統(tǒng)協(xié)調(diào)處理解決鐵路客運站問題。在鐵路客運站調(diào)機運用的實際問題當中，各子系統(tǒng)的工作人員都是在做好自己本職工作的前提下，才會盡量兼顧其他協(xié)調(diào)的子系統(tǒng)以方便其他子系統(tǒng)的工作，而既有研究均未考慮以調(diào)機計劃本身優(yōu)化為軸心，兼顧到發(fā)線的使用和咽喉區(qū)的干擾問題對調(diào)機運用進行全面優(yōu)化。

4　結(jié)論

調(diào)車機車作為鐵路運輸系統(tǒng)中主要的移動設(shè)備，在鐵路運輸組織過程中幾乎擔負著全部的調(diào)車作業(yè)。所以，調(diào)車機車科學合理運用對提高鐵路運輸效率有著至關(guān)重要的作用。本文闡述了鐵路客運站調(diào)車機車運用優(yōu)化問題的研究背景，全面分析了國內(nèi)外相關(guān)調(diào)車機車的運用研究，指出了鐵路客運站調(diào)機運用的研究方向。從而為提高調(diào)車機車的使用效率，提升整個鐵路運輸生產(chǎn)效率提供了參考。

參考文獻:

［1］李文權(quán)，杜文．鐵路技術(shù)站調(diào)機運用模型及算法［J］．系統(tǒng)工程學報，2000，15(1) : 38－43．

［2］徐杰，杜文，李宗平，等．基于模擬退火算法和圖著色的調(diào)車機車安排研究［J］．鐵道學報，2003，2(50) : 24－30.

［3］王世東，鄭力，張智海，等．蟻群算法在調(diào)機運用計劃中的應(yīng)用［J］．中國鐵道科學，2007，28(3) : 104－109．

［4］王振宏，崔炳謀，許廣輝．基于不確定理論和混合智能算法的調(diào)車機車運用研究［J］．鐵道運輸與經(jīng)濟，2006，28(12) : 87－89．

［5］雷定猷，張英貴，劉明翔．鐵路客技站車底作業(yè)排序模型與算法［J］．鐵道學報，2007，29(6) : 1－6．

［6］呂紅霞．鐵路大型客運站作業(yè)計劃智能編制的優(yōu)化技術(shù)和方法研究［D］．西南交通大學博士學位論文，2008．

［7］陳彥．鐵路客運站列車過站徑路與調(diào)機運用優(yōu)化［D］．中南大學博士學位論文．2010．

作者簡介:唐澤(1988－)，男，甘肅東鄉(xiāng)人，助理工程師。

收稿日期:2015－01－10