動車所檢修作業(yè)計(jì)劃優(yōu)化方法研究

白俊賢

摘要：隨著社會的發(fā)展，高速鐵路在旅客運(yùn)輸中的作用越來越重要，占據(jù)的位置也越來越高。動車組作為運(yùn)輸系統(tǒng)中的重要運(yùn)載工具，在保證動車組安全高效的運(yùn)行，提高鐵路運(yùn)輸組織的服務(wù)與水平方面，對動車組的運(yùn)用管理的要求越來越高。而與動車組的管理問題關(guān)系最緊密的是運(yùn)用計(jì)劃與檢修計(jì)劃，所以動車組的運(yùn)用檢修計(jì)劃在整個高鐵運(yùn)輸系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用。

關(guān)鍵詞：動車所;檢修作業(yè);優(yōu)化方法;

1、動車組檢修計(jì)劃

1.1為確保動車組的行車安全

動車運(yùn)用所應(yīng)該依照相關(guān)準(zhǔn)則向動車組展開維修，還要制定一套車輛檢修規(guī)程。檢修規(guī)程中明確了不同車輛的檢修要求、地點(diǎn)、檢修包的內(nèi)容以及作業(yè)時間長短、檢修周期、檢修模式等內(nèi)容，是動車組進(jìn)行檢修作業(yè)的重要依據(jù)和規(guī)范。

1.2檢修策略

檢修策略指對設(shè)備進(jìn)行相關(guān)檢修作業(yè)時機(jī)的控制方式。當(dāng)前分為3個大類：定期檢修、視情檢修和事后檢修。

1.3檢修地點(diǎn)

目前，在我國能進(jìn)行動車組檢修的地點(diǎn)有動車段和動車運(yùn)用所。動車段進(jìn)行高級檢修作業(yè);而動車運(yùn)用所可以進(jìn)行除了高級檢修作業(yè)以外的其他檢修任務(wù)，如日常檢修、臨時檢修等。一般來說，運(yùn)用所能對所有動車組展開維修;同樣，動車組能在任何一個動車運(yùn)用所完成檢修作業(yè)。

1.4檢修作業(yè)時長及內(nèi)容

通常為使動車組有個較好的運(yùn)行條件，采用編號法來規(guī)定檢修作業(yè)的內(nèi)容，并由低到高進(jìn)行排序，對應(yīng)的檢修內(nèi)容也不斷增加，檢修時間隨著變長。不同級別檢修作業(yè)的接續(xù)問題，通常遵循“向下兼容”的規(guī)則，就是在結(jié)束一次的檢修任務(wù)后，對該級別以下的全部檢修作業(yè)清零，重新開始計(jì)算。綜合國外動車組運(yùn)用與檢修的經(jīng)驗(yàn)，考慮我國自主的設(shè)計(jì)、檢修和運(yùn)用的技術(shù)水平，鐵路總公司制定了相應(yīng)的檢修制度來全面的規(guī)范動車組的檢修作業(yè)，明確了列車的五級檢修規(guī)程，還標(biāo)準(zhǔn)化了相關(guān)的規(guī)章制度，進(jìn)一步完善了動車組檢修制度。其中，一、二級檢修為運(yùn)用檢修，三至五級檢修為定期檢修。一級修完成列車日常的外觀檢查、小部件的更新和故障排查等內(nèi)容;二級修保障列車安全運(yùn)行的檢修，針對系統(tǒng)及零部件等內(nèi)容的專項(xiàng)檢修;三級修是保證運(yùn)行質(zhì)量的檢修，基本對轉(zhuǎn)向架、牽引動力系統(tǒng)一類的重要設(shè)備展開的拆分檢修。

1.5檢修周期

動車組在進(jìn)行連續(xù)兩次級別相同的檢修作業(yè)之間的期限稱為該級別檢修的周期標(biāo)準(zhǔn)，是列車進(jìn)行檢修作業(yè)的根據(jù)。運(yùn)行期限通過列車的累計(jì)運(yùn)行值來計(jì)算，按照參考內(nèi)容的不同，分為累計(jì)走行里程和累計(jì)運(yùn)用時間兩種標(biāo)準(zhǔn)。列車運(yùn)行時可以以一種標(biāo)準(zhǔn)為參考，也可以兩個標(biāo)準(zhǔn)同時進(jìn)行約束。當(dāng)同時使用兩種標(biāo)準(zhǔn)時，一般遵循“先到先修”的方法，即只要有一個標(biāo)準(zhǔn)滿足就進(jìn)行檢修作業(yè)，完成檢修之后所有的數(shù)據(jù)清零重新開始計(jì)算。還有各級別的檢修內(nèi)容有“向下兼容”的性質(zhì)，在完成某級別的檢修時，對該級別以下的所有檢修累計(jì)參數(shù)清零，重新開始計(jì)算。例如，某二級檢修的作業(yè)時長為5小時，進(jìn)行該項(xiàng)檢修作業(yè)時，在不影響作業(yè)的情況下可以順帶進(jìn)行一級檢修作業(yè)。還有，為了能均衡安排生產(chǎn)達(dá)到效益最大化，對于檢修標(biāo)準(zhǔn)的時間或者里程約束允許一定比例的提前或延后，通常該延誤比例為10%。

2、動車所調(diào)車作業(yè)計(jì)劃優(yōu)化方法

2.1優(yōu)化方法

動車所調(diào)車作業(yè)計(jì)劃是動車所檢修作業(yè)計(jì)劃最核心的計(jì)劃之一，也是編制后續(xù)一系列計(jì)劃的基礎(chǔ)。本章首先歸納了動車所調(diào)車作業(yè)計(jì)劃編制的要素，分析了問題的優(yōu)化目標(biāo)和主要約束。然后，利用時空網(wǎng)絡(luò)表示方法，對問題從數(shù)學(xué)角度進(jìn)行了抽象。其次，基于一系列假設(shè)，將動車所調(diào)車作業(yè)計(jì)劃優(yōu)化編制問題構(gòu)建為整數(shù)規(guī)劃模型，并對模型的線性化方法和擴(kuò)展方法進(jìn)行了討論。最后，以小規(guī)模算例以及上海南動車所的實(shí)際案例驗(yàn)證了模型的有效性。

2.2動車所檢修作業(yè)主要考慮的因素

2.2.1股道能力約束

股道能力約束是指：在任何時刻，動車所任一股道所能停放的動車組數(shù)量都不應(yīng)該超過其所能停放的最大數(shù)量。動車所股道能力與股道有效長密切相關(guān)。一般來說，股道有效長越長，能停放的動車組數(shù)量越多。實(shí)踐中，通常采用（標(biāo)準(zhǔn)列）列位數(shù)的概念來表示動車所股道能力。例如，某條動車所股道擁有2個列位，就說明這條股道可以同時停放2列短編組動車組或1列長編組動車組。

2.2.2進(jìn)路沖突約束

進(jìn)路沖突約束要求在一份可行的動車所調(diào)車作業(yè)計(jì)劃中，不存在沖突（敵對）進(jìn)路對。這里的動車所進(jìn)路包括入所進(jìn)路（或稱為到達(dá)進(jìn)路、接車進(jìn)路）、出所進(jìn)路（也稱為出發(fā)進(jìn)路、發(fā)車進(jìn)路）以及調(diào)車進(jìn)路。由于一條進(jìn)路由股道區(qū)段和道岔等要素構(gòu)成，沖突進(jìn)路對意味著兩條進(jìn)路至少擁有一段共同的股道區(qū)段或至少擁有一個共同的道岔，并且兩條進(jìn)路的執(zhí)行時間有重疊交叉。

2.2.3進(jìn)路執(zhí)行時間約束

在本章中，定義執(zhí)行某條進(jìn)路所需的時間長度為“進(jìn)路執(zhí)行時間”。在一份可行的動車所調(diào)車作業(yè)計(jì)劃中，實(shí)際的進(jìn)路執(zhí)行時間應(yīng)不小于預(yù)先規(guī)定的最小進(jìn)路執(zhí)行時間。例如，進(jìn)路1預(yù)先規(guī)定的最小進(jìn)路執(zhí)行時間為5分鐘，則在調(diào)車作業(yè)計(jì)劃中，若使用這條進(jìn)路，則應(yīng)保證進(jìn)路的終止時間與開始時間之差不得小于5分鐘。值得說明的是，最小進(jìn)路執(zhí)行時間的測算問題本身是非常復(fù)雜的。

2.2.4工序作業(yè)時間標(biāo)準(zhǔn)約束

實(shí)際上，工序作業(yè)時間標(biāo)準(zhǔn)約束包含以下三方面的具體內(nèi)容：①在一份可行的動車所調(diào)車作業(yè)計(jì)劃中，每列進(jìn)行一級檢修的動車組都需完成檢修工序和清洗工序;②不論是檢修工序還是清洗工序，一旦工序開始之后就不能被中斷，直至工序完成為止。這也意味著，對每道工序來說，其只能被分配到一條股道上完成。③每道工序的實(shí)際作業(yè)時間應(yīng)不得短于預(yù)先規(guī)定的工序作業(yè)時間標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，長編組動車組一級修檢修工序的作業(yè)時間標(biāo)準(zhǔn)為150分鐘，清洗工序的作業(yè)時間標(biāo)準(zhǔn)為60分鐘;短編組動車組則分別為80分鐘和30分鐘。

2.2.5時間窗約束

在本文的研究中，假設(shè)不允許發(fā)生列車延誤。也就是說，動車組按照運(yùn)用計(jì)劃（時刻表或運(yùn)行圖）規(guī)定的時刻到達(dá)動車所，并在運(yùn)用計(jì)劃規(guī)定的離所時刻離開動車所。定義動車所入所時刻與離所時刻之間的時間段為動車組維修時間窗，在此時間窗內(nèi)，動車組必須完成檢修工序和清洗工序。值得說明的是，動車組調(diào)車作業(yè)原則上應(yīng)采用自走行的方式，因此，編制調(diào)車作業(yè)計(jì)劃一般無需考慮調(diào)機(jī)資源相關(guān)約束。

結(jié)束語：

動車組檢修工作是保障動車組列車安全運(yùn)行的關(guān)鍵。隨著中國高速鐵路不斷建成通車，投入運(yùn)營的動車組數(shù)量也日益增多，這些數(shù)量龐大的動車組列車給動車所檢修工作人員帶來了前所未有的壓力和挑戰(zhàn)。為了保證檢修工作按質(zhì)按量并有條不紊地完成，就需要事先編制動車所檢修作業(yè)計(jì)劃。動車所檢修作業(yè)計(jì)劃是指導(dǎo)動車所檢修工作組織的核心文件，是串聯(lián)和協(xié)調(diào)動車組各項(xiàng)檢修任務(wù)、動車所檢修作業(yè)人員以及動車所檢修設(shè)施設(shè)備的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉雋.高速鐵路動車組檢修正點(diǎn)率統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)的研究[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2019，41（01）：80-84.

[2]王金波.淺談動車組運(yùn)行與檢修[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018，26（29）：53+55.

[3]陳定君.動車組運(yùn)行故障分析及維修措施[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018（36）：235.

[4]王斌，黃玲，鄭亞晶，張魯生.動車組周轉(zhuǎn)和到發(fā)線運(yùn)用方案的綜合優(yōu)化研究[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2018，18（03）：175-181.

[5]豐雪霏.動車組運(yùn)用檢修的修程修制優(yōu)化與實(shí)踐[D].中國鐵道科學(xué)研究院，2018.