重載鐵路的集疏運系統(tǒng)協(xié)同技術分析

於興海

（朔黃鐵路發(fā)展有限責任公司機輛分公司，河北滄州 062350）

0 引言

列車在重載鐵路集疏運系統(tǒng)中的實際調度指揮屬于較為復雜的動態(tài)過程，要求實現(xiàn)集疏運系統(tǒng)車流組織方案的制定。為了實現(xiàn)不同運量中車流組織方案制定，要實現(xiàn)集疏運系統(tǒng)作業(yè)環(huán)節(jié)分析建模，利用實際作業(yè)環(huán)境的量化能夠為運輸決策提供基礎。重載鐵路集疏運車流調度方案目的就是基于一定運輸能力，實現(xiàn)機車車輛使用的優(yōu)化，使車輛周轉率得到提高。目前，此方面的研究比較少[1]。因此，對重載鐵路集疏運系統(tǒng)協(xié)同技術的研究具有重要現(xiàn)實意義。

1 重載鐵路集疏運系統(tǒng)的協(xié)同內容

在重載運輸過程中，主要內容為車輛、機車、線路、車站、裝卸設備、牽引供電設備等。重載鐵路集疏運系統(tǒng)運能主要目標就是先進設備設施，在重載運輸體系中具有重要作用。在運量目標不斷提高的過程中，要實現(xiàn)相應設備設施改造，實現(xiàn)不同設備設施的能力匹配，使系統(tǒng)能力得到提高[2]。

1.1 機車車輛

車輛屬于重載運輸生產力，其也是重載運輸基本裝備，提高載重，降低自重，并且使車輛制動性能得到提高為今后重載車輛發(fā)展趨勢。為了使大運量需求得到滿足，我國重載鐵路一般使用全新敞車。

1.2 車站線路

重載列車對于車站、線路具有較高的要求，首先要對重載鐵路線橋設備使用強化措施，能夠提高軌道結構穩(wěn)定性。此種鋼軌一般都是使用到具有較大的列車牽引重量重載忒路中，其對于鋼軌抗磨特性及抗疲勞性提出了一定的需求[3]。

1.3 通信信號設備

此方面屬于鐵路運營基礎，2 萬t 重載列車開行對于重載鐵路通信信號提出了較高的要求。為了對長大列車運行安全性進行保證，要使用高效率、高質量的通信設備實現(xiàn)。GSM-R（Global System for Mobile Communications-Railway，一項用于鐵路通信及應用的國際無線通信標準）是世界中最為成熟的GSM 開發(fā)專用鐵路通信數(shù)字移動通信系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)鐵路運輸通信和指揮調度。另外，其還能夠釋放鐵路生產力，使運輸安全性得到提高，并且提高鐵路現(xiàn)代化水平。該系統(tǒng)的通信量比較大，還能有效滿足200～500 km/h 的高速列車運行需求，為鐵路移動通信未來的發(fā)展方向。

2 重載鐵路集疏運系統(tǒng)協(xié)調調度的計算

2.1 集疏運系統(tǒng)子系統(tǒng)

重載鐵路集疏運系統(tǒng)能力確定是通過裝車點裝車、集運線路和運輸系統(tǒng)等能力所確定的，集運系統(tǒng)能力會受到車站裝車能力及集運線路輸送能力的影響，在系統(tǒng)協(xié)調過程中要能夠提高裝車點貨源供應、裝車能力及集運線路接運能力。比如集運子系統(tǒng)中的裝車點來說，以裝車點的規(guī)模，通過銜接集運線、裝車機械能力、裝車點倉儲實現(xiàn)優(yōu)化配置，從而能夠使裝車點總能力滿足集運線能力，實現(xiàn)能力匹配。其中的倉儲能力表示為n 倉，裝車能力表示為n 裝，裝車線能力作為n 接發(fā)，集運線能力設置成n 聯(lián)。并且還要能夠協(xié)調集運系統(tǒng)內部能力，使其能夠滿足倉儲能力>裝車能力>裝車線能力>集運線能力的需求[4]。

對集運系統(tǒng)來說，集運能力屬于其他能力的最小值，也可以通過以下公式實現(xiàn)：

2.2 運輸子系統(tǒng)

在確定通過能力的過程中主要是通過區(qū)間通過、車站通過、整備設備通過、機務段設備及電氣化鐵路線供電設備的通過能力所決定的，對重載鐵路運輸子系統(tǒng)來說，通過能力和組合站、重載鐵路本線等通過能力具有密切的關系。

2.3 輸運子系統(tǒng)

重載鐵路集疏運系統(tǒng)車流都是到卸載段技術站中，之后直接卸車再裝船運輸，或者使用其他運輸方式流轉到沿線需求企業(yè)卸車。

對某個卸車站來說，卸車能力指主要包括卸車線能力、倉儲能力、相鄰輸運線路疏松及卸車能力的最小值，也就是：

3 實證分析

某集團為將煤炭生產銷售、煤制油、發(fā)電和煤化工、港口、鐵路等運輸服務作為主要業(yè)務的綜合性大型能源企業(yè)，鐵路運輸屬于集團運銷一體化經營過程中的主要環(huán)節(jié)。為了使鐵路運行能力得到進一步的提高，鐵路使用擴大列車密度，開行萬噸列車，使用大容量貨車和機車交路延長等措施，從而提高鐵路運能。但是因為所轄鐵路分裝車站點設計的標準比較低，而且缺乏設備合理設計，開行萬噸列車整列裝車的比較低，對鐵路運輸組織效率得到了制約。為了解決此問題，不僅要對貨運組織方式進行改革，還要重視貨運技術管理[5]。

重載運輸集疏運系統(tǒng)車流方案優(yōu)化問題也是帶約束的工件排序問題，通過相應算法求解，使目標函數(shù)及約束條件成為抗原，使問題解成為抗體，解優(yōu)劣程度利用親和度函數(shù)實現(xiàn)判斷。重載鐵路車流組織方案中具有多變量，主要包括列車在各站的到發(fā)時間、裝卸站配送順序、分解和組合系數(shù)等，求解困難。但是使用免疫科隆算法中的一維向量編碼，將其優(yōu)勢充分的發(fā)揮出來。對重載鐵路集疏運調度系統(tǒng)作業(yè)流程表示，裝車區(qū)編組站及卸車區(qū)編組站列車出發(fā)順序為重載鐵路車流組織中的重點，在對出發(fā)列車作業(yè)時間地點和出發(fā)順序進行確定之后，編碼方案就能夠表示成為一維向量：

5.4 小區(qū)與地鐵站的間距每增多1千米，住宅價格減少356元/m2；小區(qū)與主干道的間距每增多1千米，住宅價格減少59元/m2；小區(qū)與商業(yè)中心的間距每增多1千米，住宅價格減少447元/m2；小區(qū)與中學和幼兒園的距離每增多1千米，住宅價格分別減少394元/m2和4145元/m2；小區(qū)與醫(yī)院的間距每增多1千米，住宅價格減少721元/m2；居住區(qū)與海岸線的間距每增多1千米，住宅價格減少603元/m2；平均綠化率每增多1%，住宅價格增加4275元/m2；平均容積率每提升1%，房價減少163元/m2。綠化率是影響住宅價格最大的因素，主干道則是對住宅價格影響最小的因素。

一般免疫克隆算法使用進化代數(shù)成為算法終止條件，但是確定進化代數(shù)為以問題規(guī)則反復測試，魯棒性比較差。使用計算種群平均適應度，對算法是否終止進行確定，在種群平均適應度變化比較小的時候，算法較為收斂，能夠尋找滿意解并最終得到滿意的收斂精度。

在收斂精度比預設值要小的時候，終止算法。要不然表示算法不收斂，就要重新設置算法[6]。

免疫克隆算法的步驟為：

（1）初始化參數(shù)，實現(xiàn)抗體種群N 的隨機產生。

（2）對種群參數(shù)和抗原親和力進行計算。

（3）以克隆競爭的策略，使高親和力及低抗體濃度的抗體實現(xiàn)克隆操作，得出規(guī)模為N（e）的抗體種群。

（5）使全部抗體濃度從大到小排列，將高濃度抗體刪除，對N 種群規(guī)模進行保證。

（6）使高親和力的抗體作為最優(yōu)解，對是否滿足算法終止條件進行判斷，如果滿足，實現(xiàn)最優(yōu)解的輸出；如果不滿足，返回第二步[7]。

最后，對鐵路集疏運系統(tǒng)可靠性進行分析，研究的步驟為：將鐵路集疏運系統(tǒng)劃分成為A1、A2 和A2 三個事件，分別代表輸運、通道及疏運故障模塊。以狀態(tài)轉移圖創(chuàng)建馬爾可夫轉移矩陣P：

表1 為可靠度的計算結果。

表1 可靠度的計算結果

從表1 可以看出來，某鐵路集疏運系統(tǒng)具有較高的可靠性，運算靈活性較高，滿足鐵路集疏運系統(tǒng)需求，系統(tǒng)獲得精準數(shù)據(jù)較為簡單[8]。

4 結束語

通過分析重載鐵路集疏運系統(tǒng)特點，給出疏運系統(tǒng)協(xié)調內容，對集疏運子系統(tǒng)能力進行分析，并且實現(xiàn)市政研究。這不僅能夠有效滿足運輸目標，還能實現(xiàn)鐵路運輸及集輸運子系統(tǒng)的擴能改造，從而使其滿足未來發(fā)展需求。