鐵路重車到達(dá)預(yù)報(bào)與卸車預(yù)警系統(tǒng)研究與開發(fā)

周利萍，張 璐，劉志新，孫 明，李少峰

（1.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081；2.中國國家鐵路集團(tuán)有限公司 運(yùn)輸調(diào)度指揮中心，北京 100844）

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局的變化，鐵路貨源結(jié)構(gòu)不斷變化，車流去向不均衡的問題較為突出[1]，導(dǎo)致車站大量待卸貨車積壓，增加了鐵路貨車周轉(zhuǎn)時(shí)間。另一方面，既有的鐵路信息系統(tǒng)對全路卸車管理業(yè)務(wù)支持不足，不能為各級調(diào)度員提供重車到達(dá)預(yù)報(bào)信息，只有當(dāng)重車到達(dá)卸車站或接入卸車局后，調(diào)度員才能發(fā)現(xiàn)卸車量與車站卸車能力不匹配的問題[2]，致使卸車組織工作常處于被動(dòng)。

為了創(chuàng)新卸車組織業(yè)務(wù)，緩解卸車能力緊張局面，已有部分鐵路局集團(tuán)公司開發(fā)了卸車組織業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，如丁永民等人研發(fā)的濟(jì)南局集團(tuán)公司車站卸車組織信息系統(tǒng)[3]；潘云松等人利用大數(shù)據(jù)技術(shù)研發(fā)的昆明局集團(tuán)公司鐵路卸車組織管理系統(tǒng)[4]；馮卓鵬研發(fā)的重載鐵路卸車調(diào)度優(yōu)化模型[5]等。這些系統(tǒng)雖然能為鐵路局集團(tuán)公司貨運(yùn)管理提供輔助決策支持，但主要聚焦于本鐵路局集團(tuán)公司內(nèi)卸車作業(yè)流程及調(diào)度組織優(yōu)化，未從根本上解決如何為調(diào)度部門和車站提供準(zhǔn)確的卸車站重車到達(dá)預(yù)報(bào)信息的問題。

過去十多年來，我國鐵路調(diào)度業(yè)務(wù)信息化取得了長足進(jìn)步，運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng)、車號識(shí)別系統(tǒng)、運(yùn)輸信息集成平臺(tái)已經(jīng)全國鐵路（簡稱：全路）推廣應(yīng)用，顯著提升了鐵路運(yùn)輸組織和調(diào)度指揮效能，也積累了大量的車流歷史數(shù)據(jù)資源。近兩年來，貨運(yùn)票據(jù)電子化系統(tǒng)、列車編組順序表電子化傳遞系統(tǒng)先后實(shí)施，分別為調(diào)度指揮提供了在站作業(yè)過程和在途車流的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，這些信息資源為全路重車到達(dá)預(yù)報(bào)及卸車預(yù)警的研究提供了較為完備的數(shù)據(jù)支撐。

本文提出鐵路重車到達(dá)預(yù)報(bào)與卸車預(yù)警系統(tǒng)方案，充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源，結(jié)合車流歷史信息和車流實(shí)時(shí)追蹤信息，預(yù)測全路貨運(yùn)站各品類重車到達(dá)時(shí)間，對超出車站卸車能力的車流提供分級預(yù)警和貨運(yùn)組織調(diào)整策略，幫助車站調(diào)度員提前統(tǒng)籌安排卸車組織工作，及時(shí)調(diào)整在途重車運(yùn)行徑路，均衡利用路網(wǎng)運(yùn)輸能力，減少貨車積壓占用，有效縮短鐵路貨車周轉(zhuǎn)時(shí)間，為全路卸車業(yè)務(wù)管理精益化和貨運(yùn)調(diào)度指揮協(xié)同化提供強(qiáng)有力的信息支持。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 總體架構(gòu)

鐵路重車到達(dá)預(yù)報(bào)與卸車預(yù)警系統(tǒng)采用集中布署方案，依托中國國家鐵路集團(tuán)有限公司（簡稱：國鐵集團(tuán)）主數(shù)據(jù)中心的云計(jì)算資源構(gòu)建應(yīng)用支撐平臺(tái)，主要面向國鐵集團(tuán)、鐵路局集團(tuán)公司和貨運(yùn)車站3級調(diào)度人員，提供統(tǒng)一、集成、綜合的業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)示意

（1）應(yīng)用支撐平臺(tái)：提供數(shù)據(jù)采集與交換接口，完成數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)與管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與融合處理，提供數(shù)據(jù)分析服務(wù)，為各項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用提供圖表、GIS路網(wǎng)圖等可視化展示以及用戶統(tǒng)一管理等公用組件。其中，通過外部數(shù)據(jù)采集接口，分別從貨運(yùn)票據(jù)電子化平臺(tái)、集裝箱管理系統(tǒng)、車號識(shí)別系統(tǒng)、運(yùn)輸信息集成平臺(tái)分別獲取車輛裝卸作業(yè)過程、集裝箱品類的裝卸信息、在途重車實(shí)時(shí)位置、車輛運(yùn)行歷史軌跡等數(shù)據(jù)，用于實(shí)現(xiàn)重車到達(dá)預(yù)報(bào)和卸車預(yù)警功能；通過與運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng)的調(diào)度命令交互接口，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)自動(dòng)推薦的調(diào)整策略的發(fā)布和管理。

（2）業(yè)務(wù)應(yīng)用：系統(tǒng)采用B/S應(yīng)用模式，國鐵集團(tuán)、鐵路局集團(tuán)公司及貨運(yùn)站各級調(diào)度人員和系統(tǒng)管理員用戶可利用現(xiàn)有辦公設(shè)備，使用瀏覽器訪問系統(tǒng)應(yīng)用功能；通過角色分配和權(quán)限管理，使各級調(diào)度員能夠各司其責(zé)，實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)調(diào)度一體化協(xié)同指揮。

1.2 技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)基于微服務(wù)構(gòu)架搭建，劃分為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層，技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)示意

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層：提供系統(tǒng)軟硬件運(yùn)行環(huán)境，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（Oracle）和內(nèi)存數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（Redis）、應(yīng)用服務(wù)器（Weblogic）、通信服務(wù)器（Rabbit MQ）均采用虛擬化集群配置，確保系統(tǒng)高性能、高可靠性和可擴(kuò)展性。

（2）數(shù)據(jù)層：完成相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和處理，為服務(wù)層提供準(zhǔn)確、完備的數(shù)據(jù)資源，包括原始數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)；系統(tǒng)通過服務(wù)層的接口服務(wù)從外部系統(tǒng)采集所需的原始數(shù)據(jù)，對相關(guān)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)、融合后，生成用于推算重車到達(dá)時(shí)間和判斷卸車預(yù)警的中間數(shù)據(jù)，這些中間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Redis內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中，以提高數(shù)據(jù)處理性能；結(jié)果數(shù)據(jù)為按照業(yè)務(wù)規(guī)則加工處理后所生成，采用Oracle關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)。

（3）服務(wù)層：包括基礎(chǔ)服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)以及業(yè)務(wù)服務(wù)，使用Spring Cloud實(shí)現(xiàn)服務(wù)治理；其中，基礎(chǔ)服務(wù)提供日志記錄、權(quán)限管理、GIS鐵路網(wǎng)圖生成等功能；數(shù)據(jù)服務(wù)提供數(shù)據(jù)采集與交互接口及數(shù)據(jù)訪問接口；業(yè)務(wù)服務(wù)根據(jù)車輛運(yùn)行歷史軌跡、在途重車實(shí)時(shí)位置、車站卸車能力等信息及分級預(yù)警規(guī)則，生成重車到達(dá)預(yù)計(jì)結(jié)果和運(yùn)輸組織調(diào)整策略等輔助決策數(shù)據(jù)，提供給系統(tǒng)的應(yīng)用層。

（4）應(yīng)用層：為用戶提供各項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用功能的信息展示和操作界面，使用Java、JavaScript和Html5等語言開發(fā)，其中，全路卸車站到達(dá)重車流預(yù)計(jì)、預(yù)警提示及綜合分析評價(jià)等功能采用GIS鐵路網(wǎng)圖和eCharts圖表實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化展示。

2 系統(tǒng)功能

面向國鐵集團(tuán)、鐵路局集團(tuán)公司和站段3個(gè)業(yè)務(wù)層面的卸車管理需求，系統(tǒng)提供6項(xiàng)主要業(yè)務(wù)功能：卸車能力管理、重車到達(dá)預(yù)報(bào)、卸車預(yù)警提醒、調(diào)整策略推薦、預(yù)警通知管理、綜合分析評價(jià)；系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

2.1 卸車能力管理

完成車站卸車能力數(shù)據(jù)的錄入、審核和自動(dòng)校驗(yàn)，構(gòu)建完整的、覆蓋全路貨運(yùn)車站的卸車能力數(shù)據(jù)庫，為實(shí)現(xiàn)全路卸車預(yù)警功能提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（1）卸車能力錄入：車站用戶手工錄入車站卸車能力數(shù)據(jù)，包括品類、專用線、最大卸車能力和適宜卸車能力等數(shù)據(jù)項(xiàng)。

（2）卸車能力審核：系統(tǒng)參照車站卸車能力歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，自動(dòng)檢查車站提報(bào)數(shù)據(jù)是否合理，對問題數(shù)據(jù)高亮顯示，鐵路局集團(tuán)公司管理人員完成車站提報(bào)數(shù)據(jù)的核實(shí)，并對錯(cuò)誤或不完整數(shù)據(jù)予以駁回處理。

（3）卸車能力上報(bào)：鐵路局集團(tuán)公司管理人員將核實(shí)后的數(shù)據(jù)上報(bào)至國鐵集團(tuán)，作為正式發(fā)布的卸車能力基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（4）卸車能力統(tǒng)計(jì)：對貨運(yùn)站的卸車量歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出過去一段時(shí)間內(nèi)（如1年內(nèi)）該車站主要品類實(shí)際卸車數(shù)量的最大值及平均值，作為校驗(yàn)人工錄入的判斷依據(jù)。

2.2 重車到達(dá)預(yù)報(bào)

對全路貨運(yùn)站卸車到達(dá)量的時(shí)空分布進(jìn)行實(shí)時(shí)的滾動(dòng)預(yù)測，向各級調(diào)度員提供準(zhǔn)確、快捷的重車到達(dá)預(yù)計(jì)信息。

（1）卸車站車流預(yù)計(jì)：按品類預(yù)測卸車站未來3日內(nèi)到達(dá)的重車流數(shù)量。

（2）在途重車查詢：按品類查詢未來3日內(nèi)到達(dá)卸車站的重車當(dāng)前所在位置分布，按車種別和品類別生成進(jìn)入局管內(nèi)重車清單，方便車站調(diào)度員及時(shí)、精準(zhǔn)地安排和調(diào)整卸車作業(yè)。

（3）待卸車預(yù)測：根據(jù)卸車站當(dāng)前在站待卸車數(shù)量、預(yù)計(jì)到達(dá)重車數(shù)量和當(dāng)日卸車預(yù)計(jì)完成量，推算車站未來3日內(nèi)平均待卸車預(yù)計(jì)量以及最大單日待卸車預(yù)計(jì)量。

（4）預(yù)計(jì)結(jié)果分析：將貨運(yùn)站不同品類到達(dá)車流預(yù)測結(jié)果與實(shí)際到達(dá)車流進(jìn)行對比，對按預(yù)計(jì)到達(dá)、預(yù)計(jì)外到達(dá)、預(yù)計(jì)到但未到的車輛數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并提供圖形化展示界面，便于了解重車到達(dá)預(yù)測算法的準(zhǔn)確性，為算法優(yōu)化提供依據(jù)。

2.3 卸車預(yù)警提醒

通過比較車站卸車能力、未來3日內(nèi)平均待卸車預(yù)計(jì)量、未來3日內(nèi)最大單日待卸車預(yù)計(jì)量3項(xiàng)指標(biāo)，按照超出車站卸車能力的不同程度，及時(shí)發(fā)出分級預(yù)警提醒。

（1）三級預(yù)警提醒：在GIS鐵路網(wǎng)圖上，將發(fā)生三級預(yù)警的車站標(biāo)注為藍(lán)顏色，提醒鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度員予以關(guān)注；根據(jù)系統(tǒng)提示的預(yù)警信息，車站調(diào)度員可采取調(diào)整作業(yè)時(shí)間、提高作業(yè)效率等措施加快卸車進(jìn)度。

（2）二級預(yù)警提醒：在GIS鐵路網(wǎng)圖上，將發(fā)生二級預(yù)警的車站標(biāo)注為黃顏色，提醒鐵路局集團(tuán)公司和國鐵集團(tuán)調(diào)度員予以關(guān)注，車站和所屬鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度員則可提前采取加強(qiáng)卸車組織、調(diào)整裝車去向、改變在途車運(yùn)輸順序等必要措施進(jìn)行管內(nèi)車流調(diào)整。

（3）一級預(yù)警提醒：在GIS鐵路網(wǎng)圖上，將發(fā)生一級預(yù)警的車站標(biāo)注為紅顏色，提醒國鐵集團(tuán)和鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度員重點(diǎn)予以關(guān)注，國鐵集團(tuán)調(diào)度員可開展跨局車流組織協(xié)調(diào)工作，卸車站和所屬局及其他相關(guān)局（裝車局、重車途徑局）則可采取停裝或調(diào)卸等調(diào)整措施。

2.4 調(diào)整策略推薦

根據(jù)卸車預(yù)警級別，自動(dòng)為國鐵集團(tuán)和鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度員推薦運(yùn)輸組織調(diào)整策略，調(diào)度員可以直接采納系統(tǒng)推薦的調(diào)整策略，也可以手動(dòng)編輯和修改調(diào)整策略，最后，將確定好的調(diào)整策略發(fā)布至下級單位。

（1）調(diào)整策略編輯：針對當(dāng)前預(yù)警級別，參照歷史經(jīng)驗(yàn)案例，自動(dòng)為調(diào)度員生成調(diào)整策略，調(diào)度員可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改。

（2）調(diào)整策略發(fā)布：對涉及停、限裝車的貨運(yùn)站，調(diào)用運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng)接口，將調(diào)整策略傳輸至調(diào)度命令平臺(tái)，以調(diào)度命令的形式下發(fā)。

（3）調(diào)整策略案例管理：調(diào)度員可總結(jié)歷史經(jīng)驗(yàn)，將不同預(yù)警級別的調(diào)整策略定義為案例模板，供編輯調(diào)整策略時(shí)選用；提供調(diào)整策略案例模板的添加、刪除和修改功能。

2.5 預(yù)警通知管理

當(dāng)發(fā)現(xiàn)預(yù)警時(shí)，按業(yè)務(wù)規(guī)則自動(dòng)生成預(yù)警通知，為調(diào)度員提供預(yù)警通知的推送、查詢以及預(yù)警閾值調(diào)整的功能。

（1）預(yù)警通知推送：根據(jù)卸車站發(fā)生預(yù)警的級別，自動(dòng)生成相應(yīng)的預(yù)警通知，按照設(shè)定的業(yè)務(wù)職責(zé)和工作流程，分別推送給國鐵集團(tuán)、鐵路局集團(tuán)公司和卸車站調(diào)度員，提醒調(diào)度員對發(fā)生預(yù)警的卸車站予以關(guān)注，及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處置。

（2）預(yù)警通知查詢：按局別、車站和時(shí)間段對預(yù)警通知進(jìn)行分類匯總和條件查詢。

（3）預(yù)警規(guī)則管理：提供預(yù)警規(guī)則編輯功能，系統(tǒng)管理員根據(jù)車站技術(shù)裝備條件和人員配備等實(shí)際情況，合理調(diào)整卸車站不同品類卸車量觸發(fā)預(yù)警的閾值。

2.6 綜合分析評價(jià)

對卸車作業(yè)過程、實(shí)際完成卸車量、長時(shí)滯留待卸重車（即大點(diǎn)車）等進(jìn)行分析，以鐵路網(wǎng)圖、折線圖、表格等圖表方式綜合展示分析結(jié)果，輔助調(diào)度員對卸車站卸車工作質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)。

（1）卸車作業(yè)過程分析：對重車在卸車站的入線、開卸、卸完、出線時(shí)間進(jìn)行分析，可按總停留時(shí)間、卸車完成時(shí)間、品類進(jìn)行綜合查詢，方便調(diào)度員掌握卸車過程中各主要環(huán)節(jié)的實(shí)際用時(shí)。

（2）卸車實(shí)績分析：按品類統(tǒng)計(jì)貨運(yùn)站實(shí)際完成的卸車數(shù)量，以折線圖形式對比分析貨運(yùn)站卸車實(shí)績變動(dòng)情況，方便調(diào)度員直觀地掌握各貨運(yùn)站卸車實(shí)績的變化趨勢及規(guī)律。

（3）長時(shí)滯留分析：按品類匯總在卸車站滯留時(shí)間分別大于24 h、48 h和72 h的長時(shí)滯留待卸重車（即大點(diǎn)車），包括車輛到達(dá)時(shí)間、滯留時(shí)間、停留股道（或?qū)Ｓ镁€）、等信息項(xiàng)，方便調(diào)度員對長時(shí)滯留重車進(jìn)行及時(shí)處置，為優(yōu)化卸車組織工作提供依據(jù)。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 重車到達(dá)預(yù)測算法

根據(jù)在途車流的運(yùn)行徑路、運(yùn)行時(shí)間和歷史經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，自動(dòng)計(jì)算重車流到達(dá)終點(diǎn)站的預(yù)計(jì)時(shí)間，主要包括重車最新徑路選擇、重車到達(dá)時(shí)間預(yù)計(jì)以及經(jīng)驗(yàn)參數(shù)表更新3個(gè)步驟。

（1）重車最新徑路選擇

重車從始發(fā)站被輸送至終到站所經(jīng)過的路線稱為車流運(yùn)行徑路，簡稱為車流徑路[6]。車流徑路選擇根據(jù)貨物的發(fā)到站（OD，Origin to Destination）、貨物品類等信息，選擇可滿足實(shí)際運(yùn)輸需求，且符合路網(wǎng)通道能力約束及其它運(yùn)輸影響因素的車流徑路。

采用基于車流徑路選擇偏好的鐵路車流運(yùn)行徑路動(dòng)態(tài)預(yù)測方法[7]利用運(yùn)輸信息集成平臺(tái)提供的海量車流運(yùn)行軌跡等歷史數(shù)據(jù)，對長期和近短期車流運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，生成車流徑路選擇偏好參數(shù)表。在預(yù)測某一車輛的運(yùn)行徑路時(shí)，優(yōu)先使用近短期車流徑路選擇偏好，只有在近短期車流徑路選擇偏好數(shù)據(jù)缺失的情況下，才考慮采用長期車流徑路選擇偏好。

基于車流徑路選擇偏好參數(shù)，結(jié)合重車的裝車記錄（發(fā)站、到站、品類等信息）及實(shí)時(shí)位置跟蹤信息，選擇車流走行概率最高的徑路，作為重車最新徑路，具體流程如圖4所示。

圖4 重車最新徑路選擇流程

（2）重車到達(dá)時(shí)間預(yù)計(jì)

為確定重車預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間，需要估算重車從始發(fā)站（或當(dāng)前位置）到達(dá)終點(diǎn)站的預(yù)計(jì)總運(yùn)行時(shí)間。

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)[8]，通過對大量車輛運(yùn)行時(shí)間歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算得到重車在各區(qū)段和技術(shù)站的平均消耗時(shí)間；并據(jù)此估算出重車從始發(fā)站（或當(dāng)前位置）到達(dá)終點(diǎn)站的預(yù)計(jì)總運(yùn)行時(shí)間T（單位：h），計(jì)算公式為

其中，M —車流徑路關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的區(qū)間分段數(shù)；N—車流徑路中技術(shù)站個(gè)數(shù)，對于直通列車車輛來說，N =0；Si—車流徑路中第i個(gè)節(jié)點(diǎn)（如始發(fā)站、分界站、技術(shù)站等）間的里程（單位：km）；Vi—車流徑路中第i段區(qū)間的貨物列車平均旅行速度（單位：km/h）；Tj—沿途節(jié)點(diǎn)中，重車在第j個(gè)技術(shù)站的中轉(zhuǎn)停留時(shí)間（單位：h）； Δt—為異常因素影響參數(shù)，在自然災(zāi)害或安全故障、臨時(shí)列車限速等條件下，對重車總運(yùn)行時(shí)長產(chǎn)生影響的時(shí)間修正值（單位：h）。

重車預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間的推算過程如下：

① 分析重車最新徑路上關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，包括始發(fā)站、分界站、編組站、區(qū)間站和終點(diǎn)站；

②獲取關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)間的里程，從歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)值中獲取關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)所在區(qū)段的平均旅行速度（如果不能從歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中獲取該數(shù)值，則使用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)中的局別平均旅行速度），估算重車在最新徑路上關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)間的預(yù)計(jì)運(yùn)行時(shí)間；

③基于歷史運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算重車在技術(shù)站上預(yù)計(jì)中轉(zhuǎn)停留時(shí)間，需要區(qū)分重車在技術(shù)站上的作業(yè)類型是無調(diào)中轉(zhuǎn)還是有調(diào)中轉(zhuǎn)，不同作業(yè)類型使用不同的中轉(zhuǎn)停留時(shí)間統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行估算；

④計(jì)算重車從始發(fā)站（或當(dāng)前站）到終點(diǎn)站的預(yù)計(jì)總運(yùn)行時(shí)間，正常情況下為重車最新徑路上所有關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)間預(yù)計(jì)運(yùn)行時(shí)間總和 + 所有技術(shù)站上預(yù)計(jì)中轉(zhuǎn)停留時(shí)間總和；若重車在運(yùn)行中受到異常天氣、設(shè)備故障或臨時(shí)限速的影響，預(yù)計(jì)總運(yùn)行時(shí)間除上述兩者之和外，還要再加上異常因素時(shí)間修正值；

⑤計(jì)算重車預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間=當(dāng)前時(shí)間+預(yù)計(jì)總運(yùn)行時(shí)間。

重車預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間推算是一個(gè)動(dòng)態(tài)迭代過程，從始發(fā)站開始全程跟蹤重車運(yùn)行位置，預(yù)計(jì)結(jié)果會(huì)根據(jù)重車當(dāng)前位置的變動(dòng)進(jìn)行滾動(dòng)更新。

（3）經(jīng)驗(yàn)參數(shù)表更新

重車到達(dá)時(shí)間預(yù)計(jì)算法使用了3類經(jīng)驗(yàn)參數(shù)：

① 局別平均旅行速度，設(shè)置每個(gè)鐵路局集團(tuán)公司內(nèi)重車平均旅行速度，作為算法中重車旅行速度變量的缺省值；

② 技術(shù)站重車中轉(zhuǎn)停留時(shí)間，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，設(shè)置各個(gè)技術(shù)站不同作業(yè)類型（有調(diào)中轉(zhuǎn)和無調(diào)中轉(zhuǎn)）的重車中轉(zhuǎn)停留時(shí)間；

③異常因素時(shí)間修正值，即式（1）中的參數(shù)Δt，分別設(shè)置受到異常天氣、安全故障和臨時(shí)限速影響的重車運(yùn)行時(shí)間修正值。

為獲得較為準(zhǔn)確的重車到達(dá)時(shí)間預(yù)計(jì)結(jié)果 ，需要結(jié)合預(yù)計(jì)結(jié)果的偏差分析，通過該系統(tǒng)應(yīng)用支撐平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析服務(wù)，重新對車輛歷史走行軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，用于動(dòng)態(tài)更新經(jīng)驗(yàn)參數(shù)表，具體流程如圖5所示。

圖5 經(jīng)驗(yàn)參數(shù)表更新流程

3.2 卸車分級預(yù)警機(jī)制

根據(jù)卸車站未來3日內(nèi)各品類別重車預(yù)計(jì)到達(dá)數(shù)量，統(tǒng)計(jì)卸車站未來3日內(nèi)平均待卸車預(yù)計(jì)量和最大單日待卸車預(yù)計(jì)量，對照車站卸車能力，判斷是否存在超出其卸車能力的重車車流，根據(jù)超限的不同程度自動(dòng)觸發(fā)預(yù)警，并生成相應(yīng)的貨運(yùn)組織調(diào)整策略。

針對不同車流情況，綜合考慮各級調(diào)度的崗位職責(zé)，系統(tǒng)設(shè)置卸車分級預(yù)警規(guī)則，包括判斷標(biāo)準(zhǔn)、預(yù)警對象及貨運(yùn)組織調(diào)整策略，如表1所示。

表1 卸車分級預(yù)警判斷標(biāo)準(zhǔn)、預(yù)警對象及貨運(yùn)組織調(diào)整策略

分級預(yù)警的判斷標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)實(shí)際情況，針對卸車站不同品類單獨(dú)設(shè)置；另外，系統(tǒng)會(huì)對卸車站各品類別不同卸車預(yù)警級別的調(diào)整策略的使用歷史進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，按照使用頻率大小來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)推薦。

分級預(yù)警算法具體流程如圖6所示。

圖6 卸車分級預(yù)警算法流程

4 結(jié)束語

針對調(diào)度部門和車站亟需獲取重車到達(dá)預(yù)報(bào)信息的實(shí)際需求，本文采用基于車流徑路選擇偏好的鐵路車流運(yùn)行徑路動(dòng)態(tài)預(yù)測方法[7]，進(jìn)一步研究提出重車到達(dá)預(yù)測算法和卸車分級預(yù)警機(jī)制，據(jù)此開發(fā)了鐵路重車到達(dá)預(yù)報(bào)與卸車預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)在構(gòu)建全路貨運(yùn)站卸車能力數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有的貨車運(yùn)行軌跡歷史信息及在站作業(yè)過程和在途車流的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，推算出較為準(zhǔn)確的重車預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間；對可能超出貨運(yùn)站卸車能力的車流提前分級預(yù)警，并自動(dòng)推薦貨運(yùn)組織調(diào)整策略，輔助各級調(diào)度員及時(shí)采取針對性措施，可有效緩解車輛集中到達(dá)、卸車積壓等問題，有利于促進(jìn)全路貨運(yùn)調(diào)度指揮水平的提升。

目前的重車到達(dá)時(shí)間預(yù)測算法中，技術(shù)站重車中轉(zhuǎn)停留時(shí)間采用歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值估算。但實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，技術(shù)站作業(yè)過程往往存在較大不確定性，導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確度較低，需要尋找更有效的預(yù)測方法?？紤]到重車在技術(shù)站的作業(yè)時(shí)間受多種因素影響，具有復(fù)雜的非線性特點(diǎn)，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[9]對解決復(fù)雜的非線性問題往往有較為滿意的效果。下一步考慮采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，建立技術(shù)站重車中轉(zhuǎn)停留時(shí)間預(yù)測模型，利用利用一段時(shí)間內(nèi)（如一個(gè)季度）技術(shù)站不同作業(yè)類型中轉(zhuǎn)停留時(shí)間的歷史數(shù)據(jù)作為樣本集，對預(yù)測模型進(jìn)行迭代訓(xùn)練，以期得到更加有效的預(yù)測模型，提高重車到達(dá)時(shí)間預(yù)測的準(zhǔn)確性。