列車編組計劃與車流徑路匹配關(guān)系研究

傅 赟

（中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100081)

列車編組計劃是全路的車流組織計劃，規(guī)定了裝車組織站、技術(shù)站編組貨物列車的要求、方法和內(nèi)容[1]。鐵路車流徑路是鐵路運(yùn)輸組織的首要環(huán)節(jié)，規(guī)定了車流由始發(fā)站運(yùn)送至終到站所經(jīng)由的路線[2]。車流徑路與編組計劃是緊密相關(guān)的[3]，這種相關(guān)性表現(xiàn)為“車流的改編中轉(zhuǎn)站必須限制在車流徑路上”以及“終點(diǎn)站相同的車流在同一站改編中轉(zhuǎn)后必須合并為一支車流”[4]。

1 編組計劃與車流徑路匹配關(guān)系

1.1 組號及去向范圍

組號是列車編組計劃的重要組成部分，它規(guī)定了指定列車編成站出發(fā)車流的到達(dá)站及其中轉(zhuǎn)范圍[5]。組號也是車流的體現(xiàn)，和車流徑路密切相關(guān)。組號的去向范圍，是根據(jù)中國國家鐵路集團(tuán)有限公司(以下簡稱“國鐵集團(tuán)”)公布的全路車流徑路文件，按各組號車流相對均衡、有利于提高運(yùn)輸效率的原則確定的。以太原北站為例，太原北站車流去向范圍如圖1所示。

圖1 太原北站車流去向范圍Fig.1 Traffic direction range of Taiyuan North Railway Station

組號具有以下特點(diǎn)：一是互斥性，即同一技術(shù)站各組號包含的車流內(nèi)容不能重復(fù)，組號與車站形成唯一映射關(guān)系；二是完備性，同一技術(shù)站所有組號必須覆蓋路網(wǎng)上除本站外的所有營業(yè)站。因此，技術(shù)站出發(fā)的任意一支車流都能歸并且唯一歸并到該站的一個組號中。

1.2 組號與車流徑路關(guān)系

國鐵集團(tuán)公布的《全路貨車車流徑路》(鐵貨[2021]58號)文件，規(guī)定了路網(wǎng)上任意兩點(diǎn)之間的運(yùn)輸徑路。當(dāng)車流徑路通過查定后，車流可選擇編入的組號也隨之限定，再通過編組計劃查定最終車流編入的組號。在明確車流終到站的前提下，車流徑路均可視為已知，無突發(fā)狀況不能隨意更改。

2 編組計劃與車流徑路匹配方法研究

以組號為連接編組計劃與車流徑路的紐帶，一方面，以主要技術(shù)站為研究對象，分析其編組去向范圍是否滿足車流徑路的要求；另一方面，為了掌握不匹配情況的原始OD信息，便于車流徑路調(diào)整優(yōu)化，故以任意OD為研究對象，分析其編組計劃徑路與車流徑路匹配情況。

2.1 主要技術(shù)站編組去向與車流徑路匹配方法

以太原北站編組去向?yàn)槔妶D1。太原北站編組去向與車流徑路匹配步驟如下。

步驟1：選取一個編組去向，如豐臺西及其以遠(yuǎn)。

步驟2：如為管內(nèi)區(qū)段，轉(zhuǎn)到步驟3；如為跨局區(qū)段，查“技術(shù)站貨物列車編組計劃”確定經(jīng)由分界口，確定經(jīng)由分界站集合{W1，W2，…，Ww}，轉(zhuǎn)到步驟 3。

步驟3：在該編組去向范圍中選取一個車站，如良鄉(xiāng)站。

步驟4：查“車流徑路數(shù)據(jù)及離線查詢工具”軟件，輸入太原北—良鄉(xiāng)，確定經(jīng)由車站集合{X1，X2，…，Xx}。

步驟 5：判斷該編組去向及經(jīng)由分界站集合{W1，W2，…，Ww}是否全部在車站集合{X1，X2，…，Xx}中，若“是”，則匹配；若“不是”，則不匹配。

步驟 6：轉(zhuǎn)到步驟3，遍歷該編組去向范圍中所有車站。

步驟 7：直至所有車站都已經(jīng)遍歷，則轉(zhuǎn)到步驟1，遍歷該編組站所有編組去向。

步驟 8：直至所有編組去向都已經(jīng)遍歷，匹配結(jié)束。

2.2 任意OD間編組計劃徑路與車流徑路匹配方法

選取任意O—D，編組計劃徑路與車流徑路匹配步驟如下。

步驟 1：選取任意O—D。

步驟 2：查“車流徑路數(shù)據(jù)及離線查詢工具”軟件，輸入O—D，確定經(jīng)由車站集合{X1，X2，…，Xx}。

步驟 3：判斷O—D是否在“始發(fā)直達(dá)列車編組計劃”，若“是”，確定經(jīng)由分界口{W1，W2，…，Ww}，轉(zhuǎn)步驟9；若“否”，轉(zhuǎn)步驟4。

步驟4：判斷O是否為技術(shù)站，若“是”，轉(zhuǎn)步驟6；若“否”，轉(zhuǎn)步驟5。

步驟 5：按車流徑路順向選取最近技術(shù)站。

步驟6：將該站設(shè)為技術(shù)站i，查該站車流組號范圍，確定D所在編組去向范圍，即技術(shù)站i—i+ 1及其以遠(yuǎn)，編組計劃徑路確定過程如圖2所示。

圖2 編組計劃徑路確定過程Fig.2 Determination of marshalling plan path

步驟7：判斷技術(shù)站i—i+ 1是否為跨局區(qū)段，若“是”，查“技術(shù)站貨物列車編組計劃”確定經(jīng)由分界口集合{S1，S2，…，Ss}；若“否”，轉(zhuǎn)步驟 8。

步驟8：判斷技術(shù)站i+1是否為D或逆向最近技術(shù)站，若“是”，轉(zhuǎn)步驟9；若“否”，轉(zhuǎn)步驟 6。

步驟9：判斷始發(fā)直達(dá)列車經(jīng)由分界口集 合 {W1，W2， …，Ww}，或經(jīng)由技術(shù)站集合 {Y1，Y2，…，Yy}及其分界口集合 {S1，S2，…，Ss}，是否全部在車站集合{X1，X2，…，Xx}中，若“是”，則匹配；若“不是”，則不匹配，匹配結(jié)束。任意OD間編組計劃徑路與車流徑路匹配流程圖如圖3所示。

圖3 任意OD間編組計劃徑路與車流徑路匹配流程圖Fig.3 Matching flow of marshalling plan path and wagon flow path between any OD

2.3 編組計劃與車流徑路匹配結(jié)果

為定量評價編組計劃與車流徑路匹配效果，定義編組計劃—車流徑路匹配率指標(biāo)為匹配成功OD徑路數(shù)量，除以O(shè)D徑路總數(shù)。

為了較好地反映匹配效果，在具體匹配時，從《全路貨車車流徑路》(鐵貨[2021]58號)文件涵蓋的96條特定徑路中，選取典型OD徑路430余條，經(jīng)過匹配研究，得出35條不匹配的徑路，匹配率約92%，說明車流徑路與編組計劃兩者基本是匹配的。

3 編組計劃與車流徑路匹配影響因素

由于車流徑路與編組計劃側(cè)重點(diǎn)不同[6]，前者按發(fā)站、到站進(jìn)行規(guī)劃，主要考慮貨物運(yùn)輸市場需求、路網(wǎng)能力利用等因素；后者以主要編區(qū)站為支點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃，主要考慮貨物運(yùn)輸市場需求、貨流車流特點(diǎn)及主要站場、線路設(shè)備情況、列車組織方式等因素。因此，實(shí)際組織時偶有最短徑路，或?yàn)榱似胶饴肪W(wǎng)車流而調(diào)整的特定徑路，未充分考慮到編組站與服務(wù)中間站的軸輻式運(yùn)輸組織模式、局部技術(shù)站解編能力與運(yùn)量不適應(yīng)等因素，而導(dǎo)致列車編組計劃較難按照車流徑路進(jìn)行調(diào)整的情況，或即使按照車流徑路調(diào)整了編組計劃，但組織時沒有完全按此執(zhí)行的情況，造成了少數(shù)車流徑路與編組計劃不匹配的情況發(fā)生。

3.1 編組站軸輻式運(yùn)輸組織模式

軸輻式網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)分為樞紐節(jié)點(diǎn)和非樞紐節(jié)點(diǎn)2類[7]，軸輻式網(wǎng)絡(luò)示例如圖4所示，樞紐節(jié)點(diǎn)作為“軸心”對周邊非樞紐節(jié)點(diǎn)形成輻射作用。對于編組站軸輻式運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)而言，樞紐節(jié)點(diǎn)指技術(shù)站，非樞紐節(jié)點(diǎn)指中間站。技術(shù)站負(fù)責(zé)進(jìn)出樞紐車流集散，所有樞紐中間站到達(dá)、出發(fā)車流必須通過技術(shù)站的改編，技術(shù)站與樞紐中間站車流通過小運(yùn)轉(zhuǎn)列車聯(lián)系。這種運(yùn)輸組織模式下，對于中間站產(chǎn)生的車流，為加速車流移動，提高中間站作業(yè)效率，將上、下行混編集中編掛到編區(qū)站的現(xiàn)象較多，因違反車流徑路造成違編運(yùn)輸，同時因車流徑路支點(diǎn)發(fā)生變化又造成在編組站產(chǎn)生違流運(yùn)輸。中間站產(chǎn)生的整列到站車流除外。

圖4 軸輻式網(wǎng)絡(luò)示例Fig.4 Example of hub-and-spoke network

例如，根據(jù)《全路貨車車流徑路》(鐵貨[2021]58號)，望城產(chǎn)生的中國鐵路呼和浩特局集團(tuán)有限公司(以下簡稱“呼和浩特局集團(tuán)公司”)車流，規(guī)定經(jīng)石長線(石門縣北—撈刀河)、焦柳線(焦作—柳州)、侯月線(侯馬北—月山)運(yùn)輸，這就要求望城站應(yīng)將車流編掛至順向最近技術(shù)站，即益陽站，但實(shí)際組織中，為提高運(yùn)輸組織效率、縮短運(yùn)到時限，零星車流均集結(jié)至最近技術(shù)站，即撈刀河站，造成車流徑路與編組計劃的不匹配。望城裝到呼和浩特局集團(tuán)公司車流徑路與編組計劃情況如圖5所示。

圖5 望城裝到呼和浩特局集團(tuán)公司車流徑路與編組計劃情況Fig.5 Wagon flow path and marshalling plan from Wangcheng to China Railway Hohhot Group Co., Ltd.

目前全路著力推進(jìn)“編組站服務(wù)中間站”運(yùn)輸組織模式，由于《全路貨車車流徑路》(鐵貨[2021]58號)中部分條文所劃定的發(fā)到域車站范圍較為模糊，編組站運(yùn)輸組織精細(xì)化也在不斷提升，同時車流徑路發(fā)到域自動識別技術(shù)仍未實(shí)現(xiàn)，因而該問題仍是制約編組計劃與車流徑路協(xié)同優(yōu)化的關(guān)鍵。

3.2 技術(shù)站解編能力與運(yùn)量不適應(yīng)

近年來鐵路貨運(yùn)供需發(fā)展和變化對鐵路技術(shù)站功能定位、任務(wù)分工提出了新要求，但技術(shù)站布局規(guī)劃[8]是一個近遠(yuǎn)結(jié)合、逐步優(yōu)化的過程，在該過程中不可避免地會發(fā)生技術(shù)站布局、技術(shù)裝備、作業(yè)能力與鐵路生產(chǎn)力發(fā)展水平、運(yùn)營管理水平不適應(yīng)的情況。

例如，《全路貨車車流徑路》(鐵貨[2021]58號)中要求，凡經(jīng)由懷化西支點(diǎn)裝到中國鐵路北京局集團(tuán)有限公司(以下簡稱“北京局集團(tuán)公司”)豐臺以南、北京西及其以西、衡水以西，中國鐵路鄭州局集團(tuán)有限公司(以下簡稱“鄭州局集團(tuán)公司”)鐵爐以東、新鄉(xiāng)西及其以東的重車，經(jīng)長荊線(長江埠—荊門)運(yùn)輸。但由于枝江站為區(qū)段站，且規(guī)模較小，因而該部分并未按車流徑路制定編組計劃，枝江站將以上車流全部推至襄陽北站中轉(zhuǎn)。懷化西支點(diǎn)裝到北京局集團(tuán)公司、鄭州局集團(tuán)公司車流徑路與編組計劃情況如表1所示。

由表1可知，懷化西支點(diǎn)產(chǎn)生的北京局集團(tuán)公司京廣線豐臺以南、邯長線長治北以東、陽涉線、石太線白羊墅以東、石德線衡水以西，鄭州局集團(tuán)公司鐵爐以東、新鄉(xiāng)西及其以東車流，車流徑路與編組計劃不匹配。懷化西支點(diǎn)裝到北京局集團(tuán)公司、鄭州局集團(tuán)公司車流徑路與編組計劃不匹配情況如圖6所示。

圖6 懷化西支點(diǎn)裝到北京局集團(tuán)公司、鄭州局集團(tuán)公司車流徑路與編組計劃不匹配情況Fig.6 Mismatch between wagon flow path and marshalling plan from Huaihua West Fulcrum to China Railway Beijing Group Co., Ltd. and China Railway Zhengzhou Group Co., Ltd.

表1 懷化西支點(diǎn)裝到北京局集團(tuán)公司、鄭州局集團(tuán)公司車流徑路與編組計劃情況Tab.1 Wagon flow path and marshalling plan from Huaihua West Fulcrum to China Railway Beijing Group Co., Ltd. and China Railway Zhengzhou Group Co., Ltd.

此外，對于雙向編組站而言，由于其擁有上下行2個改編系統(tǒng)，且均是按照方向別進(jìn)行設(shè)置的，因此解決車站內(nèi)折角車流[9]的改編，通常的辦法就是從一個改編系統(tǒng)轉(zhuǎn)到另一個改編系統(tǒng)。但部分編組站，如柳州南站，為雙向三級六場編組站，缺少交換場；再如株洲北站，雖為三級七場縱列式布局，但由于站場條件限制，下行并未與交換場連接，對交換車流的處理較為困難。在實(shí)際組織中，相鄰編組站盡可能為站場條件不足的編組站開行上、下行2個系統(tǒng)的到達(dá)列車，使折角車流轉(zhuǎn)化為順向車流，也會造成車流徑路與編組計劃的不匹配情況發(fā)生。

3.3 其他影響因素

（1）管內(nèi)部分統(tǒng)籌考慮。以馬皇站為例說明，從柳州南、黎塘、南寧南站進(jìn)沿海的車流，到馬皇站后，均需要分欽州港、防城港2個方向重新集結(jié)，在大大增加馬皇站工作量的同時，也造成柳州南、黎塘、南寧南站的重復(fù)作業(yè)。因此，在實(shí)際組織中，中國鐵路南寧局集團(tuán)有限公司要求進(jìn)沿海的車流，均集中到南寧南站完成所有中轉(zhuǎn)作業(yè)，導(dǎo)致了車流徑路與編組計劃的不匹配，管內(nèi)部分統(tǒng)籌考慮造成的不匹配情況如圖7所示。該情況在制定編組計劃細(xì)分組號時已有體現(xiàn)，但所涉及線路均屬于管內(nèi)部分，鐵路局集團(tuán)公司自行掌握，只需報備國鐵集團(tuán)。

圖7 管內(nèi)部分統(tǒng)籌考慮造成的不匹配情況Fig.7 Mismatches caused by regional overall considerations

（2）車流徑路與編組計劃的調(diào)整是一個復(fù)雜的過程，是不斷執(zhí)行、反饋、優(yōu)化的過程。車流徑路與編組計劃調(diào)整不同步，各鐵路局集團(tuán)公司編組計劃調(diào)整不同步，新線開通或地方鐵路回歸國有后，編組計劃未及時調(diào)整，也會導(dǎo)致局部路網(wǎng)、局部時間段車流徑路與編組計劃不匹配的情況發(fā)生。

（3）因施工改造等原因，鐵路局集團(tuán)公司編組計劃臨時調(diào)整，而相應(yīng)的車流徑路未調(diào)整，造成局部編組計劃與車流徑路不匹配?；蚴┕じ脑焱戤吅?，既有運(yùn)輸組織模式已經(jīng)形成，編組計劃未能及時調(diào)回，導(dǎo)致不一致。

（4）車流徑路、編組計劃表述較復(fù)雜，掌握困難[10]，比如XXXX以東、XXXX以北等，尤其在車流徑路調(diào)整初期，現(xiàn)場人員對此的理解不完全一致，形成局部時間、局部區(qū)域編組計劃與車流徑路不一致。隨著車流徑路、編組計劃調(diào)整，最終趨于一致。

4 結(jié)束語

車流徑路是合理運(yùn)用路網(wǎng)整體運(yùn)輸能力，降低客戶物流成本的重要內(nèi)容。列車編組計劃與車流徑路的不統(tǒng)一，造成實(shí)際生產(chǎn)中違編違流必占其一的情況發(fā)生，影響貨運(yùn)市場經(jīng)營績效管理，制約貨運(yùn)經(jīng)營與實(shí)際運(yùn)輸生產(chǎn)的緊密銜接。路網(wǎng)能力與運(yùn)量不適應(yīng)、軸輻式運(yùn)輸組織模式，是造成編組計劃與車流徑路不匹配的主要原因，鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，牽一發(fā)而動全身，多批車流徑路的調(diào)整對具體到某一個分界口、技術(shù)站、區(qū)段車流的變化有綜合疊加的效果，此外還需要考慮地方鐵路車流變化的影響。研究車流徑路發(fā)到域識別與自動生成技術(shù)，加強(qiáng)車流徑路和編組計劃的數(shù)字化融合，構(gòu)建大數(shù)據(jù)綜合評價反饋機(jī)制，對實(shí)現(xiàn)車流徑路與編組計劃的協(xié)同優(yōu)化具有重要意義。