鐵路客運站調機運用研究綜述

唐澤(呼和浩特鐵路局集寧機務段呼和技術室)

鐵路客運站調機運用研究綜述

唐澤
(呼和浩特鐵路局集寧機務段呼和技術室)

摘要:調機工作是鐵路運輸生產的基本環節，其質量直接關系著到發線的占用、車底出入庫、客技線的占用及列車的正點到發，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的需要，起著十分重要的作用。依次對鐵路旅客運輸的含義、國外調機運用研究的現狀、國內鐵路技術站和客運站調車機車運用優化等進行了綜述，并在此基礎上，對鐵路客運站調機運用的研究方向進行了簡單分析。

關鍵詞:鐵路;客運站;調機;技術站

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量如圖1所示，2004～2011年的全國鐵路范圍內完成的旅客發送數量如圖2所示。由圖1和圖2可以看出，在此8年內的旅客發送數量是逐年增加的，而由于現代旅客列車均采用新材料和技術等，生產成本變得高昂等原因，每年客車車輛購置數量卻不可能相應的滿足增加的要求，而是波動比較大。在有限旅客列車的數量下，來承載數量逐年增加的旅客，按照傳統的方法決不能完成運輸生產任務，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節的效率來改善目前的現狀，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量

圖2　2004～2011年的全國鐵路完成的旅客發送數量

2　研究現狀綜述

目前，就調機運用優化方面國內外學者的研究，大多數在技術站領域，且在其領域中主要研究列車車流的分配問題，解決技術站的調機運用優化問題都是通過推算列車車流為基礎。而鐵路大型客運站的調機運用與技術站的調機運用問題區別較大，在鐵路大型客運站的調機運用中主要是在研究取送列車車底出入庫的內容?？墒?，就從圖書資料文獻的研究查閱來看，相關鐵路大型客運站調機運用的優化研究少之又少。以下是國內外關于調機運用的研究現狀與進展的綜述。

2．1國外研究現狀與進展

國外關于調機運用的研究，從二十世紀八十年代至今，對其相關研究資料進行搜集以及在外文數據庫中檢索，但可查的此類研究文獻資料寥寥無幾，研究的領域還主要涉及的是編組站的調機運用，非鐵路大型客運站的調機運用。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的區別，尤其像美國、法國、日本等國家的鐵路作業量本來就不大，調車作業也相對簡單的多，對提高客運站調機作業效率，主要是通過科學研究先進的調車設備的方式來解決的。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。對車站調度作業計劃研究，著重從數學、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計劃進行了優化研究，Yager等針對鐵路技術站三級三場調車系統作業中解體順序的確定做了一定的研究，Gainic等結合路網上進路、編組計劃用時空網絡法建立模型，Keakon對鐵路運輸計劃的優化研究，并從路網上幾個不同站間相互協調作業的觀點出發，建立0 －1規劃模型等。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的區別且研究又主要集中在編組站領域，無法將其研究成果直接運用到客運站調機作業計劃優化。

2．2國內研究現狀與進展

國內關于調機運用的相關研究尚未成熟，目前的研究主要有以下幾個方面的內容。

(1)鐵路技術站調車機車運用優化研究成果

根據既有研究關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)。

李文權和杜文通過分析運用調機時區集合上的偏序結構特點，將偏序集合的全序分解運用到調機運用問題，利用

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

徐杰等在考慮了調機時區集合后，建立了調機運用模型，并將著色圖論運用到調機運用問題上，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機運用問題上，將其轉化為不同開工和完工時間窗口的單機調度問題，以晚點列車數量最小為目標函數，構造了調機運用模型，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機時間段，分析作業環境隨機因素的特點，運用劃分時間片的方法，對待作業車列占用調機的時間進行了劃分，建立了相關模型，設計了混合智能算法(Hybrid intelligent algorithm)來求解待作業車列的作業順序安排調機。

(2)鐵路客運站調車機車運用優化研究成果

有關調車機車運用優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，在調機運用中以列車晚點數最小和調機的均衡使用為目標，構造了車底取送模型。然后運用排序思想和兩階段法(Two－phase method)，結合松弛算法(Relaxation algorithm)，提出了車底作業計劃的原始算法以及基于4種解改進優化策略的調整優化算法。

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

陳彥等在調機運用中以調機作業接續時間和接續里程最少為目標，建立了調機作業指派模型，設計了該模型的模擬退火算法來解決該問題。

3　研究方向

由于客運站的作業計劃是到發線、咽喉區、調機運用等子系統協調作業的結果，調機取送車底計劃確定了列車占用到發線、客技線的起止時間，是協調各個子系統的重要因素。因此，在客運站的調機運用計劃中，不僅要考慮調機計劃本身的優化問題，還應考慮調車機車協調作業的到發線使用和咽喉區的干擾問題。既有研究中僅僅有很少成果在考慮鐵路客運站的問題時，對調車機車運用、到發線使用、咽喉區視為三個獨立的子系統進行考慮，然后對三個子系統協調處理解決鐵路客運站問題。在鐵路客運站調機運用的實際問題當中，各子系統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調的子系統以方便其他子系統的工作，而既有研究均未考慮以調機計劃本身優化為軸心，兼顧到發線的使用和咽喉區的干擾問題對調機運用進行全面優化。

4　結論

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

參考文獻:

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

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

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

［6］呂紅霞．鐵路大型客運站作業計劃智能編制的優化技術和方法研究［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機運用優化［D］．中南大學博士學位論文．2010．

作者簡介:唐澤(1988－)，男，甘肅東鄉人，助理工程師。

收稿日期:2015－01－10