车辆段入线调车算法研究

2010-08-08 08:42范新龙张欣亮史新伟
铁路计算机应用 2010年9期
关键词:股道调车用例

范新龙,张欣亮,史新伟

(1.西安铁路职业技术学院,西安 710014;2.西安铁路局,西安东车辆段,西安710608)

目前,车辆段自动化入线调车存在许多问题,人工过程很容易理解和实现的问题,用自动化方式则较为复杂,考虑到通用性,决定采取一次一辆的方式进行调车,即根据从图像化界面得到的调车信息及机车所在的位置,每次从所选的股道取一车辆,根据车辆中所含的调车信息,将此车调至相应的股道,如此产生的调车序列不能作为实际的入线计划,须进行优化处理。优化方法在实现时有许多优势:(1)可以有多种组合,便于提取最优组合使用。(2)可以根据调车线的长度合并数据,在调车线较短的车辆段使用尤能体现其优点。在实际使用中,可根据车辆源(源)、维修台位(目的)或两者结合使用相应的算法,本文主要研究车辆源调车算法。

1 两个概念

1.1 定位调车

所谓定位调车,就是指定待修车辆调入指定的待修台位,对某些有特殊需要的车辆进行这类调车操作,在图形化调车系统中,定位调车通过直接拖动待修车辆到维修台位上得到调车信息。

1.2 定性调车

定性调车只指示出待修车辆将进行什么样的维修操作(段修、厂修、洗罐等)而不指定具体的维修台位,在图形化调车系统中,通过设定待修车辆的调车性质得到调车信息,在下面的算法中,许多情况是针对这种调车方式进行的。

2 用例

这里的用例指的是车辆源调车过程产生的数据,主要用于说明算法,分基本用例和扩展用例两类。基本用例反映了采用车辆源调车的最原始数据,扩展用例是对基本用例进行部分优化后的结果,主要用于说明算法优化。在下面的分析中,S表示待调的源车辆及股道;D表示目标台位股道及车辆。由于合并算法可以看作是将相邻两次调车信息进行合并,所以用A、C分别表示第N次和第N+1次牵出股道名称,B、D表示第N次和第N+1次的推入股道名称,m、n表示每次牵出或推入的车辆数。

2.1 基本用例

基本用例接近原始调车数据,当m、n为1时(每次牵出和推入的车辆数为1),即为原始数据;如果m、n不为1,则是优化过程中的数据。

……第n钩

上例中,A + m 和B-m 表示从股道A中牵出m辆车辆,推入目的股道B中,C+n和 D-n同上,只是下一钩的操作。当m、n为1时,表示在没有优化情况下的调车过程,即每次从待调股道牵出一辆车并将其推入目标轨道。

2.2 扩展用例

上述过程中,如果不进行优化,则可能造成调车钩数过多,扩展用例则是将基本用例中可以合并的项目进行合并处理,处理后的结果可以减少调车计划中的钩数,这个结果更接近于实际的入线计划。

(A1股道牵出m1辆,A2股道牵出m2辆,……)

(将n1辆推入B1股道,n2辆推入B2股道,……)

这4项中的n可以不相等,即牵出的车辆可能与推入的车辆不等。

基本用例可以看成为扩展用例的特殊形式,本文的优化算法将主要讨论扩展用例的算法,但因为基本用例的特殊性,有些算法在基本用例中会有其特殊点。另外基本用例的引入也便于对本文的理解。

3 优化算法

优化算法主要用于将原始数据进行优化处理,得到比较合理且最优的入线计划,其原则为:

(1)优化后,总钩数比优化前少。

(2)钩数相同的情况下,调车线所需长度短。

原始的牵出和推入的顺序为ABCD,即一次牵出(A)、一次推入(B),再一次牵出(C)和一次推入(D),优化处理后则为先做两次连续牵出(AC或CA)、再作两次推入(BD或DB),注意这种操作有先后顺序的要求。

由于优化过程实际上是根据各种条件,对现有钩数进行合并,所以也称此为“合并律”,根据合并方式,合并律主要有CABD律和ACDB律两种合并方式(CABD和ACDB表示牵出和推入的顺序)。

3.1 CABD律

3.2 ACDB律

3.3 优化条件

以上的优化有诸多条件限制,除了台位不同的在合并时要注意台位位置先后外,车位的先后也很重要,上述过程中可以看到对“出”、“入”的顺序有调整,在定位调车时,由于车台位已经指定,合并后必须能够到达指定台位位置,对定性调车而言,要注意的一个很重要的原则就是合并时,“出”位一定要在“入”位前。

通过实践分析总结,上面两种合并律的执行条件如下:

If ((A1=Cn) and (An=C1)) then ;源全同,A、C为牵出

if (B1<>Dn) and (Bn<>D1) then ACDB ;目标全不同 B、D为推入

if (B1=Dn) and (Bn=D1) then ACDB ;目标全同

if (B1=Dn) and (Bn<>D1) then ACDB; 目标前同

if (B1<>Dn) and (Bn=D1) then CABD ;目标后同

end;

if (A1<>Cn) and (An<>C1) then ;源全不同

if (B1<>Dn) and (Bn<>D1) then do nothing;源全不同,目标全不同

if (B1=Dn) and (Bn=D1) then CABD;源全不同,目标全同

if (B1=Dn) and (Bn<>D1) then ACDB ;源全不同,目标前同

if (B1<>Dn) and (Bn=D1) then CABD;源全不同,目标后同

end;

if (A1=Cn) and (An<>C1) then;源前同

if (B1<>Dn) and (Bn<>D1) then CABD;源前同,目标全不同

if (B1=Dn) and (Bn=D1) then CABD;源前同,目标全同

if (B1=Dn) and (Bn<>D1) then do nothing;源前同,目标前同

if (B1<>Dn)and (Bn=D1) then CABD;源前同,目标后同

end;

if (A1<>Cn) and (An=C1) then;源后同

if (B1<>Dn) and (Bn<>D1) then ACDB;源后同,目标全不同

if (B1=Dn) and (Bn=D1) then ACDB;源后同,目标全同

if (B1=Dn) and (Bn<>D1) then ACDB;源后同,目标前同

if (B1<>Dn) and (Bn=D1) then do nothing;源后同,目标后同

end;

3.4 特殊情况

当N和N+1调车数量均为1时(基本用例情况,m、n都为1),根据基本用例对上述算法优化:

当A = C并且B = D,两次牵出股道号相同、推入股道号相同。

S:A+(m+n)

D:B-(m+n))

当A=C 并且 B<>D (ACDB律)

S: A+(m+n)

D: D-n

B-m

当A<>C 并且 B=D (CABD律)

S: C+n

D: A+m

B-(m+n)

4 结束语

调车源分析算法可以解决部分车辆段入线计划自动生成问题。为了得到最优的调车方案,该法利用了轨道的全排列,当待调车辆来自多个轨道时,其运算次数达到N!(N为待调车辆轨道数),通过对这些比较,得到最佳的源股道排列顺序。由于该法所需时间较长,有些情况下还不能得到最优方案,又进行了目标算法分析,这种算法将在“车辆段入线调车目的台位分析算法研究”予以介绍。这两种算法的联合使用,能解决大部分的自动生成入线调车计划中存在的问题。

[1] 胡思继. 铁路行车组织[M] . 北京:中国铁道出版社,2002.

[2] 步文亮,王洪昆,刘光涛. 车辆段调车作业全过程自动化的研究与实现[J] . 铁道机车车辆,2007(6).

[3] 冯俊杰. 铁路运输基本技能训练[M] . 北京:中国铁道出版社,2003.

[4] 西安铁路局西安东车辆段调度科文件.厂段修车辆入库前预检及调车作业规定[S] . 2008,7.

[5] 西安铁路局西安东车辆段调度科文件. 段内各线路存车数量及规定[S] . 2009,7.

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