编组站作业协调性计算及改善

周立新，刘晓东

（同济大学 交通运输工程学院，上海201804）

协调性是系统、事物或工作之间的相互协作、相互配合程度的度量。一般来说，需要进行协调的系统往往包含若干个相互矛盾或冲突的子系统。铁路编组站以列车改编作业为主，通常车流需要经历“到达技术检查—驼峰解体—牵出线编组—出发技术检查—发车”等数个作业环节。对于每个作业环节而言，因设备（如驼峰作业方式）或人员（如列检组）配备数量的不同，各作业环节设备（或人员）的工作负荷强度存在差异，各作业环节的协调性也不同。

1 协调性与协调度

对于铁路编组站，铁路不均衡运输主要表现为编组站货物列车到发时刻分布不均。这种时空的波动性，造成货物列车在不同时段相对集中到达或出发，不仅区间通过能力利用不均衡，还会导致编组站阶段性能力紧张，列车中转时间延长。

协调度是在特定的条件下，对一种状态的协调性度量。铁路编组站一个大系统，由多个作业子系统组成。系统的协调度是衡量各子系统之间以及系统与外部环境之间协调关系的指标。车站能力的协调度是指对车站设备系统各作业环节间协调性的度量。

2 协调度计算方法

任何时间段，各作业环节设备（或人员）的能力利用水平，不能超越该设备（或人员）可提供的最大服务能力，也不会因作业量过低，造成设备（或人员）服务能力的浪费。

设该编组站作业系统共有n个作业环节，第j个作业环节的设计能力为Nj；计算的周期为T（小时）；分为m个计算间隔；在第i个计算间隔Δti（i＝1，2，…，m）里，实际作业需求为xij；cij为第i计算间隔第Cm×n′个作业环节的协调度状态。对于Δti中计算间隔cij＝f（xij，Nj）。cij变量值约定如下:

1）cij＝1，表示第i仿真间隔第j个作业环节能保证车站作业无延误地进行，作业环节之间的能力此时是协调的。

2）cij＝0，表示第i仿真间隔第j个作业环节出现了能力极不协调状况:车站实际作业需求过大，引起车站堵塞；车站设备极度空闲，能力虚靡过度。

对于第i个计算间隔、第Cm×n′个作业环节，该作业环节的能力协调度cij可按式（1）计算

式中:xij为第i个仿真间隔，第j个作业环节的作业需求量；Nj为第j个作业环节的设备（或人员）在计算周期T内的服务能力；α空费j为第j个作业环节协调性的最大允许空费系数。

本次计算均取0.5，即当作业需求低于能力使用水平的50%时，能力虚糜。

由式（1），可以计算得出两类不协调的结果:

1）能力虚糜不协调性。当Nj（1－α空费j）／m＞xij时，表示第j个作业环节的设备（或人员）服务能力在第i个时段过于空闲，被认为不协调，cij＝0。

2）能力超负荷不协调性。xij＞Nj／m时，表示第j个作业环节的设备（或人员）在第i个时段作业过于繁忙，也被认为不协调，被认为不协调，cij＝0。

为此，针对车站不同阶段的车、列流及车站作业组织情况，可以分阶段（仿真间隔）确定车站能力的协调值cij＝0或1的值（i＝1，2，…，m，j＝1，2，…，n）。从而得到一个m行n列的矩阵为

图1 向塘西编组站布置示意图

根据编组站作业流程，将有调作业列车的程序历程划分为“到检—解体—编组—发检—发车”共5个工作环节，用j＝1，2，…，5表示。计算周期T取一昼夜24h，计算间隔取1～3h，则m＝24～8。

由矩阵Cm×n可计算得到

1）第Cm×n′个作业环节的协调度为

2）整个车站作业的协调度为

3 向塘西站典型日作业协调性分析

3.1 向塘西编组站作业动态

向塘西编组站是京九线上最大的、双向三级七场式路网性编组站（见图1）。向塘西站上下行系统分工明确，因此，需要系统分别计算协调性指标。由于衔接4个方向，车流波动较大，特选取2012－11共4周的车站技术作业大表资料，分析得到该站典型日的站内作业动态情况。若以3h为统计时间间隔，统计得到的向塘西编组站分时段的“到—解—编—发”各作业环节的作业动态如表1所示。

表1 向塘西站典型日到达车流表 列

3.2 上下行系统作业协调度

案例将典型日分为8个时段、5个作业环节，即m＝8，n＝5。根据式（1）、式（2）得到上下行系统的作业协调度矩阵为

由式（3）及式（5）、式（6）得到:

向塘西站上行系统各作业环节的协调度分别为0.25、0.25、0.50、0.38、0.38。

向塘西站下行系统各作业环节的协调度分别为0.63、0.38、0.50、0.50、0.75。

根据编组站作业特点与要求，定义的车站作业协调等级如表2所示。

表2 车站作业协调等级表

显然，对比表2，向塘西站的作业系统协调性不够理想，具体原因分析如下:

1）与下行相比，在典型日作业负荷水平（日接发列车123列）条件下，向塘西编组站上行系统因为到发线、列检组配备能力均略低，到发作业环节的协调性不如下行系统；上行系统的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ场共配备了3组列检组，在某些时段，列检组易发生忙闲不均现象。一旦有列车密集到、发时，列检组则应接不暇，等待列检作业不可避免。

2）按典型日作业负荷水平（日接发列车114列）推算，向塘西编组站下行系统作业环节不协调主要制约在驼峰的头、尾部解、编作业能力不足（协调度低于0.4），其中驼峰解体能力（47.9列／日）紧张更是重中之重；下行系统的到达和出发列检作业虽然处于协调域中，协调度为0.6～0.8，说明因向塘西编组站车列流的不均衡到发的波动性，在各作业时段，忙闲不均现象较为明显，有2个时段超负荷工作，有3个时段列检能力虚糜；下行系统出发能力利用不足（协调度—失调），主要是因接续车流不足造成。

3.3 全站作业协调度

按式（3）、式（4）及式（5）、式（6）计算得到的全站典型日上下行系统各环节的协调度如表3所示。显然向塘西编组站的总体协调性也不佳，下行系统协调性高于上行系统。既使在非饱和作业负荷的“典型日”列流量条件下，上、下行系统整体基本处于不协调状态。面对时段波动明显的车、列流，向塘西编组站各作业环节处理能力有限。某一个前端作业环节“超劳”，造成作业延误，会传递给后端的作业环节，引发全站作业节奏的紊乱，给车站作业组织带来极不利的影响。

表3 向塘西编组站协调度计算结果

4 改善车站作业协调性的措施

4.1 优化车流组织

向塘西站整体作业能力几经改造有较大幅度提升，而车站作业协调差的最重要原因是车流出入均衡性差。因此需要做到以下几点:

1）严格执行列车编组计划，按图行车，减少违编列车对运输均衡性的影响。

2）提高调车作业计划的编制质量，安排好调车场驼峰和编尾牵出线作业，争取出发列车一次编成；采取措施提高驼峰解体能力，使其不小于到达场通过能力。

3）当车流接续不佳时，出现两次编组时，应做好调车计划的衔接，减少调机（牵出线）设备的等待时间。

4.2 改进联劳协作，形成合力优势

强化（车）站／机（务）／（车）辆间的联劳协作与考核制度，充分发挥三家合署办公的优势，减少设备与人员作业能力阶段性使用不均及作业延误。主要改进措施有:

1）站—机方面:合理安排调机入段的整备时间，在交接班期间，至少应保证调车场的头、尾各有一台调车机车能继续作业，杜绝调机过早停轮等待交接班现象；及早与机调联系，提前安排本务机出段，以保证出发列车能按点开车。

2）站—车方面:重点抓好列车在站的列检工作组织。一方面，出发列检工作组的作业负荷应控制在0.75以下，以留有必要的列检能力应对阶段性的列车到、发密集需要；另一方面，坚持列检组的“预通知、提前上道”制度，对于无改编中转列车和自编出发列车，技术检查时间应严格控制在35min和25min以内。对于自编始发列车要保证不因待检原因而延误列车及时出发。

4.3 提高驼峰有效作业能力，消除作业环节中主要的不协调因素

由表3可知，下行系统驼峰的解体作业环节的协调度仅为0.04，协调性极差。一般点连式自动化峰解体能力为70列／日左右，而向塘西站上、下行系统驼峰却仅为其70%～80%。为此应该做好以下两点。

1）改进设备系统。调研发现下行驼峰第二制动位出口速度采用15km／h的“定速出口”控制方式，严重限制了驼峰作业能力的正常发挥，需要调整、提高至25km／h为宜。

2）减少折角车流二次上峰的重复解体数量，以提高驼峰作业能力的有效发挥。

4.4 及早增补预留线路

2013年9月底，向（塘）莆（田）客货共线快速铁路开通运营，成为中国中部地区沟通东南沿海的又一条快捷的大能力运输通道。显然，向塘西编组站的货运业务作业量又会有所增加，下行系统作业的压力会再度增加。从车站作业协调性和可靠性要求考虑，及早启动车站上、下行系统的预留线的增补工程也是十分必要的。

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