不确定条件下新港编组场发往燕郊站货车集结参数仿真研究
2014-10-11 08:28王亮亮
中国高新技术企业 2014年21期
摘要：在货车的编组作业过程中，集结是不可避免且耗时较长的一个环节。货车集结时间是货车在编组站上停留时间的一个重要组成部分，且占有很大比重，根据我国部分主要编组站的统计，一般约占改编作业总时间的40%～50%，而货车集结参数是影响货车集结时间的主要参数。研究不确定条件下货车集结参数，对确定货车集结时间、编组计划以及车流组织理论研究有一些启发作用，同时使车流组织的研究更加科学合理。
关键词：不确定条件；货车集结；集结参数；仿真建模；编组计划；车流组织
中图分类号：U294 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）31-0021-03
1 系统仿真的背景、原因和意义
1.1 系统仿真的必要性
铁路运输在我国国民经济中占据主导地位，对保障社会需求和经济快速发展起着关键作用。随着我国经济的高速发展，人们对铁路客货运输的时间和质量提出了更高的要求。在我国，客运列车是按运行图发车，除天气原因和不可预测因素外，几乎是正点发车、正点到站。但货运列车运行图的兑现率却不高：一是由于我国铁路线运能紧张，为了保证客运列车的正点率，货运列车经常需要停站让线；二是现行编组站货车采用定编集结模式，在集结车辆未达到定编要求时，即使到了运行线规定的发车时间也不能发车，无法保证按图行车。
1.2 系统仿真的意义
货车集结是铁路编组站技术作业的重要组成部分，货车集结时间是编制列车编组计划所需的一个重要因素，而从参考文献[1]可知，货车集结车小时决定于货车集结参数c和车列的编成辆数m。由于列车编组计划是运输计划和列车运行图之间的重要联系环节，是编制列车运行图的基础。研究编组站货车集结参数，对确定编组站货车集结时间以及编组站能力的计算和利用、合理配置运输设备、改进编组站工作组织具有重要的意义，进而为车站列车编组计划和列车运行图一体化编制提供科学依据，从而实现运输生产过程组织管理的整体优化。
2 系统研发的内容、方法
在了解编组站集结参数的基本概念和货车集结参数的前提下，以2014年4月11日至2014年4月17日塘沽站新港编组场集结的发往燕郊站的粮食列车车组大小、到达间隔时间和发车时间数据为基础，在定编集结模式的条件下分析了集结过程的规律；以货车集结过程为研究对象，利用Simio仿真软件，建立编组场货车集结的概念模型和逻辑模型；对货车集结参数进行仿真，并根据仿真结果与站细对比验证模型仿真的有效性，得出结论和建议。
3 仿真模型系统的功能及特点
3.1 货车集结概念模型
在模型中，列车到达间隔时间和列车车组大小的数据通过现场统计所得到，并利用数理统计方法确定其分布规律：燕郊站方向列车到达间隔时间服从14+EXPO（45）的负指数分布，车组大小服从0.5+EXPO（7）的负指数分布。
3.2 基于Simio的货车集结逻辑模型
以新港编组场发往燕郊站方向的货车集结过程为例进行逻辑模型分析
在图3中各模块为赋值和判定模块，如：Assign模块为赋值模块，在燕郊去向的货车集结过程中Assign1模块定义了列车车组大小变量a的分布表达式0.5+EXPO（7）；Assign2模块定义了编组站当前的车数CurrentNumber=CurrentNumber+a；Assign3模块定义了当判定条件为真的情况下编组站当前的残存车数CurrentNumber=CurrentNumber-b；Assign5为能力释放模块，表示集结的货车辆数达到定编要求后，使货车进入发车准备状态。Decide模块为判断模块，即Decide1定义每次到达的货车数在某一个区间内（即在到达车数的最大与最小之间）；Decide2定义货车编成辆数b=40才准许准备发车作业，否则继续集结。
同样，Assign6模块为能力释放模块，表示集结的货车辆数达到定编要求后，使货车进入发车准备状态，Decide模块为判断模块，定义集结完成出发前的货车辆数为定编辆数b。
4 新港编组场货车集结参数的仿真分析
4.1 基本参数设置
在货车集结过程的逻辑模型中，仿真变量为列车车组大小和列车到达间隔时间这两个随机分布变量。通过对新港编组场的实地调研及对调研数据的数理统计分析，得到表1的仿真参数。
通过对仿真模型的设置，使得模型对燕郊方向为期7天的货车集结过程进行10次仿真模拟，将所得到货车集结时间t集（单位：小时）这一指标与塘沽站出发车次计划表2进行对比分析，各个方向的发车列数n和实际货车集结时间t集这两个指标如下：
通过表4可以得出：（1）模型仿真的集结参数c与站细查定的参数相差不大，最大误差3.6689%，误差百分比均控制在5%之内；（2）通过仿真模型与公式计算法的比较分析，可以得出仿真模型能更系统得出各个去向的集结参数，公式计算法较复杂，在不确定条件下，当车组大小和到达时间间隔难以详细统计的情况下，相比仿真模型法，公式计算法的误差较大；（3）通过比较分析验证了仿真模型的正确性和可靠性；（4）建议编组站可以考虑采用仿真模型法来获得货车集结参数。
5 结语
本文在熟练掌握数理统计的相关理论知识的前提下，确定了数据样本的概率分布表达式，并基于Simio仿真软件，对燕郊站去向的货车集结过程进行了模拟仿真，建立了货车集结的仿真模型，对货车集结时间做出了相关的分析，从而为塘沽站新港编组场提出了相关的决策依据，有利于进一步提高车站的货车运用效率，改善货运服务质量。
本文虽然确定了车组大小和到达间隔时间的概率分布，并将其输入到仿真模型中进行实际运行，但概率的分布以及运行的结果并不是十分精确，中间的环节仍有待进一步细化和完善。这样就有必要在定点集结模式的条件下，对编组站货车集结规律进行更加深入的研究。
参考文献
[1] 彭其渊，王慈光.铁路行车组织[M].北京：中国铁道出版社，2007.
[2] 李建文.铁路编组站货车集结模式的研究[J].铁道运输与经济，2004，（3）.
[3] 王慈光.货车集结参数的研究[J].西南交通大学学报，2006，（7）.
[4] 王慈光.运输模型及优化[M].北京：中国铁道出版社，2004.
[5] 王慈光.描述简单货车集结过程的群论模型[J].铁道学报，1994，（3）.
[6] 李建文.铁路编组站货车集结理论研究[D].北方交通大学，2001.
[7] 蔡金晶.不确定条件下货车集结规律及集结时间研究[D].西南交通大学，2010.
作者简介：王亮亮（1988-），男，甘肃人，北京铁路局塘沽站助理工程师，研究方向：铁路运输与组织。
摘要：在货车的编组作业过程中，集结是不可避免且耗时较长的一个环节。货车集结时间是货车在编组站上停留时间的一个重要组成部分，且占有很大比重，根据我国部分主要编组站的统计，一般约占改编作业总时间的40%～50%，而货车集结参数是影响货车集结时间的主要参数。研究不确定条件下货车集结参数，对确定货车集结时间、编组计划以及车流组织理论研究有一些启发作用，同时使车流组织的研究更加科学合理。
关键词：不确定条件；货车集结；集结参数；仿真建模；编组计划；车流组织
中图分类号：U294 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）31-0021-03
1 系统仿真的背景、原因和意义
1.1 系统仿真的必要性
铁路运输在我国国民经济中占据主导地位，对保障社会需求和经济快速发展起着关键作用。随着我国经济的高速发展，人们对铁路客货运输的时间和质量提出了更高的要求。在我国，客运列车是按运行图发车，除天气原因和不可预测因素外，几乎是正点发车、正点到站。但货运列车运行图的兑现率却不高：一是由于我国铁路线运能紧张，为了保证客运列车的正点率，货运列车经常需要停站让线；二是现行编组站货车采用定编集结模式，在集结车辆未达到定编要求时，即使到了运行线规定的发车时间也不能发车，无法保证按图行车。
1.2 系统仿真的意义
货车集结是铁路编组站技术作业的重要组成部分，货车集结时间是编制列车编组计划所需的一个重要因素，而从参考文献[1]可知，货车集结车小时决定于货车集结参数c和车列的编成辆数m。由于列车编组计划是运输计划和列车运行图之间的重要联系环节，是编制列车运行图的基础。研究编组站货车集结参数，对确定编组站货车集结时间以及编组站能力的计算和利用、合理配置运输设备、改进编组站工作组织具有重要的意义，进而为车站列车编组计划和列车运行图一体化编制提供科学依据，从而实现运输生产过程组织管理的整体优化。
2 系统研发的内容、方法
在了解编组站集结参数的基本概念和货车集结参数的前提下，以2014年4月11日至2014年4月17日塘沽站新港编组场集结的发往燕郊站的粮食列车车组大小、到达间隔时间和发车时间数据为基础，在定编集结模式的条件下分析了集结过程的规律；以货车集结过程为研究对象，利用Simio仿真软件，建立编组场货车集结的概念模型和逻辑模型；对货车集结参数进行仿真，并根据仿真结果与站细对比验证模型仿真的有效性，得出结论和建议。
3 仿真模型系统的功能及特点
3.1 货车集结概念模型
在模型中，列车到达间隔时间和列车车组大小的数据通过现场统计所得到，并利用数理统计方法确定其分布规律：燕郊站方向列车到达间隔时间服从14+EXPO（45）的负指数分布，车组大小服从0.5+EXPO（7）的负指数分布。
3.2 基于Simio的货车集结逻辑模型
以新港编组场发往燕郊站方向的货车集结过程为例进行逻辑模型分析
在图3中各模块为赋值和判定模块，如：Assign模块为赋值模块，在燕郊去向的货车集结过程中Assign1模块定义了列车车组大小变量a的分布表达式0.5+EXPO（7）；Assign2模块定义了编组站当前的车数CurrentNumber=CurrentNumber+a；Assign3模块定义了当判定条件为真的情况下编组站当前的残存车数CurrentNumber=CurrentNumber-b；Assign5为能力释放模块，表示集结的货车辆数达到定编要求后，使货车进入发车准备状态。Decide模块为判断模块，即Decide1定义每次到达的货车数在某一个区间内（即在到达车数的最大与最小之间）；Decide2定义货车编成辆数b=40才准许准备发车作业，否则继续集结。
同样，Assign6模块为能力释放模块，表示集结的货车辆数达到定编要求后，使货车进入发车准备状态，Decide模块为判断模块，定义集结完成出发前的货车辆数为定编辆数b。
4 新港编组场货车集结参数的仿真分析
4.1 基本参数设置
在货车集结过程的逻辑模型中，仿真变量为列车车组大小和列车到达间隔时间这两个随机分布变量。通过对新港编组场的实地调研及对调研数据的数理统计分析，得到表1的仿真参数。
通过对仿真模型的设置，使得模型对燕郊方向为期7天的货车集结过程进行10次仿真模拟，将所得到货车集结时间t集（单位：小时）这一指标与塘沽站出发车次计划表2进行对比分析，各个方向的发车列数n和实际货车集结时间t集这两个指标如下：
通过表4可以得出：（1）模型仿真的集结参数c与站细查定的参数相差不大，最大误差3.6689%，误差百分比均控制在5%之内；（2）通过仿真模型与公式计算法的比较分析，可以得出仿真模型能更系统得出各个去向的集结参数，公式计算法较复杂，在不确定条件下，当车组大小和到达时间间隔难以详细统计的情况下，相比仿真模型法，公式计算法的误差较大；（3）通过比较分析验证了仿真模型的正确性和可靠性；（4）建议编组站可以考虑采用仿真模型法来获得货车集结参数。
5 结语
本文在熟练掌握数理统计的相关理论知识的前提下，确定了数据样本的概率分布表达式，并基于Simio仿真软件，对燕郊站去向的货车集结过程进行了模拟仿真，建立了货车集结的仿真模型，对货车集结时间做出了相关的分析，从而为塘沽站新港编组场提出了相关的决策依据，有利于进一步提高车站的货车运用效率，改善货运服务质量。
本文虽然确定了车组大小和到达间隔时间的概率分布，并将其输入到仿真模型中进行实际运行，但概率的分布以及运行的结果并不是十分精确，中间的环节仍有待进一步细化和完善。这样就有必要在定点集结模式的条件下，对编组站货车集结规律进行更加深入的研究。
参考文献
[1] 彭其渊，王慈光.铁路行车组织[M].北京：中国铁道出版社，2007.
[2] 李建文.铁路编组站货车集结模式的研究[J].铁道运输与经济，2004，（3）.
[3] 王慈光.货车集结参数的研究[J].西南交通大学学报，2006，（7）.
[4] 王慈光.运输模型及优化[M].北京：中国铁道出版社，2004.
[5] 王慈光.描述简单货车集结过程的群论模型[J].铁道学报，1994，（3）.
[6] 李建文.铁路编组站货车集结理论研究[D].北方交通大学，2001.
[7] 蔡金晶.不确定条件下货车集结规律及集结时间研究[D].西南交通大学，2010.
作者简介：王亮亮（1988-），男，甘肃人，北京铁路局塘沽站助理工程师，研究方向：铁路运输与组织。
摘要：在货车的编组作业过程中，集结是不可避免且耗时较长的一个环节。货车集结时间是货车在编组站上停留时间的一个重要组成部分，且占有很大比重，根据我国部分主要编组站的统计，一般约占改编作业总时间的40%～50%，而货车集结参数是影响货车集结时间的主要参数。研究不确定条件下货车集结参数，对确定货车集结时间、编组计划以及车流组织理论研究有一些启发作用，同时使车流组织的研究更加科学合理。
关键词：不确定条件；货车集结；集结参数；仿真建模；编组计划；车流组织
中图分类号：U294 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）31-0021-03
1 系统仿真的背景、原因和意义
1.1 系统仿真的必要性
铁路运输在我国国民经济中占据主导地位，对保障社会需求和经济快速发展起着关键作用。随着我国经济的高速发展，人们对铁路客货运输的时间和质量提出了更高的要求。在我国，客运列车是按运行图发车，除天气原因和不可预测因素外，几乎是正点发车、正点到站。但货运列车运行图的兑现率却不高：一是由于我国铁路线运能紧张，为了保证客运列车的正点率，货运列车经常需要停站让线；二是现行编组站货车采用定编集结模式，在集结车辆未达到定编要求时，即使到了运行线规定的发车时间也不能发车，无法保证按图行车。
1.2 系统仿真的意义
货车集结是铁路编组站技术作业的重要组成部分，货车集结时间是编制列车编组计划所需的一个重要因素，而从参考文献[1]可知，货车集结车小时决定于货车集结参数c和车列的编成辆数m。由于列车编组计划是运输计划和列车运行图之间的重要联系环节，是编制列车运行图的基础。研究编组站货车集结参数，对确定编组站货车集结时间以及编组站能力的计算和利用、合理配置运输设备、改进编组站工作组织具有重要的意义，进而为车站列车编组计划和列车运行图一体化编制提供科学依据，从而实现运输生产过程组织管理的整体优化。
2 系统研发的内容、方法
在了解编组站集结参数的基本概念和货车集结参数的前提下，以2014年4月11日至2014年4月17日塘沽站新港编组场集结的发往燕郊站的粮食列车车组大小、到达间隔时间和发车时间数据为基础，在定编集结模式的条件下分析了集结过程的规律；以货车集结过程为研究对象，利用Simio仿真软件，建立编组场货车集结的概念模型和逻辑模型；对货车集结参数进行仿真，并根据仿真结果与站细对比验证模型仿真的有效性，得出结论和建议。
3 仿真模型系统的功能及特点
3.1 货车集结概念模型
在模型中，列车到达间隔时间和列车车组大小的数据通过现场统计所得到，并利用数理统计方法确定其分布规律：燕郊站方向列车到达间隔时间服从14+EXPO（45）的负指数分布，车组大小服从0.5+EXPO（7）的负指数分布。
3.2 基于Simio的货车集结逻辑模型
以新港编组场发往燕郊站方向的货车集结过程为例进行逻辑模型分析
在图3中各模块为赋值和判定模块，如：Assign模块为赋值模块，在燕郊去向的货车集结过程中Assign1模块定义了列车车组大小变量a的分布表达式0.5+EXPO（7）；Assign2模块定义了编组站当前的车数CurrentNumber=CurrentNumber+a；Assign3模块定义了当判定条件为真的情况下编组站当前的残存车数CurrentNumber=CurrentNumber-b；Assign5为能力释放模块，表示集结的货车辆数达到定编要求后，使货车进入发车准备状态。Decide模块为判断模块，即Decide1定义每次到达的货车数在某一个区间内（即在到达车数的最大与最小之间）；Decide2定义货车编成辆数b=40才准许准备发车作业，否则继续集结。
同样，Assign6模块为能力释放模块，表示集结的货车辆数达到定编要求后，使货车进入发车准备状态，Decide模块为判断模块，定义集结完成出发前的货车辆数为定编辆数b。
4 新港编组场货车集结参数的仿真分析
4.1 基本参数设置
在货车集结过程的逻辑模型中，仿真变量为列车车组大小和列车到达间隔时间这两个随机分布变量。通过对新港编组场的实地调研及对调研数据的数理统计分析，得到表1的仿真参数。
通过对仿真模型的设置，使得模型对燕郊方向为期7天的货车集结过程进行10次仿真模拟，将所得到货车集结时间t集（单位：小时）这一指标与塘沽站出发车次计划表2进行对比分析，各个方向的发车列数n和实际货车集结时间t集这两个指标如下：
通过表4可以得出：（1）模型仿真的集结参数c与站细查定的参数相差不大，最大误差3.6689%，误差百分比均控制在5%之内；（2）通过仿真模型与公式计算法的比较分析，可以得出仿真模型能更系统得出各个去向的集结参数，公式计算法较复杂，在不确定条件下，当车组大小和到达时间间隔难以详细统计的情况下，相比仿真模型法，公式计算法的误差较大；（3）通过比较分析验证了仿真模型的正确性和可靠性；（4）建议编组站可以考虑采用仿真模型法来获得货车集结参数。
5 结语
本文在熟练掌握数理统计的相关理论知识的前提下，确定了数据样本的概率分布表达式，并基于Simio仿真软件，对燕郊站去向的货车集结过程进行了模拟仿真，建立了货车集结的仿真模型，对货车集结时间做出了相关的分析，从而为塘沽站新港编组场提出了相关的决策依据，有利于进一步提高车站的货车运用效率，改善货运服务质量。
本文虽然确定了车组大小和到达间隔时间的概率分布，并将其输入到仿真模型中进行实际运行，但概率的分布以及运行的结果并不是十分精确，中间的环节仍有待进一步细化和完善。这样就有必要在定点集结模式的条件下，对编组站货车集结规律进行更加深入的研究。
参考文献
[1] 彭其渊，王慈光.铁路行车组织[M].北京：中国铁道出版社，2007.
[2] 李建文.铁路编组站货车集结模式的研究[J].铁道运输与经济，2004，（3）.
[3] 王慈光.货车集结参数的研究[J].西南交通大学学报，2006，（7）.
[4] 王慈光.运输模型及优化[M].北京：中国铁道出版社，2004.
[5] 王慈光.描述简单货车集结过程的群论模型[J].铁道学报，1994，（3）.
[6] 李建文.铁路编组站货车集结理论研究[D].北方交通大学，2001.
[7] 蔡金晶.不确定条件下货车集结规律及集结时间研究[D].西南交通大学，2010.
作者简介：王亮亮（1988-），男，甘肃人，北京铁路局塘沽站助理工程师，研究方向：铁路运输与组织。
