遗传算法、模拟退火算法和混合算法在计算机设计中的应用

邵 勇(甘肃财贸职业学院，甘肃 兰州 730050）

遗传算法、模拟退火算法和混合算法在计算机设计中的应用

邵 勇(甘肃财贸职业学院，甘肃 兰州 730050）

铁路编组站是铁路枢纽的核心，而阶段计划的自动编制则是新一代编组站综合自动化系统的重要模块。我们要综合运用遗传算法、模拟退火算法和混合算法，确定阶段计划的编制和模型，解决列车的到发线运用、到达列车的解体顺序问题，保证不间断接车，避免作业干扰，核定出发列车的编组时机、取送内容和时机，推动我国编组站总体技术向世界先进水平看齐。

铁路编组系统；阶段计划；自动化

铁路编组站是列车解编调配的中心，担负着列车到发、集结、编组、装卸的枢纽性功能。随着当今时代电子信息技术的迅速发展，对铁路编组系统提出了智能化和自动化的新要求。也就是说，实现编组站的信息化，自动编制编组站计划，提高调车效率，压缩待取待送时间，缩短周转周期，提高管理水平，已然成为铁路部门面临的一项时代性课题。为此，我们必须积极构建新一代铁路编组站综合系统，实现其核心模块——阶段计划的自动编制。

1 阶段计划的基本模块

铁路编组站系统阶段计划旨在收集存车信息、装卸情况、驼峰节点、运用状态及其他调度资料，借助现代化的人工智能技术和科学算法，确定需要优化的目标和相关的约束因素，建立精确实用的数字模型，藉以编制到发线的使用情况，安排列车的解体顺序和车流来源，设计车站驼峰和车辆调度的最佳计划，实现现有资源的最优配置，从而高效、快速、安全地完成阶段性的调车工作，在“技术作业表”上规划出动态调整而又科学合理的阶段计划线[1]。具体而言，阶段计划主要包括以下功能模块。

一是到发线使用计划。合理规划到达出发线路，是实现列车通畅运营和提高车站负载能力的重要前提。列车到发线使用计划要综合考虑列车线路占用情况和列车等级、牵引类型、车站布局、到发时长、硬件设备等因素，根据最优化理论，运用人工智能技术规划到发线的使用方案，解决到发线交叉干扰和频繁使用的问题，保证车站驼峰期间列车解体作业能够顺利进行，实现列车接发的不间断和可持续。

二是调车使用计划。调车使用是阶段计划的核心部分，是运用调车机对调车工作进行统筹部署，主要是对负责解体的驼峰调车机车、负责编组的牵出线调车机车以及取送车调车机车进行协调安排，将调机从原先的分散调配变成集中调配，实现各区机车的相互配合支援，构成解体、编组、取送各环节高效有序的整体性流程。当然，调车计划也要妥当安排机车整备耗时，留出司机吃饭时间，考虑机车进行距离和节省燃料等因素。

三是车流推算计划。车流推算是从站调全局出发，立足已有的列车到发计划、编组程序、存车情报、调车资料，对到达和出发进行双向推算配流，形成多样化的编组和解体方案，标示出各种方案的具体技术指标与推算演绎过程。在此基础上，根据不同的解编方案，选取最合理有效的配流规则和对象目标，以现代数学模型来确定编组内容和车流来源[1]。

四是本务机计划。由于机车到达编组站后，都要按照原定计划返回车站或是进入机务段待命，这就需要根据列车出发方案来设计本务机车牵引计划。新一代的自动化铁路编组系统要为本务机出入与变线，设置科学的进路和待线计划，根据进路执行情况，自动获取反馈信息，生成本务机实际运行线，上报站调和监控来决定本务机是否按照预设方案运行。当然，新式的智能编组系统必须联入路局系统，从而及时通知机调部门安排本务机执行相关指令。

2 阶段计划的主要内容

铁路编组系统的阶段计划应该按照三至四个小时进行设计，规划到发车次、型号、顺序、线别、车流来源，制定调机运用整备方案，协调各场区交换车、检修车、倒装车、整理车的取送计划，安排中转列车成组甩挂作业的车数及时间，说明超重、超长列车的注意事项，并对军用、超限等特种车辆的车次、编挂进行必要限制[2]。具体来说，铁路编组系统阶段计划主要着眼于解决以下问题。

1）科学规划到发线路运用情况。一是严格根据铁路部门的有关规定，安排到发线路的使用方案。为了保证线路的有效利用和通过能力，各车站的细则条例都会规定到达和出发场线的使用办法，具体说明用于接发上行列车、下行列车、超限货物的线路。二是避免作业相互干扰。编组系统在设计到发线方案时，必须结合车场咽喉布置资料，考虑所有列车到发、解体与机车出入库的径路和时间，在没有进路交叉的线路上安排列车到发，对运行和进路发生冲突的列车暂缓解体事宜。三是为列车的技术作业提供方便，保证交路时间紧的列车可以在比较便捷的线路上入库和到发[2]。

2）合理优化到达列车的解体顺序。通常来说，到达列车可以根据先到先解的原则执行解体流程，而以下两个方面的因素影响着列车解体顺序。一是编组列车的需要。保证列车正点到发，是车站部署调车工作的基本前提。在阶段计划中，车调要坚持灵活性与原则性并重，根据出发列车的实际需要，安排急用的车流优先进行作业和解体。特别是在车辆接续时间比较紧张甚至可能出现不足时，一定要周密部署、紧密衔接，组织快速作业，使各项流程井然有序。二是向作业和检修地点送车的需要。要保持车站的正常作业秩序，充分利用既有资源，就必须做到定点取送。一次取送的车辆，既要达到一定的数量规模，又要保持各作业地点的均衡生产。

3）精确计算出发列车的编组时机。在阶段计划中，车调要确定每一阶段编组的车次和起止时间。在选择列车编组时机之际，需要考虑的因素主要有以下几个方面。一是保证每一列车都能正点开出。对任一出发列车编组的最早时刻，必须在车列集结之前，此时出发场还有空闲出发线路；至于最晚时刻，则应该距离列车正式出发还有一定的时间段，且不小于列车编组与出发作业的时间间隔。若是在列车集结满轴以后才进行编组事宜，就不能保证正点发车，为此就要及时调整到达车辆的解体顺序，提前结束车列的集结过程，保证编组时间。如果先发列车尚未集结满轴且不影响其正点发车，可以适当调整列车的编组顺序，特别是在密集发车的驼峰时段，必须有预判地开展编组作业，不可耽误列车正点出发。二是及时清空调车线，保证解体工作顺利进行。当然，若是列车集结满轴完毕，而距离出发还有一段时间，运行线路又比较富余，则可以先编好转出发场，以腾空调车线路。三是兼顾其它调车作业。有些车站的编组调车机不仅要负责调度任务，还承担车辆取送等职责。针对这种情况，就要全盘考虑，坚持效率第一、兼顾其它，实现编组和取送两不误。

4）具体选定取送内容和时机。阶段计划要根据车站的日常运载和作业情况，详细部署列车的编组、解体、取送等调车事宜，划定各项作业的具体内容和起止时段，统筹安排全站的生产运营活动。在取送内容上，要优先取送急需车流，确保列车按时发出；调车区长和货运计划人员要协同配合，将去向一致的货物集中安置在相邻的货位上，妥善安排送车车组的装车顺序，以利于就地作业和高效出车，避免重复劳动和减少调车作业量。在取送时机上，要以定点取送为基础，以灵活配置为方针，实现原则与灵活并重。

3 结 语

新一代铁路编组系统的核心是自动化，要求自动生成到达、出发、编组、解体、取送车、本务机等计划，并将指令准确地传输到控制系统，从而形成完整高效的智能化闭环。其中，阶段计划承担着到发线资源的优化配置任务与机车调车、车流推算、取送时机、解体顺序等协调性功能，是整个编组系统的核心环节。为此，自动化的编组站阶段计划必须同路局班计划无缝衔接，根据列车类别和轨道属性来合理规划到发列车线路，根据混合算法原理来确定列车解编顺序、协调解编调机与取送计划，切实提高铁路编组站的运营管理水平，保证铁路资源的最优使用与合理配置。

[1]吕红霞，倪少权，纪洪业.技术站调度决策支持系统的研究[J].西南交通大学学报，2000(3)：255－258.

[2]胡刚.编组站阶段计划自动编制与调整的研究[D].西南交通大学硕士学位论文，2000.

Application of genetic algorithm, simulated annealing algorithm and hybrid algorithm in computer design

Railway marshalling station is the core of the railway hub,and the automatic preparation of the stage plan is an important module of the new generation marshalling station integrated automation system.We should make comprehensive use of genetic algorithm,take delivery of content and timing,the overall technical station the world advanced level technology to promote China’s formation.

railway marshalling system；stage plan；automation

TP301.6文献识别码B

1003-8965(2017)04-0151-02