铁路客运站行车作业综合优化系统

铁路客运站运输组织优化系统

董杰1，杜伟2，张俊峰3

（1.中国中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司,重庆 400023；2.北京遥晖科技发展有限公司，北京,100085；3.太原铁

路局调度所，山西太原 030000）

摘要：分析我国铁路客运站运行图调整编制的工作方法, 并结合车站设施设备及行车组织特点, 提出铁路客运站运输组织优化问题, 指出开发客运站运输组织优化优化系统的必要性和迫切性。对运输组织方案数学优化模型进行概述。分析系统设计目标、功能需求、数据组织等内容, 为客运车站运输组织提供决策支持, 为车站日常工作组织提供业务指导。

关键词：客运站；列车运行图；铁路运输组织

中图分类号：U292.1 文献标志码：A doi:10.3969／j.issn.1001—8360.2014.1.001

Railway Passenger Traffic Organizations to Optimize System

Du Wei1,Dong Jie2,Zhang Jun-feng3

(1.China Railway Eryuan Engineering Group Co.Ltd.,ChongQin,400023;2. Beijing Science and Technology Development

Co.Ltd. YaoHui,Beijing,100085; 3.Dispatching station of TaiYuan Railway Administration,TaiYan,030000) Abstract：Analysis of Railway Passenger diagram prepared to adjust working methods, equipment and station facilities combined lane organizational characteristics, the optimization of railway passenger transport organization, pointing out that the development of passenger transport organization to optimize the necessity and urgency to optimize the system. Transport organization scheme for mathematical optimization model overview. Content analysis system design objectives, functional requirements, data organization, to provide decision support for the organization of passenger transport station, providing operational guidance for the station daily work organization. Key words：Passenger station；Train diagram；Railway traffic organization

伴随我国经济的快速发展，人民出行需求在不断增加，铁路旅客出行需求也在持续快速增长。为方便旅客出行，铁路总公司每年都要根据客流变化进行运行图的调整编制。而各个车站在编制列车运行图工作中要根据各站的设施设备及运输组织要求合理安排每趟列车在各车站的到、发或通过时刻，并相应组织好终到、始发列车车底的推拉计划、车站调机的工作安排，以及本务机车的作业安排等等。为了更快速地适应旅客运输变化，改变各车站依靠传统的人工进行运行图调整编制方式，充分挖掘车站运输潜力，实现增运增收，保障旅客运输安全正点，开发了客运站运输组织优化系统，该系统已经在哈尔滨车站投入使用。

1系统目标

我国铁路枢纽客运组织方案的特点是客流量大、客流量变化大、发送列车多、各工序的整体协调与配合，需要各项设备设施的综合利用，更需要进行整体的协调和优化。客运站的运输组织优化的目标是在正点接发列车的条件下，充分高效地利用车站各项设施设备完成车站各项作业。

目前，铁路客运站旅客运输组织方案主要由人工编制确定，客运站的信息化、自动化、辅助决策的程度不高，客运站到发线运用、咽喉区进路排列等作业优化研究不够，基于客运站设备运用、客运作业和技术作业的综合研究还有待进一步深化。

本系统目标是根据哈尔滨车站站场设备情况、固定接发车时刻、到停时间、本务机作业以及列车类型等数据，以各项作业等待时间的二阶矩作为运输组织的优化目标建立数学模型，从而能够更好地兼顾“紧凑”和“均衡”原则。利用优化算法，自动优化出到发线合理使用方案，自动优化出车底推送，本务机出入段等作业时机、次序和进路，使得车底推送，接发列车，本务机作业等之间干扰最小，行程最短，运力最省。实现客站基本图的优化编制。

第一作者：董杰(1987－)，男（汉），山西，工程师，硕士。Email:dongjie528623@https://www.360docs.net/doc/3911042524.html,

通讯作者：杜伟(1979－)，男（汉），山西，工程师，硕士。E-mail:duwei0101@https://www.360docs.net/doc/3911042524.html,

2总体设计

客站运输组织优化系统利用客户机服务器(C/S)模式构建，车站技术科及其他运输主管科室通过办公网方式连接服务器访问本系统，系统结构如图1所示。主要由数据服务，应用服务，人机交互等3个部分组成。

图1系统结构图

（1）数据服务

本系统选用SQL Server数据库，主要存储数据包含静态数据和动态数据两个部分。

静态数据主要包括：站形图，道岔、区段、信号机等以及他们之间的拓扑关系等字典数据；基本运行图编制的数学模型及参数。动态数据主要包括：列车时刻表、数据处理运算的中间结果、运行图编制结果以及用户调整后的结果。

（2）应用服务

应用服务是将动态数据和静态数据作归一化和标准化后，按照设定的数学模型计算出最优结果，经过适当的处理和补充后进行显示，同时记录用户的操作。

（3）人机交互

首先，用户可以直接将本站及邻站的Excel格式的列车时刻表导入本系统，系统能够检查时刻表的可行性，并对问题列车进行提示；其次，用户可以根据运行图调整编制的实际需求修改列车信息，系统将实现到发线的自动决策功能。再次，用户通过调机作业决策即本务机作业决策功能优化安排出调车机车和本务机车的各项作业次序、时间及路径；最后，系统通过车站占线图、调机动态图、本务机作业图等展现所有作业的优化结果。

此外，系统提供参数配置功能，用户可以根据业务需求设置优化约束及页面展现等内容。另一部分是用户对时刻表可以做局部修改，重新查看运行图结果，或者对系统优化结果做微量调整后，选择下保存、打印等操作。

3系统功能

铁路客运站运输组织优化系统在Windows Sever 2003操作系统下，用.Net开发平台C#语言进行开发，系统采用SQL Sever 2008R2作为数据库，并提供文本输出、Microsoft Excel 2010的输入/输出和界面展现。

（1）优化功能

由于车站业务环环相扣，相互影响，相互依赖。我们在深入理解业务的基础上，以均衡、紧凑作为系统的优化目标，以车站线路，道岔、设备、机车的设备能力和正点发车作为约束条件，建立运输组织优化模型。在此基础上对车站的所有作业（包含接发列车、调机取送、本务机车作业等）的进路安排，作业时机进行综合决策，从而实现车站的运输组织优化。其优化功能主要包括接发列车自动检测、到发线自动安排，本务机车作业自动安排，推拉方案自动安排，调车进路自动安排以及综合决策等六项核心功能。

1）接发列车检测

接发列车检测是在安排到发线路和调车作业之前，首先对时刻表中的列车进行一次可行性验证。通过对接发列车到发线是否够用，接发列车的占用的进路时间是否冲突等，来测定时刻表中的列车到发时间是否合适。

2）到发线路安排

到发线路安排是在考虑车站的到发线路资源和接发车进路的前提下，根据换长限制、候车厅等限制，合理安排到发线路。

3）推拉方案安排

推拉方案是在到发线安排的前提下，对于需要取送车底作业的列车进行统筹的调机安排。主要内容包括为每个取送车底安排调机，并且安排车底的停放线路和场别，安排调机的推拉方式和调机的作业次序。

4）调车作业安排

运输组织优化系统在综合考虑站场资源的使用、调车作业的相扰、正点接发列车等因素前提下，合理高效地安排站内的调车作业。调车作业安排为每个调车作业决策要素如下：

①调车作业所使用的进路资源，包含调车作业过程中所使用的道岔、信号机和无岔区段以及机待线等资源。

②调车作业的开始时间。

③调车作业的停车点。为了高效使用进路资源，有时为了避开干扰，保证正点接发列车，需要在调车作业途中停车。

④调车作业在每个停车点的停车时间

⑤各项调车作业之间的作业次序。

5）本务机车作业安排

运输组织优化系统在综合考虑站场资源的使用、调车作业的相扰、正点接发列车等因素前提下，合理高效地安排站内的本务机车作业。本务机车作业安排与调车作业决策要素相同。

6）综合决策

上述的核心功能不是独立的，比如到发线使用肯定会影响到车次取送的安排，也会影响到本务机作业的安排。因此，需要综合考虑取送车底安排、本务机作业安排、接发车进路等因素，安排列车的到发线使用。

将上述系统功能一一实现的前提下，将所有功能组合在一起就可以实现综合决策的功能。组合方式为：在不考虑调车进路情况下，搜索到发线使用的所有可能性；在每一种到发线使用的方案下，安排调车作业；按照作业的均衡和紧凑标准，综合比较每种方案的优劣，选出最优方案。

（2）运行图调图功能

本系统着重于车站技术人员在调整车站列车运行图时的各项运输组织安排，在综合考虑车站的到发线路资源和接发车进路的前提下，根据列车长度、候车厅等限制，提供车站用户智能化、自动化调图工具，合理安排接发列车到发线路，辅助用户完成运行图调图工作，并根据调整后的运行图自动生成车底推拉方案。

图2 客站占线图

（3）系统仿真

仿真功能将系统自动优化编制的到发线决策、本务机作业决策（包括安排本务机作业的次序和作业时

间及走行进路）、调机作业决策（包括取送车底作业次序和作业时间及走行进路）等在仿真中进行演示。

图3 站场示意图

（4）通过能力估算

车站通过能力（咽喉区通过能力、到发线通过能力）能力指标是评价行车设备使用是否合理及技术作

业计划是否协调的根本依据，因此，本系统提供咽喉区、到发线的通过能力及利用率指标的查定功能，用

于对车站的到发线运用和咽喉区技术作业安排进行了评价，为运输部门调整列车运行图提供真实有效的数

据支撑。

4数据组织

铁路枢纽客运站基础数据量庞大，如何将这些数据有效的组织起来供系统运算使用是一个非常重要的

问题。本系统有效的将铁路客运站到发线股道、客技站和其他存放车体股道、道岔、信号机以及之间的前

后链接关系用数据结构表示出来，存放于SQL Sever数据库中。

系统的基础数据包括以下几部分：

（1）设备信息表。用表的形式进行记录，方便数据操作、维护以及移植。包括车站的进路信息表、道岔信息表、信号机信息表、调机信息表。形成路径、道岔和信号机之间的拓扑链接关系，形成车站结果网络，供系统绘制车站站场图、路径选择的优化运算。[1]

（2）区域信息表。主要包括站场内各区域的信息，包括客技库、驼峰场、机务折返段、咽喉区等，以及邻站信息

（3）列车时刻表。

（4）字典信息表。以字典的形式存储各类列车作业的流程信息、车站进路信息等等。

（5）其他信息表。

表1 数据库表信息

5结论

铁路客运站旅客列车运输组织的合理性直接影响到旅客利益和铁路企业效益。客运站运输组织优化系统的开发是铁路既有车站与新建车站行车组织的需要，也是车站进行铁路运行图调整编制的需要，是在旅客运输组织与市场经济共同作用的必然结果。

铁路客运站运输组织优化系统，在给定铁路客运站站型结构和列车运行图的前提下，在进路与到发线资源不相扰，并且满足到发线使用偏好的约束条件下，以车站各项作业等待时间二阶距之和最小为优化目标，建立数学模型，运用优化算法实现客运站各项业务的优化组织，从而代替传统的手工编制车站基本图的方式，不仅降低了现场职工的工作强度，大大提高了工作效率，而且实现了我国铁路客运站运输组织自动决策，进一步提升了我国客站的智能化水平。

参考文献

[1] 史峰，邓连波，霍亮. 客运专线旅客列车开行方案优化系统设计[J].系统工程，2006，26(11)：24-30.

Shi Feng，Deng Lianbo，Huoliang. System Design of Passenger Train Plan Optimal Reference on Passenger Special Lines，2006，26(11)：24-30.（in Chinese）