摘掛列車調(diào)車作業(yè)方案優(yōu)化研究

應(yīng)盡可能提高車輛配置工具的效率，盡量減少連接鉤子和備用鉤子的數(shù)量，減少動(dòng)員車的數(shù)量。關(guān)于按站順編組的最優(yōu)調(diào)車方案問題，經(jīng)過專家學(xué)者的長(zhǎng)期努力，已取得較多的研究成果，但仍有繼續(xù)完善的必要。例如，文獻(xiàn)對(duì)調(diào)車方案集進(jìn)行分析，刪除必然不利方案和可刪方案，在剩余方案中找出較優(yōu)方案，再計(jì)算換算溜放鉤數(shù)，從而確定最優(yōu)方案，但未給出可操作性的具體尋優(yōu)步驟。文獻(xiàn)在合并使用線路使連掛鉤最少前提下，分析選擇暫合列有利方案的因素，介紹減少溜放鉤的措施，但未給出計(jì)算溜放鉤節(jié)省數(shù)的方法。本文在前人研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入分析，提出計(jì)算公式和選優(yōu)步驟，為提高調(diào)車計(jì)劃編制質(zhì)量提供理論支撐。1表格車輛配置方法原理1.1待編車列遞增車組關(guān)系1）車組隨機(jī)排列的待編車列中，同一到站車組用阿拉伯?dāng)?shù)字代號(hào)。調(diào)機(jī)在右端作業(yè)，編成后車組排列順序?yàn)?23…，即自然排列。按站順編組的本質(zhì)是變隨機(jī)排列為自然排列。2）在待編車列中，遞增車組相互連接的關(guān)系稱為接連，反之為不接連。不論是否接連，車組按其遞增順序與編成車列順序是否一致，分別稱為正順序和反順序。所以，按照此觀點(diǎn)，待編車列遞增車組關(guān)系可分為以下4種：3）利用調(diào)車表編制摘掛列車調(diào)車計(jì)劃，橫格稱為“列”，表示每條股道線路，豎格稱為“行”，表示車組在待編車列中相互位置。將待編車列中的車組分解到不同線路的調(diào)車過程反映在調(diào)車表上就是車組下落，其方法是從左至右由小到大順次下落。這樣得到的調(diào)車表稱為原始調(diào)車表，其下落列稱為原始下落列，從上至下分別定義為第一原始下落列，第二原始下落列…。4）可在2個(gè)原始下落列中調(diào)換位置卻不影響順序的車組稱為可調(diào)車組?？烧{(diào)車組的作用是形成鄰組（位置相鄰的車組），可減少溜放鉤。5）相鄰2個(gè)原始下落列的連掛稱為一次對(duì)口，其中序號(hào)較大的列稱為對(duì)口列，序號(hào)較小的列稱為被對(duì)口列，按站順編組列車過程實(shí)際上也是對(duì)口的過程。6）將2個(gè)或幾個(gè)原始下落列合并起來，組成1個(gè)新的下落列，稱之為暫合列。顯然，暫合列方案（簡(jiǎn)稱“暫合方案”）不是唯一的。7）調(diào)車方案指根據(jù)調(diào)車表編制的調(diào)車計(jì)劃。由原始調(diào)車表作出的方案稱為原始方案。調(diào)車方案中的各股道自下而上分別定義為一線、二線、…，其上的暫合列分別定義為一線暫合列、二線暫合列等，與每線相鄰的上方線路稱為該線的上線。1.2連掛鉤數(shù)控制數(shù)p待編車列在調(diào)車表上進(jìn)行車組下落得到原始下落列，原始下落列各占用1條股道，從最大列號(hào)依次向上線直接對(duì)口便可實(shí)現(xiàn)車組的自然排列，這樣得到的方案即是原始方案。按此方案調(diào)車所需要的連掛鉤數(shù)等于原始下落列數(shù)減去1（不含最初的牽出鉤和最后的轉(zhuǎn)線鉤）。因?yàn)檫B掛鉤與溜放鉤相比耗時(shí)長(zhǎng)，為了縮短編組摘掛列車的調(diào)車時(shí)間，通常將線路合并使用，即將一部分原始下落列組成1個(gè)或幾個(gè)暫合列以減少連掛鉤數(shù)。雖然重復(fù)分解暫合列時(shí)會(huì)增加一些溜放鉤，但連掛鉤數(shù)減少了。研究表明，對(duì)于原始下落列數(shù)為P的調(diào)車方案，最少連掛鉤數(shù)K=log2P（當(dāng)P不等于2的整數(shù)次方時(shí)，K取較大的整數(shù)值）。但不論何種對(duì)口方式，需要最少線路數(shù)L=K+1。因此，尋求最優(yōu)調(diào)車方案問題即是在原始調(diào)車表已知，連掛鉤數(shù)最少的前提下，如何選擇最優(yōu)的暫合列方案使溜放鉤數(shù)最少。1.3不利方案1：?jiǎn)螚l線路在選擇最優(yōu)調(diào)車方案過程中，文獻(xiàn)對(duì)各種暫合列方案進(jìn)行了詳細(xì)的分析比較，認(rèn)為有些方案是不利的，應(yīng)予刪除。不利方案的主要特征：1）相鄰原始下落列組成暫合列；2）第1原始下落列與其它列組成暫合列；3）第1原始下落列不在列車編成線位置；4）空閑1個(gè)下落列；5）某個(gè)對(duì)口列不能與被對(duì)口列直接對(duì)口。將這些不利方案從調(diào)車方案集中予以刪除，在剩余保留方案中選擇有利的調(diào)車方案，可大大減少計(jì)算工作量。1.4連掛式調(diào)車根據(jù)對(duì)口理論，當(dāng)P=2K(K不為整數(shù)），調(diào)車方案仍須[K]+1個(gè)連掛鉤（[K]表示小于K的最大整數(shù)），但[K]+1個(gè)連掛鉤可實(shí)現(xiàn)2[K]+1個(gè)下落列位置對(duì)口。根據(jù)組合數(shù)學(xué)，在2[K]+1個(gè)下落列位置中任取2K（=P）個(gè)構(gòu)成1個(gè)調(diào)車方案，共有個(gè)調(diào)車方案。但是，經(jīng)過不利暫合方案的判別與刪除，參加選擇的調(diào)車方案數(shù)會(huì)大為減少。例如，P=5、6、7時(shí)，均需要3個(gè)連掛鉤，其調(diào)車方案數(shù)及不利方案數(shù)見表1。2影響因素及計(jì)算公式中的計(jì)算公式2.1影響因素分析在選擇暫合列方案時(shí)，應(yīng)充分利用溜放鉤有利影響因素，盡可能節(jié)省溜放鉤數(shù)?，F(xiàn)以某待編車列（見表2）為例來來說明其應(yīng)考慮的主要因素。2.1.1設(shè)計(jì)相比化方案端組即為車列最右端的車組。待編車列端組稱為原始端組，暫合列端組稱為暫合端組。待編車列中最大號(hào)的車組稱為尾組，如表2中3個(gè)8號(hào)車組都是尾組。端組與尾組的區(qū)別是：端組是對(duì)車組位置而言，尾組是對(duì)車組號(hào)碼而言。按站順編成自然排列的摘掛列車，尾組應(yīng)處在車列最右端。若原始端組恰好是尾組，在調(diào)車過程中，利用機(jī)前集結(jié)無需溜出，原始方案可節(jié)省1個(gè)溜放鉤。如表2中第五列最右端的8號(hào)車組為原始端組，利用機(jī)前集結(jié)原始方案節(jié)省1個(gè)溜放鉤。對(duì)于暫合調(diào)車方案，分解待編車列時(shí)，若原始端組是尾組，其端組的左鄰車組下落至一線暫合列，設(shè)其為m原端左，利用機(jī)前集結(jié)可暫不溜出，則暫合方案較原始方案可節(jié)省m原端左個(gè)溜放鉤。如表2的原始端組左鄰車組8,5下落至一線暫合列，即m原端左=2，可暫不溜出，較原始方案可節(jié)省2個(gè)溜放鉤。若原始端組不是尾組，且此端組及左鄰車組下落至一線暫合列，利用機(jī)前集結(jié)可暫不溜出，設(shè)原始端組內(nèi)車組數(shù)為m原端，較原始方案可節(jié)省（m原端+m原端左）個(gè)溜放鉤。在分解暫合列時(shí)，若暫合端組恰好是尾組，則每分解1次暫合列皆能節(jié)省1個(gè)溜放鉤。令分解暫合列的次數(shù)為d，暫合方案較原始方案可節(jié)省d個(gè)溜放鉤。若暫合端組左鄰車組向上線分解，利用機(jī)前集結(jié)可暫不溜出，設(shè)向上線分解的暫合端組左鄰車組數(shù)為m暫端左，此種情況下，暫合方案較原始方案可節(jié)?。╩暫端左+d）個(gè)溜放鉤。如表2的一線暫合列暫合端組為尾組，d=1,m暫端左=0，重復(fù)分解暫合列可較原始方案節(jié)省1個(gè)溜放鉤。若向上線分解的暫合端組不是尾組，利用機(jī)前集結(jié)可暫不溜出，設(shè)向上線分解的暫合端組內(nèi)車組數(shù)分別為m暫端，暫合方案較原始方案可節(jié)省（m暫端+m暫端左）個(gè)溜放鉤。2.1.2考慮暫合坐底的調(diào)車方案可節(jié)約2個(gè)閃底坐底指車列最左端車組停留在原線路不牽出的方法，分解待編車列時(shí)坐底稱為原始坐底，分解暫合列時(shí)坐底稱為暫合坐底。原始坐底通過股道合理分配總是可以做到的，故總可節(jié)省1個(gè)溜放鉤。如表2的最左端車組5坐底二線，可減少原始調(diào)車方案1個(gè)溜放鉤。在空閑一條線路的調(diào)車方案重復(fù)分解暫合列時(shí)，若其最左端車組對(duì)口線路空閑，暫合坐底可減少重復(fù)分解車組數(shù)。根據(jù)文獻(xiàn)，暫合坐底屬于不利方案，故不計(jì)。2.1.3設(shè)置待編車列上的認(rèn)定鄰鄰組就是待編車列中相鄰的車組。原始下落列中的鄰組稱為原始鄰組，暫合列中的鄰組稱為暫合鄰組。當(dāng)原始調(diào)車表及暫合列中存在可調(diào)車組，若調(diào)整位置后可形成鄰組，應(yīng)將其固定在有利位置。如表2中待編車列三、五原始下落列合并，最右邊的7既可落在第四列，也可落在第五列，但固定在后者可形成暫合鄰組。當(dāng)原始調(diào)車表中存在原始鄰組，分解待編車列時(shí)可將此鄰組作為一個(gè)車組溜出，從而可減少溜放鉤數(shù)。設(shè)待編車列下落后原始鄰組個(gè)數(shù)為k原鄰，原始鄰組包含的車組總數(shù)為m原鄰，則有原始鄰組較無原始鄰組可節(jié)省的溜放鉤數(shù)為：m原鄰+k原鄰。為方便計(jì)算，把原始鄰組定義為廣義車組，并用括號(hào)標(biāo)記，視為一個(gè)整體，在分解過程中不再分開，如表2中第三列的（45）。設(shè)待編車列中的車組總數(shù)為m總，這就是無原始鄰組的原始方案的溜放鉤數(shù)。當(dāng)車組下落后有原始鄰組時(shí)，采用廣義車組概念。因原始調(diào)車表是惟一的，故廣義的車組總數(shù)為定值，記作m廣總，可用下式計(jì)算：設(shè)某調(diào)車方案的暫合鄰組個(gè)數(shù)為k暫鄰，暫合鄰組包含的廣義車組總數(shù)為m暫鄰，則第1次分解待編車列較原始方案減少的溜放鉤數(shù)為：m暫鄰-k暫鄰。如表2的三、五原始下落列合并，形成暫合鄰組2個(gè)：47、7(45)8（最右端鄰組858暫不溜出），即k暫鄰=2，可將其作為2個(gè)車組下落至一線。2個(gè)暫合鄰組共有5個(gè)車組，即m暫鄰=5，故第1次分解待編車列較原始方案可節(jié)省溜放鉤數(shù)為：5-2=3個(gè)。2.1.4兩組暫合方案的確定交錯(cuò)指的是暫合列中存在的不接連正順序。原始調(diào)車方案各下落列中的車組均為接連正順序，便無車組相互交錯(cuò)問題。因不接連正順序變成接連正順序需增加對(duì)口次數(shù)，增加的對(duì)口次數(shù)等于暫合列中原始下落列數(shù)x，故增加的溜放鉤數(shù)等于交錯(cuò)個(gè)數(shù)加上x。因此，選擇各列車組交錯(cuò)數(shù)少的暫合列方案是有利的。把暫合列中的交錯(cuò)個(gè)數(shù)記作k交，則綜合考慮鄰組和交錯(cuò)之后，暫合方案較原始方案增加的溜放鉤數(shù)為：k交+x-（m暫鄰-k暫鄰）。如表2的三、五列合并，產(chǎn)生4個(gè)交錯(cuò)：4…（45）,7778…88,45…5,88…8。即k交=4,x=2，增加的溜放鉤數(shù)為：4+2-（5-2）=3。此例原始方案m廣總=17,m原端=1,m底=1，溜放鉤數(shù)n原=m廣總-m端-m底=15，三五暫合方案分解待編車列和分解暫合列共用溜放鉤為：n原+k交+2-（m暫鄰-k暫鄰）-m原端左-d=15+4+2-（5-2）-2-1=15個(gè)，驗(yàn)證了上述結(jié)論。2.2始端組方案的確定原始方案是由原始調(diào)車表做出的方案，不考慮下落列的暫合，但考慮原始鄰組、可調(diào)車組、坐底和原始端組4個(gè)因素，其溜放鉤數(shù)n原的計(jì)算分2種情況：1）原始端組是尾組2）原始端組不是尾組暫合方案除考慮上述4個(gè)因素外，還要考慮暫合鄰組、暫合端組和交錯(cuò)3個(gè)因素。在分解待編車列時(shí)考慮暫合鄰組、暫合端組、原始端組帶來的溜放鉤節(jié)省，在分解暫合列時(shí)則考慮交錯(cuò)帶來的溜放鉤增加。節(jié)省和增加的鉤數(shù)均是相對(duì)于原始方案而言的。第i個(gè)暫合方案較原始方案增加的溜放鉤數(shù)Δni的計(jì)算分4種情況：1）暫合端組是尾組，也是原始端組，則2）暫合端組是尾組，不是原始端組，則3）暫合端組不是尾組，是原始端組，則4）暫合端組不是尾組，也不是原始端組，則顯然，Δni值最小的方案為最優(yōu)方案。3暫合列的分解若剩余調(diào)車方案內(nèi)存在2個(gè)及以上暫合列，如何確定暫合列先后分解順序，本文通過案例分析得出以下結(jié)論：1）若與被對(duì)口列的直接對(duì)口列均在其中之一的暫合列內(nèi)，則必先分解此暫合列；2）若與被對(duì)口列的直接對(duì)口列分別在2個(gè)及以上暫合列內(nèi)，則先分解含有直接對(duì)口列數(shù)較多；3）若與被對(duì)口列的直接對(duì)口列分別包含2個(gè)及以上暫合列內(nèi)，且直接對(duì)口列數(shù)相等，則先分解含有最大原始下落列號(hào)的暫合列。獲得暫合列分解順序，按其先后順序分別放置在一線暫合列、二線暫合列等等。經(jīng)過上文分析，尋求最優(yōu)調(diào)車方案總體解題的思路及步驟如圖1所示。4調(diào)車方案優(yōu)化以停留在10道待編車列145836726184375162458為例（見表3），闡述尋優(yōu)步驟。為簡(jiǎn)化起見，假定每個(gè)車組只有1輛車。1）將待編車列車組下落得到原始調(diào)車表，可知P=7，第四列的可調(diào)車組5固定在第四列形成原始鄰組（45），第五列的可調(diào)車組6調(diào)至第六列形成原始鄰組（67）。原始調(diào)車表m廣總=19，且原始端組是尾組，故原始方案溜放鉤數(shù)n原=m廣總-2=17鉤。2）因P=7，共有8個(gè)調(diào)車方案（見圖2）。分析比較不利方案，將方案（2）(6）(7）(8）刪除，保留（1）(3）(4）(5）方案，按順序分別令為方案1、方案2、方案3和方案4。3）按圖1所示尋優(yōu)步驟分別計(jì)算m原端左，m暫端左，m暫鄰-k暫鄰，k交+x等數(shù)值，因暫合端組恰好是原始端組，也是尾組，利用公式（4）計(jì)算Δni值