神华包神铁路东胜站到发线运用计划优化模型及算法探讨

神华包神铁路东胜站到发线运用计划优化模型及算法探讨

王爱君

神华包神铁路集团有限责任公司内蒙古包头014010

摘要：随着客货运量增加，区段站所承担的列车接发任务日趋繁重，研究并优化区段站到发线的运用方案成为一项重要课题，而编制区段站列车占用到发线计划是车站作业计划编制过程中的一个关键问题。因此，在分析区段站到发线运用计划约束条件及优化目标的基础上，建立区段站到发线运用计划的数学模型，并以神华包神铁路东胜站（区段站）为例，给出东胜车站到发线及接发列车数据，将到发线运用计划模型具体化，使用了Lingo11.0软件进行求解，对结果进行了算例分析，证明了本文提出模型的有效性及算法的高效性，可为现场区段站到发线使用方案设计提供参考，具有较强的实践意义。

关键词：东胜站；到发线；运用计划；优化。

1背景及意义

目前，我国车站到发线的使用还不均衡，尤其是铁路的区段站的到发线的使用安排受主观的影响较大，造成了对车站接发能力的不合理利用，运输成本高，某些线路维修频繁，维修费用高等。因此，建立区段站到发线运用的合理模型，优化到发线的使用，就可以在一定程度上降低运输成本，并能有效利用线路的能力,对于最大限度地满足运输需求，因此，研究并优化区段站到发线的运用方案成为一项重要课题。

2区段站到发线运用计划数学模型及求解方法

2.1区段站到发线使用的限制因素

到发线作为区段站主要的线路，是用来接发列车等作业的专用线路，是保证完成运输生产的前提，它的使用必须有一定的限制条件：一是两列列车如果先后紧接着占用同一条到发线，两列车的到达时刻之差不能小于车站间隔时间。二是一条到发线在一段时间内职能为一列车服务，一列车在一个时间点能且仅能占用一条到发线。三是在编制到发线的运用计划时，应最大限度的减少咽喉区的交叉干扰，而且应依据车站咽喉区的布置，以及结合列车的到发时间，合理安排每列列车占用到发线的时间，减少每趟列车作业之间干扰以及进路干扰。四是应尽量方便旅客的旅行。即要有利于旅客的上下车，尽可能的缩短旅客在站内走行的距离以及走行的时间。五是有效的利用车站的各种行车技术设备及其它设备等。根据实际接发旅客列车的数量，在安排到发线的使用方案时，应均衡的分配到发线的使用，尽可能充分的利用每一条到发线的能力。与此同时，尽量减少到发线的空费时间，增加每条线路的通过能力，同时尽可能的使每条到发线的能力有一定的富余，以便有利于进行列车运行的调整。六是车站到发线的有效长度要能保证所接发列车。

2.2区段站到发线运用计划优化数学模型

到发线的运用既与列车的种类、到发的密集程度等因素有关，还与车站的各项设施设备的利用情况有关。如何在这些条件下有效的利用到发线进行作业，是区段站完成运输任务的核心工作之一。

2.2.1到发线运用问题的描述

到发线运用问题(TrackAllocationProblemTAP)指的是为列车运行图中的列车分配合适的线路和站台。它一方面是为了检验车站的作业对运行图的适应情况，另一方面也是为了观察收集资料，为车站的优化设计和更好的运营提供基础数据，以便更好的完成运输任务。

车站工作的核心是使得列车满轴、正点地从车站出发，到发线运用计划是安排列车占用到发线起讫时间的作业计划。车站调度员负责全站的车站作业组织，其主要职责是协调全站工作。车站接发列车是在到发线上进行的，列车对到发线的占用包括占用时间和占用具体股道两项内容。列车在站内的作业过程中可供其选择的进路数量是有限的，而在这种情况下，列车作业所能够选用的股道数也就有限了。因此，车站的工作人员在制定进路的排列和到发线的运用计划时，不仅需要考虑所选择的到发线和进路是否合理，而且还需将列车作业可选择的到发线及其相对应的进路综合考虑。

在车站阶段计划中，车列对到发线的占用与列车性质、到发密集程度有关，也与车站设备设施与车流组织的方式方法有一定的关系。到发线运用计划的目标是保证不间断接发列车，避免列车等线，保证出发列车正点，减少行车和调车作业干扰，尽量按照《站细》规定的固定方案接发列车，安排合适的到发线作业。随着优化技术与理论的不断发展，建立到发线运用模型并设计相应算法已经变为现实，本文即基于此，设计了到发线运用计划的模型并设计算法，实现列车到发线运用计划的计算机自动编制。

2.2.2到发线运用优化模型的建立

到发线分配问题及运用原则，以及约束条件的限制下，首先要保证必要的安全行车技术作业，其次进行到发线的优化使用，即建立到发线使用的双目标规划模型。

（1）保证必要的行车技术作业的模型

这是有关到发线的最基本的模型。该模型的限制因素主要为：一列列车在同一时间只能占用一条到发线，且一条到发线在同一时间也只能接发一列列车；一列列车一旦从开始占用该条到发线起，就一直占用到其离去，在此期间不能换到其它的到发线上。据此所建立的模型的意义在于保证各条到发线的行车技术作业间没有冲突，并能保证不间断的接发列车。

目标函数为：

图3-1列车占用到发线优化方案示意图

Figure3-1Theoptimizationmethodoftrainoccupyingarrivalanddepartureline

3.4计算结果分析

从3.3的算例中可知，所有上下行车次（上行31列，下行31列）占用车站到发线都得到了合理安排，其中，上下行各三列客运列车均安排在正线，有利于乘客的乘降。基本将东胜车站的12条能够用于上下行接发列车的股道分成了两组，分别负责上行列车与下行列车的到达和出发作业。

其次，所有股道得到了合理利用。一方面，各股道的接发车的能力得到了充分利用，每条股道在一日之内，至少负责5列列车的到达和出发工作。另一方面，所有股道的利用率是均衡的。由5.3的计算结果可知，1，II,4,5,6,7,8,9,10,11这10条股道均负责5列列车的到达和出发作业，而III道与12道负责6列列车的到达和出发作业，所以，所有股道所负责的接发列车的列数介于5~6之间，其利用率是均衡的。

通过上面对东胜车站到发线求解结果的分析，可以看到东胜车站的到发线的运用计划安排合理。同时，可通过对和的调整体现决策者对目标的喜好，而且本例中的和的取值可使用专家打分法确定，可进一步优化该站的到发线的运用方案。

通过求解可看出本文所设计的到发线使用方案优化的求解方法是可行的，也是有效的，而且可作为现场客货运到发线使用方案设计的参考，并对其他的区段站及时间段也适用，具有较强的实践意义。

六、结论

本文在分析区段站到发线运用计划约束条件及优化目标的基础上，建立区段站到发线运用计划的数学模型，并以神华包神铁路东胜站（区段站）为例，给出东胜车站到发线及接发列车数据，将到发线运用计划模型具体化，使用了Lingo11.0软件进行求解，对结果进行了算例分析，证明了本文提出模型的有效性及算法的高效性，可为现场区段站到发线使用方案设计提供参考，具有较强的实践意义。

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