动车组运用检修计划优化方法的研究

动车组运用检修计划优化方法的研究

韩笑

中车唐山机车车辆有限公司 河北省唐山市 064000

摘要：动车组的运用效率和检修质量直接关系到客运专线的安全运营和服务品质，动车组的运用和检修问题也就成为客运专线运输组织的核心问题之一。尽管我国在既有机车车辆的运用和检修方面积累了丰富的经验，但动车组是高新技术集成体，开行速度高、运用环境复杂、技术含量高。动车组的运用和检修方式与既有机车车辆有较大差异，呈现高度的专业化、程序化、集约化和系统化等特点。

关键词：动车组；检修计划；优化

引言

我国客运专线里程长，动车组开行数目多，情况复杂，国外研究不能完全符

合我国客运专线的运输组织方式，研究成果不能直接移植到我国动车组的运用问

题中。由于目前我国客运专线还处于快速建设时期，国内的研究也受到诸多实际

条件的限制。

1 动车组检修计划问题研究现状

动车组的检修分为日常检修和高级检修。日常检修包含1 级、2级修程，由动车组运用所实施。日常检修不需要分解动车组，以清洁、检查和维护为主，周期较短。高级检修涵盖 3 级、4 级和 5 级修程，由动车基地负责实施。高级检修需要对动车组进行不同程度的分解，周期较长，维修范围较大。相应地，动车组的检修计划问题分为日常检修计划问题和高级检修车间调度问题，下面分别介绍这两类问题的研究情况。

根据不同的动车组检修制度，结合动车组的运用情况，分析了影响动车组检修计划编制的因素，建立了动车组检修计划的优化模型，国外大多采用数学规划方法和商业软件直接求解，国内大多采用启发式算法求解。我国客运专线里程长，动车组开行数目多，情况复杂，国外研究不能完全符合我国客运专线的运输组织方式，研究成果不能直接移植到我国动车组的运用问题中。结合我国的实际情况，国内学者进行了诸多有益的研究，动车组的运用计划和检修计划相互紧密耦合在一起，编制检修计划需要根据运用计划计算动车组运用中累计的运行时间和走行里程，而运用计划的编制也受到日常检修计划的影响，既有的研究还不能完全适应目前的运输组织方式。

在经典车间调度问题的基础上，提出了多种扩展的车间调度问题，构建了各种条件下的数学模型，并将车间调度问题应用到诸多实际的生产制造系统中，取得了很好的效果。在车间调度问题的求解算法方面，总体上可以分为数学规划方法和启发式方法两类：理论上说，数学规划方法能找到车间调度问题的全局最优解或全局近优解，但是数学规划方法隐含枚举整个解空间的搜索过程，难以求解大规模车间调度问题。启发式方法基于启发推理，从当前角度出发，根据调度时刻资源、任务所处的状态进行调度，虽然不能保证全局最优性，但它能在允许的时间范围内找到满意的近优解，适用于求解大规模调度问题。

2 动车组运用和检修计划优化问题

战略层面的动车组运输组织工作包括制定动车组交路计划。动车运用所负责动车组的日常运用和检修工作，需要编制动车组运用计划，保证运用交路得以实施；编制动车日常检修计划，保证动车组的良好状态；根据运用计划和检修计划制定调车作业计划，组织运用所内部的运用检修过程。动车基地负责动车组的高级检修，编制动车组高级检修车间调度计划，合理组织动车组的高级检修过程。

将动车组运用问题分解为动车组交路计划问题和运用所层面的动车组运用计划问题两部分进行研究。交路计划以列车运行图为基础，考虑列车之间的接续约束和动车组 1 级检修约束，将多条列车运行线组合为交路计划。运用计划以交路计划为基础，结合日常检修计划，为运用交路分配动车组，完成给定的运输任务。将动车组检修问题分为运用所层面的日常检修计划问题和高级检修车间调度问题 25两部分进行研究，日常检修涵盖 1 级和 2 级修程，结合运用计划进行编制；高级检修计划抽象为一类特殊的车间调度问题。

本文以列车运行图为已知条件，研究后续的动车组运用和检修计划编制问题。通过分析，上述计划可以提炼出 5 类优化问题：

2.1动车组交路计划优化问题

动车组交路计划是在列车运行图确定的情况下，根据列车运行线之间的接续条件和检修要求，将若干列车运行线连接在一起，形成动车组在一次检修周期内的运用内容，动车组交路计划是动车组运用计划和检修计划的基础。

2.2动车组运用计划优化问题

动车组的日常运用和检修由运用所负责，其运用计划是在运用所配属的动车组和运用交路已知的条件下，为每日的运用交路分配状态良好的动车组，从而完成给定的运输任务。

2.3动车组日常检修计划优化问题

尽管运用所需要编制多种时间范围不同的检修计划，但是各种计划具有共性：

2.3.1影响因素包括：需要满足动车组各车型的 1 级、2 级检修规程，具体检修时间需要结合动车组的运用情况确定。

2.3.2优化的目标为减少动车组检修成本。

将各种检修计划统一为：在运用所的检修能力和运用交路计划已知的条件下，根据各车型 1 级、2 级检修规程，结合动车组历史检修数据和运用情况，安排动车组在某时间段进行某项检修作业，确保动车组良好运用状态。

2.3.3动车运用所调车作业计划优化问题

调车作业计划是在运用所内部的股道布局已定的前提下，确定动车组在洗车线、轮对镟修线、临修线、检修线、存车线等功能线区上转线和停留的方案，以满足运用计划和检修计划中规定的运用和检修任务要求。调车作业计划涵盖了动车组的进所、检修、存车和出所的全过程。

2.3.4 动车组高级检修车间调度优化问题

尽管高级修阶段计划、车间列检修计划以及车间日检修计划在编排粒度上区别较大，但通过分析，这三类计划具有以下共性：

①影响因素包括：工序拓扑约束、配件装配关系约束和配件计划完工时间。

②优化目标为减少检修耗时，提高检修效率。

如果将动车组看成一个配件，可以将三类计划统一为：动车组高级检修车间作业计划是在给定检修工序集合、工序之间的拓扑关系以及工序可用的检修设备，给定动车组配件集合和配件之间的装配关系，最终确定动车组各配件某检修工序在具体检修设备上的检修时间。

总结：动车组的运输组织问题是一个涉及多种运输资源和运输需求的大规模决策问题，需要从空间、时间、运输资源和运输任务等维度进行综合调度，形成指导运输的各种运用计划和检修计划。围绕动车组的运用计划和检修计划优化问题己经开展了一些有益的研究，但是由于我国客运专线还处于快速建设时期，相关研究受到诸多实际条件的限制。根据目前我国动车组的运输实践，开展动车组运用计划和检修计划优化问题的研究，不仅十分必要，而且非常迫切，既具有理论价值，也具有实践意义。

参考文献：

[1]史天运，张洪宇，贾利民.日本铁路智能运输系统(RITS)-Cyber Rail 框架及研究现状 [J].中国铁道科学，2003，24(6)：82-88.

[2]史天运.铁路高速客运专线信息系统总体框架研究 [J].交通运输系统工程与信息，2005，5(1)：92-106.