薛 鋒，戶佐安，羅 建

（1.西南交通大學(xué) 交通運輸學(xué)院，四川 成都 610031；2.西華大學(xué) 交通與汽車工程學(xué)院，四川 成都 610039）

由于鐵路運輸生產(chǎn)活動的特殊性，貨車必須編入列車進行輸送，而裝卸車作業(yè)一般在貨場或?qū)Ｓ镁€進行，與列車的到、解、編、發(fā)作業(yè)不在同一地點，因而在解體與裝(卸)車、裝(卸)車與集結(jié)編組之間必然產(chǎn)生取送車作業(yè)。取送車作業(yè)作為鐵路貨物運輸生產(chǎn)過程不可缺少的環(huán)節(jié)，其效率直接影響貨車周轉(zhuǎn)和貨物送達速度。

1 取送車作業(yè)分析和條件設(shè)定

1.1 取送車作業(yè)分析

取送車作業(yè)與解編作業(yè)的協(xié)同優(yōu)化問題本質(zhì)上屬于系統(tǒng)優(yōu)化的范疇，主要是根據(jù)出發(fā)列車的配流情況確定合理的取送車時機，確定車輛入線及取出的時間，同時包括具體作業(yè)方式(單送、單取或連送帶取等)、取送地點和輛數(shù)。先根據(jù)調(diào)機可能的取送車時間、待送和待取車流及其用途，確定本階段內(nèi)取送的地點及時間。如果取送時間有限，而需取送的地點和車輛都較多時，應(yīng)選擇急需取回集結(jié)的車輛，以及送入大組車輛和卸后待裝的車輛，并據(jù)此確定取車和送車的順序和地點。一般情況下，取車時間應(yīng)當(dāng)在允許的時間范圍內(nèi)選擇稍后一點的時間，以便取回更多的車輛。送車時間的選擇應(yīng)使車輛等送時間少，并保證不超過裝卸后編入列車所允許的時間[1]。這實際上是車站階段計劃的一項內(nèi)容，需要結(jié)合列車的配流方案整體考慮，統(tǒng)籌安排。

在生成配流方案時，如果通過調(diào)整列車的解編順序仍然存在欠軸的出發(fā)列車，則說明該列車的可配車流數(shù)本身不足，此時可檢查貨場專用線是否有該去向的車流，考慮取本站貨物作業(yè)車進行補充。根據(jù)配流方案取送車時要盡量做到解體照顧送車，取車照顧編組，確定合理的取送時機主要有兩種情況[2]：第一種情況，如果貨場、專用線有已經(jīng)裝卸完畢的本去向車流，則確定取車內(nèi)容；第二種情況，如果貨場、專用線無本去向的重空車流，但有承認的裝車計劃或合適的卸車車種，則確定上線裝(卸)車內(nèi)容。

由于取送車作業(yè)要占用調(diào)機能力，因此需要制定合理的取送機車運用計劃，安排好本階段內(nèi)取送車輛的地點和起迄時間。對于第一種情況，在時間上要求取回站內(nèi)分解完畢時刻不遲于最晚開始編組時刻，裝卸作業(yè)完畢時刻不遲于取車過程中開始收集車輛時刻。此外，還應(yīng)考慮在取車的同時送入一批車。只要解體完畢時刻在送車開始時刻之前，該解體列車中的本站作業(yè)車均可送入。對于第二種情況，要求反推出掛線裝(卸)車的最遲完工和開工時刻，進而反推出前一次的最晚送車(或調(diào)移)入線時刻。然后根據(jù)工序可移性原理，安排前一次的送車時間。除確定本次送車內(nèi)容外，還應(yīng)由掛線裝(卸)車內(nèi)容確定前次送空(重)或調(diào)移內(nèi)容。

1.2 取送車作業(yè)條件設(shè)定

為了建模、簡化約束等研究問題的方便，結(jié)合現(xiàn)場實際作業(yè)方法，給出以下設(shè)定。

（1）各條專用線待送、待取車數(shù)已定，若某線既無車待送亦無車待取，則該線視為不存在；

（2）各條專用線的距離和調(diào)機走行時間已知；

（3）各條專用線的貨物作業(yè)時間已知；

（4）假定各條專用線往返走行時間相等；

（5）對任一專用線，貨物作業(yè)時間大于取送走行時間；

（6）車組取回解體后編入出發(fā)列車；

（7）取送作業(yè)由1臺調(diào)機完成。

鐵路專用線的取送車作業(yè)按照實際作業(yè)內(nèi)容的不同，可細分為6種情況：單一送車、單一取車、送取結(jié)合、送兼調(diào)移、取兼調(diào)移、送調(diào)取結(jié)合；按照車流到發(fā)的不同方式，可分為車流整列到發(fā)、車流分散到發(fā)、車流整列到達分散出發(fā)、車流分散到達整列出發(fā)等。針對車流到發(fā)的不同方式，設(shè)1次所取送的車組數(shù)為mqs，編入的列車數(shù)為jqs，由此可分為以下兩種情況。

情況一：1≤mqs≤jqs，車流分散出發(fā)；情況二：1= jqs≤mqs，車流整列出發(fā)。

工礦企業(yè)有貨物作業(yè)的車站，多采用送取分離的調(diào)車作業(yè)方式，即調(diào)機送(取)完1列已解編的車列后返回調(diào)車場，然后再送(取)車列到另一股道。另外，我國大多數(shù)編組站的專用線都采用樹枝形的布置形式，因此以樹枝形專用線為例，根據(jù)確定的優(yōu)化目標(biāo)[3-4]，采用送取分離的作業(yè)方式，按照上述兩種情況，結(jié)合車流到發(fā)的不同方式按取車和送車兩個過程分別確定合理的取送車時機。

2 取車時機的確定

樹枝形專用線雖然各線車輛入線時刻不同，但取回站內(nèi)的時刻是相同的，為了充分利用調(diào)機能力，盡管每次應(yīng)該多取回一些車組，但要求取回站內(nèi)分解完畢時刻不遲于出發(fā)列車的最晚開始編組時刻。設(shè)為專用線 i 至車站的調(diào)機走行時間；為專用線 i' 至專用線i的調(diào)機走行時間；為專用線 i 裝卸完畢時刻；為在解編方案約束下調(diào)機的最早可能開始作業(yè)時刻；I 為取送車的專用線集合；Q(I)為集合I中的取車順序；為集合I 中專用線 i' 最后車組的取出時刻。

設(shè)為調(diào)機開始去專用線 i 收集車輛時刻，則由和決定：

設(shè)Tqh為允許調(diào)機從專用線取回車組配入出發(fā)列車cfj的最晚時刻，則：

式中： tjt為列車的解體作業(yè)時間標(biāo)準(zhǔn)。

在進行取車時機的算法設(shè)計時，可選擇最小的專用線先取車，這樣可使調(diào)機的待取時間盡可能??；對已安排取車的專用線，按調(diào)機的走行時間最小的順序進行取車，可使此次取車的總時間最小，從而使取車作業(yè)與裝卸作業(yè)相互配合。若所有為等值，則可按調(diào)機總的走行車輛公里數(shù)最小的順序取車。其算法步驟如下。

步驟1：按式⑴計算，找出min{}(i∈I)值，由滿足=min{}的專用線構(gòu)成集合Q，按調(diào)機走行時間由小到大安排取車順序Q(I)。

步驟2：按Q(I)的取車順序計算集合Q中的。

步驟3：按調(diào)機走行時間由小到大安排集合I?Q中的取車順序Q(I?Q)，按式⑵計算集合I?Q中的和。

步驟4：若≤min{}，則在既定的解編方案約束下的取車時機是可行的；否則，從集合I中去除max{}的專用線，轉(zhuǎn)步驟1，直至滿足條件≤min{}。

3 送車時機的確定

3.1 車流分散出發(fā)時的送車時機

樹枝形專用線不同送車順序的車輛入線時刻是不同的，車流分散出發(fā)時的送車目標(biāo)是在調(diào)機能力限制下，在保證大車組和重點車能按時送到，僅其他車組不能按時送到的專用線數(shù)量最少。設(shè)為專用線 i 開始空閑時刻； S(I)為集合I中的送車順序；為集合I中專用線 i' 最后車組的送完時刻。

設(shè)為調(diào)機開始去專用線i送車時刻，則由、及送入專用線i的車組所屬的到達列車的最早可能開始解體時刻所決定：設(shè)Tsh為允許調(diào)機送到專用線 i 的最晚時刻，從送車組到專用線 i 作業(yè)完畢再取回編入出發(fā)列車cfj為止，需要保證必要的貨物作業(yè)時間thw、取車作業(yè)時間tqc和解體作業(yè)時間tjt，則：

車流分散出發(fā)時送車時機的算法步驟如下。

步驟1：按式⑸計算，找出min{}(i∈I)值，由滿足=min{}的專用線構(gòu)成集合S。

步驟2：按S(I)的送車順序計算集合S中的。

步驟3：若﹥min{}，找出最晚送車時間不能滿足上線裝(卸)車最遲開始時刻的專用線i，從集合S中去除，去除的專用線i構(gòu)成集合S ，重新計算，轉(zhuǎn)到步驟4；否則，結(jié)束。

步驟5：按式⑹重新計算。

3.2 車流整列出發(fā)時的送車時機

由于車流是整列出發(fā)，只要最后送到的車組能滿足出發(fā)列車的接續(xù)條件即可。由于送車順序不同會導(dǎo)致車組的送車時間也不相同，但只要反推出前一個專用線的最晚送車(或調(diào)移)入線時刻，即可知道其余專用線的送車時間。因此，當(dāng)車流整列出發(fā)時，應(yīng)先送最小的專用線，在確定前一個專用線后更新其余專用線的需要送車時刻，然后再次選擇最小的專用線，直至全部送完為止。

車流整列出發(fā)時送車時機的算法步驟如下。

步驟2：按S(I)的送車順序計算集合S中的。步驟3：按式⑹重新計算。

3.3 其他取送車時機的確定

4 算例分析

假定某車站銜接樹枝形專用線5條，依次對其編號1~5，0為車站。車站及各專用線之間的走行時間如表1所示，專用線裝卸完畢時刻及編入列車情況如表2所示。解體時間作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為15min，取車作業(yè)時間為5min；調(diào)機的最早可能開始作業(yè)時刻為10:40；出發(fā)列車的最晚編組時刻分別為11:40、12:00、12:45。確定各專用線的取車時機。

表1 車站及各專用線間的走行時間 min

表2 專用線裝卸完畢時刻及編入列車情況

步驟1：按式⑴計算可得專用線1～5的分別為：10:40、11:11、10:40、12:14、11:22。由專用線1、3構(gòu)成集合Q，按調(diào)機走行時間由小到大安排取車順序Q(I)={1，3}。

步驟2：按Q(I)的取車順序計算專用線1、3的分別為10:51、11:07。

步驟3：按調(diào)機走行時間由小到大安排其他專用線的取車順序為{2，5，4}，分別計算、，其結(jié)果為11:07、11:24、12:22和11:24、11:40、12:30。

步驟4：計算分別為：11:25、11:25、11:45、12:30、11:45，比較與可知，在既定的解編方案約束下，專用線1~5的(10:40、11:07、10:51、12:22、11:24)是可行的。

同理，在一定的配流方案下，按照算法步驟可計算確定樹枝形專用線的送車時機。

5 結(jié)束語

由于編組站的取送車作業(yè)涉及線路和調(diào)機的占用，特別是地區(qū)性編組站，貨運業(yè)務(wù)比較繁忙，需要及時進行取送車作業(yè)，并盡可能減少待送、待取等非生產(chǎn)停留時間，做到列車到發(fā)與解編、解編與取送、取送與裝卸緊密銜接。但每個車站的設(shè)備條件、作業(yè)組織方法、車流性質(zhì)等各有不同，在研究取送車作業(yè)問題時，只能根據(jù)實際情況有針對性地進行分析。針對樹枝形專用線，依據(jù)貨場、專用線有無合適去向的車流等情況，結(jié)合車流到發(fā)的不同方式分為取車和送車兩個過程，并分別給出了確定合理取送時機的計算方法。

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[1]彭其淵，王慈光. 鐵路行車組織[M]. 北京：中國鐵道出版社，2007.

[2]王慈光. 車站技術(shù)作業(yè)整體統(tǒng)籌模型[J]. 鐵道運輸與經(jīng)濟，1996(4)：71-74.

[3]王慈光. 樹枝形專用線取送車問題的研究[J]. 西南交通大學(xué)學(xué)報，1996，31(6)：675-680.

[4]敬媛媛. 樹枝型專用線取送車算法的研究[J]. 成都大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1998，17(4)：36-42.