趙 銘

（武漢鐵路局 武漢北站，湖北 武漢 430301）

1 武漢北站簡介

武漢北站為雙向三級七場編組站，股道總數(shù)為 128 條，其中到達(dá)、調(diào)車、出發(fā)場上行系統(tǒng)分別為 12、36、13 條；下行系統(tǒng)分別為 11、36、14 條；上、下行調(diào)車場間的交換場為6股道。車站設(shè)計能力為近期 (即開通后) 日均辦理車23 404 輛。武漢北站自 2009 年5月 18 日正式開通以來，辦理車、解體編組列數(shù)均呈不斷上升趨勢，2010 年日均辦理車為16 819 輛，其中有調(diào)辦理車 11 734.7 輛；日均解體 111.5 列、編組 111.1 列；最高日辦理車 20 768 輛，解體 150 列、編組 144 列。

2 車站解體計劃編制系統(tǒng)的局限性

武漢北站采用的編組站綜合集成自動化系統(tǒng) (CIPS) 具有解體計劃自動編制功能，其編程思路是假定初始車組序列是確切的，產(chǎn)生的目標(biāo)序列也是確切的。在這種條件下，計劃存在最優(yōu)解，同時假定解體順序已知，到達(dá)列車的編組已知，因此可以將所有待解車輛依照解體順序拼成一個車列序列，解體計劃可以看做是從車組序列中提取所需要的車輛，并組成一列出發(fā)列車的方案。該算法假定的前提是待解車列序列是確切的，出發(fā)列車的編組要求也是已知的，根據(jù)集結(jié)時間最短的要求，完全可以通過算法尋找到快速集結(jié)一列車的最佳方案[1]。由于該系統(tǒng)自動編制的解體計劃在實(shí)際運(yùn)用中與站調(diào)人員的思路差別很大，大多數(shù)不能直接使用，導(dǎo)致站調(diào)人員手工編制解體計劃，分析其主要原因如下。

（1）假設(shè)前提不準(zhǔn)確。實(shí)際情況下的待解列車序列是在不斷變化的，因此解體順序也在不斷變化，采用動態(tài)調(diào)整雖然可以抵銷一部分變化引起的誤差，但實(shí)際上編組集結(jié)是一個持續(xù)的過程，特別是對于零解車流，其集結(jié)時間大約在4～6 h，由此產(chǎn)生的誤差將會累積而導(dǎo)致算法生成的計劃與預(yù)期偏差較大。

（2）特殊時段車流處理。由系統(tǒng)自動編成的出發(fā)列車，完全可以符合編掛要求，但在實(shí)際操作中，某些時段為了及時編成交分界口列車，會采取適度的靈活處理方式，造成系統(tǒng)無法自動編制。

（3）空車配送調(diào)整。在武漢北站的日常運(yùn)輸生產(chǎn)中，需要對武漢樞紐及局管內(nèi)各站進(jìn)行空車配送，因此站調(diào)需根據(jù)鐵路局調(diào)度所的配空安排隨時調(diào)整 空車解體計劃，但系統(tǒng)卻無法及時作出相應(yīng)改變。

3 解體計劃自動編制系統(tǒng)的改進(jìn)

隨著 CIPS 在武漢北站的應(yīng)用，一方面建立了統(tǒng)一的信息共享平臺，為調(diào)度計劃自動決策提供了準(zhǔn)確和充分的信息及先決條件；另一方面“管控一體”理念的實(shí)現(xiàn)，改變了編組站的傳統(tǒng)作業(yè)方式，對相關(guān)調(diào)度崗位的作業(yè)效率和水平提出了更高的要求，加之編制解體計劃的工作復(fù)雜煩瑣，使得與 CIPS 配套的管理和決策工具的需求大大增加。

對解體計劃自動編制系統(tǒng)的改進(jìn)，重點(diǎn)引入了知識庫理論，設(shè)計了專門應(yīng)用于武漢北站調(diào)度領(lǐng)域的知識庫表示體系。該知識庫的建立以武漢北站現(xiàn)有編組計劃及站調(diào)解體習(xí)慣為依據(jù)，可以充分表達(dá)車站調(diào)度人員的工作經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)技能。系統(tǒng)在設(shè)計時細(xì)分成知識庫應(yīng)用、知識庫維護(hù)、鉤計劃評價、鉤計劃自解釋等各子系統(tǒng)，并將車站調(diào)度人員的經(jīng)驗(yàn)和技能應(yīng)用于解體鉤計劃自動編制系統(tǒng)中，使系統(tǒng)具有人工智能[1]。其系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 解體計劃自動編制系統(tǒng)框架圖

（1）知識庫系統(tǒng)。知識庫的構(gòu)建主要涉及3個方面的內(nèi)容，分別是知識獲取、知識表示和知識管理。根據(jù)解體作業(yè)相關(guān)知識的特點(diǎn)及功能需求，在知識獲取方面采用手工方式獲取解體作業(yè)相關(guān)知識；在知識表示方面，采用產(chǎn)生式規(guī)則方式來表示解體作業(yè)涉及的知識；在知識管理方面，建立知識庫管理系統(tǒng)來滿足編組站調(diào)度機(jī)構(gòu)對解體相關(guān)知識庫的日常維護(hù)需求。

（2）推理機(jī)的設(shè)計。推理機(jī) (Inference Engine)是系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)基于知識推理的部件，是基于知識的推理在計算機(jī)中的實(shí)現(xiàn)，主要包括推理和控制兩個方面，是專家系統(tǒng)的核心部分。

（3）知識庫維護(hù)系統(tǒng)。在自動解體知識庫系統(tǒng)試運(yùn)行中，對于匹配率比較低的解體作業(yè)計劃單，通常是因?yàn)閷τ谀硞€問題的知識缺失引起的，對此，建立完善的知識庫維護(hù)系統(tǒng)則可較好地根據(jù)實(shí)際匹配率對知識庫進(jìn)行查漏補(bǔ)缺。

新建解體計劃自動編制系統(tǒng)的工作流程如圖2所示[1]。

圖2 解體計劃自動編制系統(tǒng)流程圖

4 應(yīng)用評價

新建解體計劃自動編制系統(tǒng)自 2010 年9月1日在武漢北站正式投入使用，通過不斷調(diào)試和完善，目前自動編制解體計劃與站調(diào)編制解體計劃的總匹配率在 90% 以上，鉤計劃的完全匹配率達(dá)到70% 以上 (不含人為調(diào)整解體規(guī)則的情況)，而且還有一定的提升空間。為充分發(fā)揮 CIPS 智能化程度高的優(yōu)勢、切實(shí)提高站調(diào)工作效率發(fā)揮了重要作用。該系統(tǒng)主要有以下幾方面特點(diǎn)。

（1）提高解體計劃編制效率。系統(tǒng)通過計算機(jī)快速掃描并檢測解體車輛信息和調(diào)車場分類線存車信息，根據(jù)由編組計劃和解體規(guī)則制定的知識庫，能快速編制出到達(dá)車輛的解體計劃，較以往傳統(tǒng)編制解體計劃方法大幅度壓縮了所需時間。經(jīng)統(tǒng)計，由該系統(tǒng)編制一單鉤計劃僅需 1 s，加上站調(diào)人員檢查修改時間，總共僅需 2 min 左右，而通過手工方式編制至少需要 5 min 以上。

（2）提高解體計劃編制質(zhì)量。以往站調(diào)在編制解體計劃時，需人工檢查股道信息、手工拖動車輛進(jìn)行編制，受站調(diào)工作能力與強(qiáng)度等影響，編制時易出現(xiàn)部分程度的錯下、漏下，影響編組站的綜合作業(yè)效率。解體計劃自動編制系統(tǒng)則能嚴(yán)格按照車站建立的知識庫規(guī)則編制解體計劃，不但可以防止錯編的情況，還能保證4個班站調(diào)編制的解體計劃水平相當(dāng)，提升車站的整體調(diào)度指揮水平。

（3）提高解體計劃編制的安全性。由于解體計劃自動編制系統(tǒng)將車輛隔離要求等都納入了知識庫，可以防止站調(diào)人員在手工方式編制時出現(xiàn)違反安全規(guī)定的情況。特別是車站和設(shè)計單位合作將一些解體作業(yè)的安全要求 (如空重混雜罐車的溜放要求等) 也納入知識庫，可以從編制計劃的源頭上消除駝峰三角區(qū)解體作業(yè)的安全隱患，提高解體作業(yè)的安全性。

5 結(jié)束語

解體計劃自動編制系統(tǒng)在武漢北站投入使用以來，對提高武漢北站解體計劃編制的正確率和作業(yè)安全性，進(jìn)而提升車站解體系統(tǒng)的效率發(fā)揮了重要作用。隨著石武客運(yùn)專線、滬漢蓉快速通道的建成，既有線的貨運(yùn)能力將得到進(jìn)一步釋放，武漢北站的辦理車、解編列數(shù)均將大幅度增加，該系統(tǒng)的應(yīng)用可以使站調(diào)人員迅速、準(zhǔn)確地下達(dá)列車解體作業(yè)計劃，保證車站的運(yùn)輸暢通。

[1]婁正良，李文婷. 解體計劃自動編制系統(tǒng)[D]. 北京：北京全路通信信號研究設(shè)計院，2010.