端嘉盈，何世偉，申永生

（北京交通大學 交通運輸學院，北京 100044）

隨著客運專線的建成通車，既有線路開行的客車大幅度減少，其釋放的運能將轉為貨運運能，而貨運運能釋放的大小取決于具體每個鐵路區(qū)段、每條線路、每個鐵路局乃至全路具體能夠增加多少貨運通過能力，這個數(shù)據(jù)一直處于較為模糊的狀態(tài)，沒有一個確切的答案。

目前我國鐵路計算每條線新增貨運能力，最常用的方法是扣除系數(shù)法，但由于我國鐵路線路數(shù)量多，分布在不同的地理環(huán)境下，這種計算方法較為粗略。為了更加具體形象地描述客貨分線前后的貨運通過能力變化情況，開發(fā)計算機軟件幫助貨運計劃人員調整貨運組織，已是當務之急。

1 通過能力計算方法的研究

通過能力是指該鐵路線,在一定的機車車輛類型和一定的行車組織方法的條件下,根據(jù)現(xiàn)有的固定設備，在單位時間(通常指一晝夜)內最多能夠通過的列車數(shù)或列車對數(shù)或噸公里或車輛數(shù)[1]。

模擬方法分為模擬列車運行和模擬人工鋪畫等方法。這些方法主要以人工編圖的原則和經(jīng)驗為依據(jù)，制定和生成計算機編圖的判別準則和執(zhí)行程序，從而實現(xiàn)人工編圖的全過程自動化。采用模擬方法編制列車運行圖，其質量和效果在很大程度上取決于所制定的判別準則和程序設計的合理性與全面性。

整個編圖過程很接近于人工編圖的思維過程，能較好地處理各種列車的關系，確定列車合理的會讓地點，合理分配列車之間的空費時間，既能照顧高級列車的優(yōu)先性，又能為低級列車的運行創(chuàng)造良好的條件。列車運行圖的編制，具有影響因素多、組織規(guī)模大、信息量大、變化快的特點。從決策問題的特征進行分析，運行圖編制可分為方案圖（草圖）的編制、基本圖（詳圖）編制和實際列車運行圖編制。

本文計算客貨分線條件下既有線新增貨運通過能力，需要得到在客運專線開通前后的貨車數(shù)量，因此，在這里選用列車運行方案圖。在制定列車運行方案圖過程中，要確定旅客列車和貨物列車的種類、行車量、運行區(qū)間、列車編組等問題，這些大部分是與國家政策、經(jīng)濟形勢、市場變化等因素相關的非結構化決策問題。

列車運行方案圖模擬鋪畫法計算某一區(qū)段的貨運通過能力的步驟：

（1）鋪畫旅客列車運行方案圖。根據(jù)全國鐵路旅客列車時刻表，得到各次旅客列車進入?yún)^(qū)段的時刻，再根據(jù)運行圖技術資料提供的各次列車在區(qū)段各個區(qū)間運行時間，計算出各次客車在途中各站的到發(fā)時刻，得到圖形化的區(qū)段中旅客列車時刻表，即這一區(qū)段的旅客列車運行方案圖。

（2）根據(jù)最小發(fā)車間隔計算可以匯入?yún)^(qū)段的貨物列車在匯入站的出發(fā)時刻及總數(shù)量。按照在匯入站相鄰2旅客列車之間按照最小間隔發(fā)出貨物列車的原則，確定貨車在匯入站的發(fā)車時刻及數(shù)量。再根據(jù)貨物列車在區(qū)段的各個區(qū)間的運行時間，計算不受旅客列車影響情況下的貨物列車到發(fā)時刻，得到區(qū)段中貨物列車的初始時刻表。所得到的時刻表必然和旅客列車時刻表有沖突，所得到的發(fā)出貨物列車數(shù)量為計算結果（即最多能加入貨物列車運行線）的上界。

（3）疏解運行線沖突。把旅客列車時刻表和貨物貨物列車時刻表繪制成運行方案圖。因為客運列車在各個車站的發(fā)到時間固定，只能通過調整貨物列車運行線來疏解沖突?？紤]貨物列車與客車之間最小間隔約束、旅客列車越行貨物列車、各中間站到發(fā)線數(shù)量和貨物列車車站技術作業(yè)等因素制約，確定貨物列車被客車越行的車站，如果某貨運列車通過調整無法安排下去就取消其發(fā)車。按照這一原則，將運行方案圖中考慮了各種因素制約最多能鋪畫的貨物列車運行線數(shù)量作為這一區(qū)段的貨運通過能力。

2 系統(tǒng)總體設計

2.1 系統(tǒng)需求分析

模擬鋪畫旅客列車運行線和貨物列車運行線，計算出新增貨運通過能力，及時調整貨物列車開行數(shù)量，使既有線貨運能力利用率最大化，為線路的規(guī)劃和改進、運力資源優(yōu)化配置提供輔助決策。

2.2 系統(tǒng)模塊設計

依據(jù)系統(tǒng)使用者的需求和人工編圖的思維過程，將整個系統(tǒng)分為3個模塊：基本信息管理模塊、運行圖鋪畫模塊、新增貨運通過能力查詢分析模塊。系統(tǒng)總體結構如圖1。

圖1 系統(tǒng)總體結構圖

2.2.1 基本信息管理模塊

基本信息管理模塊的功能是管理與計算有關的運輸作業(yè)參數(shù)，如站點信息、線路信息等。能夠對所需參數(shù)進行顯示、修改、保存、更新操作，滿足系統(tǒng)使用者對參數(shù)進行查詢管理的需求。

2.2.2 運行圖鋪畫模塊

運行圖鋪畫模塊分為4個子模塊。運行圖鋪畫參數(shù)設置模塊是在鋪畫運行圖前，對所需的參數(shù)進行設置，幫助系統(tǒng)使用者在鋪畫前對整個線路情況有一個總體了解?？瓦\專線開通前運行圖模擬鋪畫模塊是對客運專線通車之前的運行圖進行模擬鋪畫，并顯示運行圖?？瓦\專線開通后運行圖模擬鋪畫模塊是對客運專線開通后運行方案圖進行模擬鋪畫，并圖形化顯示。通過能力計算模塊是對運行圖顯示的數(shù)據(jù)資料進行整合計算，得到所查區(qū)段的旅客列車通過能力、貨物列車通過能力及新增貨運通過能力。

2.2.3 新增貨運通過能力查詢分析模塊

新增貨運通過能力查詢分析模塊主要功能是對新增貨運通過能力進行查詢和分析。分為線路、路局及全路查詢分析。查詢出的數(shù)據(jù)能夠以文件形式輸出保存，能夠生成圖形進行展示。

2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計

使用數(shù)據(jù)庫對本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行管理，數(shù)據(jù)庫共有9個數(shù)據(jù)表：tb_YongHu儲存系統(tǒng)用戶的用戶名與密碼信息；tb_CheZhan儲存與車站相關的信息；tb_XianLu儲存各個站之間的線路區(qū)段信息；tb_ShiJianBiao1儲存客運專線開通前旅客列車運行時刻表信息；tb_ShiJianBiao2儲存客運專線開通后旅客列車運行時刻表信息；tb_CanShu儲存鋪畫運行圖的原始數(shù)據(jù)，該表是系統(tǒng)的核心；tb_NengLi儲存已經(jīng)計算得到的區(qū)段相關能力信息。系統(tǒng)數(shù)據(jù)結構如圖2。

圖2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)結構

2.4 系統(tǒng)流程設計

程序開始運行后，首先進入運行圖鋪畫參數(shù)設置模塊，對后續(xù)運算所需的各種參數(shù)進行設定。利用客運專線開通前運行圖鋪畫模塊對客運專線開通之前的旅客列車運行方案圖進行鋪畫。再以最小發(fā)車間隔時間不考慮沖突的條件下鋪畫貨物列車運行圖。然后參考站點信息和線路信息對每條貨物列車開行的可能性進行分析，將完全不能開行的貨物列車停運。最后畫出列車運行圖。將所得結果保存到數(shù)據(jù)庫。利用客運專線開通后運行圖鋪畫模塊做相同于上述的流程。將所得結果保存到數(shù)據(jù)庫。利用通過能力計算模塊將客運專線開通前后的貨運能力進行計算，可以得到新增的貨運通過能力。利用新增貨運通過能力查詢分析模塊可以對數(shù)據(jù)庫中存儲的結果進行查詢和分析，用于查看數(shù)據(jù)，總結規(guī)律。系統(tǒng)總體流程如圖3。

圖3 系統(tǒng)總體流程圖

3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

系統(tǒng)結合使用者的工作習慣，采用visual studio 2010的C#開發(fā)工具，在.NET框架平臺上開發(fā)。該系統(tǒng)調用鐵路路網(wǎng)信息數(shù)據(jù)庫和列車運行時分數(shù)據(jù)庫對客運專線開通后鐵路新增貨運通過能力進行計算分析，為貨運組織工作和鐵路運力資源優(yōu)化配置提供輔助決策。

3.1 基本信息管理模塊

使用基本信息管理模塊對系統(tǒng)計算所需要的信息進行管理，提供修改、保存、重置等操作。主要包括站點信息、線路信息、客運專線開通前、開通后既有線的信息等。

3.2 運行圖鋪畫模塊

該模塊是系統(tǒng)的核心部分，使用該模塊鋪畫客運專線開通前后的運行圖，經(jīng)過數(shù)據(jù)對比得到新增的貨運通過能力。初始狀態(tài)下數(shù)據(jù)列表顯示的字段是：“區(qū)段起點、區(qū)段終點、區(qū)間長度、旅客列車通過能力、貨物列車通過能力、新增貨運通過能力”。其中“區(qū)間長度、旅客列車區(qū)間運行時間、貨物列車區(qū)間運行時間”的數(shù)據(jù)來自鐵路局的“列車運行圖技術資料”。當區(qū)段選擇調整后，重新導出運行圖和計算結果，重新進行計算，并保存計算結果到數(shù)據(jù)庫中。

3.3 新增貨運通過能力查詢分析模塊

使用該模塊可以分析查詢各區(qū)段在客運專線開通前、后的貨運能力變化情況，查詢新增貨運通過能力，分為線路查詢、路局查詢及全路查詢，并提供圖形化顯示，如圖4。

圖4 新增貨運通過能力查詢分析模塊

4 結束語

本文在介紹了運行圖模擬鋪畫法的基礎上，詳細論述了新增貨運通過能力的計算方法，對開發(fā)鐵路新增貨運通過能力計算分析系統(tǒng)進行了研究；并采用鐵路局的實際數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)進行了實例運行，結果表明該系統(tǒng)具有界面友好、操作簡單、功能完善、計算快速等特點，能夠幫助貨運計劃人員進行輔助決策，具有很好的參考價值。

[1]胡思繼. 列車運行圖編制理論[M]. 北京：中國鐵道出版社，2007.

[2]孫 建. 客貨分線后既有線運輸組織研究[J]. 鐵路運輸與經(jīng)濟. 2009，31（4）：43-44.

[3]鐵路運力資源優(yōu)化配置技術的研究項目報告[R]. 北京：鐵道科學研究院，2008.

[4]2009年列車運行圖技術資料[M]. 鄭州：鄭州鐵路局，2009.