王麗芳（呼鐵局科研所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010020）

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基于ExtendSim的編組站設(shè)計與仿真

王麗芳
（呼鐵局科研所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010020）

【摘要】隨著計算機仿真技術(shù)的發(fā)展，編組站作業(yè)過程的優(yōu)化仿真實現(xiàn)日顯必要，本文針對鐵路編組站對應的不同排隊模式進行仿真分析，并應用ExtendSim軟件仿真分析編組站的系統(tǒng)模式，通過仿真發(fā)現(xiàn)減少列檢和駝峰的作業(yè)時間，或增加到達場的列檢組數(shù)目、減少出發(fā)場列檢組數(shù)目，同時將駝峰作業(yè)改為雙推雙溜模式，可提高設(shè)備的利用率，實現(xiàn)編組站編組能力最大化。

【關(guān)鍵詞】編組站 仿真 ExtendSim

1 編組站作業(yè)與ExtendSim仿真軟件簡介

編組站是在鐵路網(wǎng)上辦理貨物列車解體、編組作業(yè)，并為此設(shè)有比較完善的調(diào)車設(shè)備的車站［1］。鐵路編組站通常設(shè)置在大城市、樞紐城市或貨物業(yè)務量大的區(qū)域，根據(jù)車流量設(shè)置不同規(guī)模的級場，其主要由到達場、駝峰、調(diào)車線、編組場、牽出線、出發(fā)場、機務段、車輛段、電務段等設(shè)備組成的有機系統(tǒng)。ExtendSim仿真軟件［2］1988年進入市場，它采用C語言開發(fā)，可以對離散事件系統(tǒng)和連續(xù)事件系統(tǒng)進行仿真，且具有較高的靈活性和可擴展性。通過對系統(tǒng)性能指標的仿真分析，可以直觀地評價和改進影響系統(tǒng)性能的因素，以實現(xiàn)系統(tǒng)最佳的配置、運行模式或經(jīng)營策略等。

2 編組站系統(tǒng)的ExtendSim模塊設(shè)計

根據(jù)排隊論和車列在站內(nèi)的作業(yè)流程，鐵路編組站系統(tǒng)又可以分為三個排隊服務子系統(tǒng)［3］：

2.1 到解子系統(tǒng)模塊設(shè)計

到解子系統(tǒng)是由列車自區(qū)間到達時起，經(jīng)列檢、駝峰至車列解體完畢為止，可視為二級排隊服務系統(tǒng)。如圖1所示，第一級為到達列檢服務系統(tǒng)，這里的列檢組是服務員，列檢作業(yè)時間為服務時間。改編列車到達時，若有空閑的列檢組，則立即進行列檢作業(yè)；若列檢組不空，車列必須在到達場或進站信號機外排隊外等待。第二級為解體服務系統(tǒng)，這里的駝峰是服務員，車列解體時間為服務時間。以Create模塊和Workstation模塊構(gòu)成到解子系統(tǒng)，Create模塊隨機或按照一定規(guī)律產(chǎn)生車流，然后通過一個或多個列檢Workstation模塊進行列檢作業(yè)，最后通過實行雙推單溜作業(yè)組織方式通過駝峰。

2.2 解編子系統(tǒng)模塊設(shè)計

解編子系統(tǒng)是在駝峰上解體的車組在各自的調(diào)車線上集結(jié)成新的車列，車列集結(jié)完了時刻，若牽出線調(diào)機空閑，則立即進行編組；若牽出線調(diào)機不空閑，則車列在調(diào)車線上排隊等待。顯然，該系統(tǒng)的服務員是尾部牽出線和調(diào)車機，車列編組和轉(zhuǎn)線時間是服務時間。以Workstation模塊和Quese模塊構(gòu)成解編子系統(tǒng)，車列通過道岔進入編組線模塊集結(jié)車流，滿軸后進入牽出線模塊，如圖2所示。根據(jù)編組站的規(guī)模會有多個Workstation模塊和Quese模塊。

2.3 編發(fā)子系統(tǒng)模塊設(shè)計

編發(fā)子系統(tǒng)是自編出發(fā)列車和無調(diào)中轉(zhuǎn)列車進入出發(fā)場，在這里進行出發(fā)前的技術(shù)作業(yè)，也可以視為二級排隊服務系統(tǒng)。如圖3所示，第一級為出發(fā)列檢服務系統(tǒng)，這里的列檢組是服務員，列檢作業(yè)時間為服務時間。自編列車或無調(diào)中轉(zhuǎn)列車進入出發(fā)場時，若有空閑的列檢組，則立即進行列檢作業(yè)；否則，車列必須在出發(fā)場或進路信號機外方排隊等待。第二級為出發(fā)服務系統(tǒng)。列檢作業(yè)結(jié)束后，若當時區(qū)間有運行線并有本務機車，則列車可立即發(fā)往區(qū)間；否則，車

············

列須在出發(fā)場排隊等待發(fā)車。這里，服務員是各個出發(fā)區(qū)間，服務時間是往各出發(fā)區(qū)間的發(fā)車間隔時間。以Workstation模塊、Quese模塊和Exit模塊構(gòu)成編發(fā)子系統(tǒng)，車列通過一個或多個列檢模塊，然后進入出發(fā)區(qū)間模塊，發(fā)往不同的方向，最后將車流輸出。

3 基于排隊論的鐵路編組站系統(tǒng)

排隊論（Queueing Theory）也稱隨機服務系統(tǒng)理論。排隊過程一般用“顧客”和“服務員”模式表示，鐵路編組站系統(tǒng)的“顧客”是編組站到達場內(nèi)的列車，“服務員”是調(diào)機（駝峰），要求服務的內(nèi)容是解編作業(yè)。本文就鐵路編組站系統(tǒng)的三種隊列服務臺模式進行仿真分析，找出系統(tǒng)的“瓶頸”所在，并對其改進、完善，以達到編組站編組能力最大化。

3.1 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

編組站是一個復雜大系統(tǒng)，對編組站的作業(yè)過程優(yōu)化采用計算機仿真研究十分必要，作者對三級三場的小型編組站進行研究，對模型做以下簡化處理：（1）組站發(fā)車去向總數(shù)為5，依次編號為1，2，3，4，5；（2）到達列車滿軸為10輛，10輛車去向均為1～5中隨機正整數(shù)，編組列車滿軸為10輛；（3）達場股倒數(shù)為5，編組場股倒數(shù)為5；（4）大仿真時間為2d，即2880min；（5）車到達編組站的最短時間間隔為區(qū)間不同時到達時間t不，調(diào)機作業(yè)方式為單推單溜，當?shù)竭_場所有股道為空時調(diào)機狀態(tài)置為空閑；（6）調(diào)機推峰時間為3min，返場時間為3min，完成一個單元流放作業(yè)的時間相等，并由決策者事先給定，可取值理論范圍為［1，2880］，到達場接車時間為1min；（7）不研究編組站尾部作業(yè)，編組場每一方向集結(jié)車輛數(shù)等于10，則向該方向發(fā)車1列。

3.2 單隊單服務臺模式

單隊單服務臺模式，即一個列檢組，一個編組線，一個牽出線，一個出發(fā)區(qū)間組成的排隊系統(tǒng)。如圖4。

3.3 多隊多服務臺模式

多隊多服務臺模式，即多個列檢組，多個編組線，多個牽出線，多個出發(fā)區(qū)間組成的排隊系統(tǒng)。如圖5。

3.4 單隊多服務臺模式

單隊多服務臺模式，即一個列檢組，多個編組線，多個牽出線，多個出發(fā)區(qū)間組成的排隊系統(tǒng)。如圖6。

4 結(jié)果分析

作者對不同的排隊模式進行仿真分析，單隊單服務臺系統(tǒng)的瓶頸位置是到達場的列檢模塊；多隊多服務臺系統(tǒng)的瓶頸位置是到達場的駝峰模塊，且出發(fā)場的列檢模塊時常處于空閑狀態(tài)；單隊多服務臺系統(tǒng)的瓶頸位置是到達場的列檢和駝峰模塊?？梢酝ㄟ^設(shè)備更新，減少列檢和駝峰的作業(yè)時間，或增加到達場的列檢組數(shù)目，減少出發(fā)場列檢組數(shù)目，同時將駝峰作業(yè)改為雙推雙溜模式，以提高設(shè)備的利用率。

本文只是對編組站進行排隊系統(tǒng)仿真，所以對其復雜系統(tǒng)簡易化，不考慮“鉤計劃”仿真結(jié)果只做參考。

參考文獻：

［1］劉其斌，馬貴貞.鐵路車站及樞紐（第二版）［M］.北京：中國鐵道出版社，2008年.

［2］秦天寶，王巖峰.面向應用的仿真建模與分析-----使用ExtendSim［M］.北京：清華大學出版社， 2009年.

［3］賀國先，王曉明.現(xiàn)代物流系統(tǒng)仿真［M］.北京：中國鐵道出版社，2008年.

作者簡介：王麗芳（1987—），女，陜西榆林人，呼和浩特鐵路局科研所，工程師，主要研究方向：虛擬現(xiàn)實技術(shù)、計算機圖形處理等。