司雯

摘 要 空車調(diào)整是鐵路技術(shù)計(jì)劃的重要組成部分，傳統(tǒng)的空車調(diào)整方法是基于空車調(diào)整圖紙的“人工圖解推算法”，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的不斷發(fā)展，各種優(yōu)化模型和算法得到了相應(yīng)開發(fā)和應(yīng)用。但由于我國(guó)鐵路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、車輛運(yùn)用的動(dòng)態(tài)性，以及空車調(diào)整計(jì)劃決策問題的半結(jié)構(gòu)化等，決定了空車調(diào)整模型和求解方法的復(fù)雜性。所以，空車調(diào)整優(yōu)化問題，尤其是優(yōu)化算法問題仍是一個(gè)需待研究的重大課題。

關(guān)鍵詞 鐵路運(yùn)輸 空車調(diào)整 優(yōu)化方法 Floyd算法

中圖分類號(hào)：U292 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

空車調(diào)整是實(shí)現(xiàn)空車流量在全國(guó)路網(wǎng)中合理分配的優(yōu)化問題。空車調(diào)整問題的理論模型和算法，是科學(xué)研究和制定空車調(diào)整計(jì)劃的依據(jù)。傳統(tǒng)的空車調(diào)整方法是基于空車調(diào)整圖紙的“人工圖解推算法”，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的不斷發(fā)展，各種優(yōu)化模型和算法得到了相應(yīng)開發(fā)和應(yīng)用。但由于我國(guó)鐵路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、車輛運(yùn)用的動(dòng)態(tài)性，以及空車調(diào)整計(jì)劃決策問題的半結(jié)構(gòu)化等，決定了空車調(diào)整模型和求解方法的復(fù)雜性。所以，空車調(diào)整優(yōu)化問題，尤其是優(yōu)化算法問題仍是一個(gè)需待研究的重大課題。

1空車調(diào)整計(jì)劃的編制步驟

1.1確定空車調(diào)整任務(wù)

各個(gè)鐵路局，各個(gè)車站每日裝車數(shù)和卸車數(shù)一般都是不相等的，因此就需要把卸車數(shù)大于裝車數(shù)的車站的空車送到卸車數(shù)小于裝車數(shù)的車站上去，這個(gè)過程就是鐵路上所說的空車調(diào)整過程。全路各車站作業(yè)過程的原則是“一卸，二排，三裝”，空車調(diào)整的主要任務(wù)就是確定排空計(jì)劃，排空計(jì)劃是全路下達(dá)給各路局，然后各路局再下達(dá)給局管內(nèi)的各個(gè)車站的一項(xiàng)任務(wù)性計(jì)劃。為了確定排空車數(shù)，我們需要根據(jù)鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的技術(shù)計(jì)劃確定各局的要車計(jì)劃，然后根據(jù)要車計(jì)劃的數(shù)據(jù)資料確定局管內(nèi)的使用車數(shù)和卸空車數(shù)，排空車數(shù)就是卸空車數(shù)與使用車數(shù)之間的差值，鐵路局管內(nèi)的卸空車數(shù)由外局接入的卸車數(shù)與局管內(nèi)的自裝自卸車數(shù)來計(jì)算的，當(dāng)然，還應(yīng)該加上上一班的結(jié)存空車數(shù)。

1.2確定空車合理調(diào)配方案

空車的調(diào)配不完全是按照需求分配的，為了節(jié)省空車走行時(shí)間，提高貨車的周轉(zhuǎn)效率，全路在進(jìn)行空車調(diào)整的過程中遵循著一套原則，這種原則是根據(jù)科學(xué)的優(yōu)化方法得出的一套調(diào)配方法，空車調(diào)整主要是根據(jù)該原則來確定合理的排空路徑和該路徑上的排空數(shù)目。

1.3技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)的計(jì)算

空車調(diào)整的原則是減少貨車走行提高周轉(zhuǎn)效率，為了衡量空車調(diào)配質(zhì)量的好壞，全路一般通過貨車周轉(zhuǎn)時(shí)間和空車走行率兩項(xiàng)指標(biāo)來對(duì)空車調(diào)整進(jìn)行量化，并將該量化標(biāo)準(zhǔn)作為考核各個(gè)路局和各個(gè)車站空車調(diào)整過程好壞的主要依據(jù)。

1.4計(jì)劃的下達(dá)及實(shí)施

全路和各個(gè)路局的空車調(diào)整計(jì)劃主要以月度運(yùn)輸生產(chǎn)的技術(shù)計(jì)劃的方式下達(dá)給各鐵路局和各車站，各車站將月度計(jì)劃分上中下三旬進(jìn)行實(shí)施，確保計(jì)劃的完成。

2空車調(diào)整的核心問題

空車調(diào)整的最根本原因是運(yùn)輸需求的不均衡性，由于每個(gè)車站每天的需求量是不確定的，這就勢(shì)必造成空車調(diào)整的數(shù)量是一個(gè)多變的值，而且運(yùn)輸周期的不確定性也經(jīng)常影響空車調(diào)整的方案，造成空車調(diào)整的隨機(jī)性概率增加。全路的空車調(diào)整涉及不同的路局和不同的車站，并且全國(guó)的路網(wǎng)特別復(fù)雜，這個(gè)空車的調(diào)整過程造成了巨大的難度。另外，由于空車調(diào)整有嚴(yán)格的時(shí)間要求，這就導(dǎo)致各個(gè)車站在完成排空計(jì)劃數(shù)量要求的同時(shí)還要保證按時(shí)的要求。對(duì)于需要空車的車站來說，空車數(shù)量不夠直接影響貨物的裝運(yùn)，而空車的不按時(shí)送達(dá)又直接影響著該站班計(jì)劃的實(shí)施。因此，鑒于空車調(diào)整過程不僅不確定性因素多，復(fù)雜性強(qiáng)，而且還對(duì)數(shù)量和時(shí)間的要求特別嚴(yán)格，我們可以將空車調(diào)整計(jì)劃用概率論中的動(dòng)態(tài)離散過程來分析研究。

排空計(jì)劃的根本是解決空車的供應(yīng)車站和需求車站之間的不均衡性，也就是合理調(diào)整空車從供應(yīng)站到需求站之間的流量和流速。所以，排空計(jì)劃的核心思想在于——在一定的限制條件下，選擇合理的路徑將空車從供應(yīng)節(jié)點(diǎn)（起點(diǎn)）按照一定的流量和流速送到需求地點(diǎn)（終點(diǎn)）的路網(wǎng)問題，其實(shí)質(zhì)是在鐵路網(wǎng)上確定一個(gè)空車調(diào)整流的O-D徑路表問題。

3空車調(diào)整優(yōu)化方法的分析設(shè)計(jì)

3.1最短路徑算法

車流的最短路徑算法思想是指從起點(diǎn)站到終點(diǎn)站之間的最優(yōu)路徑，這個(gè)最優(yōu)路徑要么是指走行時(shí)間最少，要么是指話費(fèi)的費(fèi)用最少，在鐵路貨運(yùn)中，大多數(shù)情況以路徑之間的最短路徑來計(jì)算。由路網(wǎng)規(guī)劃的線性規(guī)劃問題分析可知，求解路網(wǎng)上兩點(diǎn)之間的最優(yōu)路徑就可等效為兩站之間空車調(diào)整的最優(yōu)選擇。而計(jì)算路網(wǎng)中的最優(yōu)路徑的方法有很多種，比如我們常用的窮舉法、Dijkstra算法以及Floyd算法等。鑒于開發(fā)系統(tǒng)的方便，本文決定選用Floyd算法計(jì)算最優(yōu)徑路，并進(jìn)行如下的詳細(xì)分析。

3.2改進(jìn)型Floyd算法的基本思想

設(shè)對(duì)給定的有向網(wǎng)絡(luò)G，從節(jié)點(diǎn)i到j(luò)存在邊，則存在i到j(luò)的長(zhǎng)度為C（i，j）的路徑，但它不一定是從i到j(luò)的最短路徑，因?yàn)橛锌赡馨?jīng)過其他節(jié)點(diǎn)的更短的徑路，因此在求兩點(diǎn)間最短經(jīng)路時(shí)，應(yīng)該依次考察i到j(luò)間是否存在有以節(jié)點(diǎn)1，2，…，n為中間節(jié)點(diǎn)的更短路徑。

4結(jié)論

本文所討論的綜合模型和應(yīng)用算法，可以很快地求出空車調(diào)整問題的最小費(fèi)用數(shù)量方案和路徑，在路網(wǎng)能力相對(duì)均衡和不均衡的情況下可以得到較滿意的結(jié)果，但由于空車編組計(jì)劃的復(fù)雜性，當(dāng)路網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大，模型參數(shù)難于簡(jiǎn)化時(shí)，造成處理精度下降。還有就是在提高路網(wǎng)邊權(quán)時(shí)，本文采用的是彈性的步長(zhǎng)，這種步長(zhǎng)確定的原則及原理還有待進(jìn)一步的研究。

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