鐵路編組站階段計劃優化研究

殷元浩

（甘肅綜合鐵道工程承包有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

編組站是鐵路運輸調度工作最為集中的場所，對鐵路貨物運輸等多個方面有重要影響。隨著社會經濟的飛速發展，不同地區的經濟、文化交流更加密切，鐵路運能難以滿足運量的增長需求，通過優化運輸組織提升鐵路運輸運能，是鐵路擴能改造的重要舉措，有助于推動鐵路事業發展。編組站運輸組織方案編制會直接影響車站效率，合理的方案運輸組織有助于實現鐵路網運輸暢通、提升運輸質量。作業計劃是車輛調度的核心依據，但目前很多編組站作業計劃編制存在一些問題，需要優化計劃編制，提升作業計劃質量，實現鐵路調度指揮科學化，促進鐵路運輸智能化發展進程。

1 鐵路編組站作業計劃編制相關闡述

1.1 編組站作業計劃編制概念

編組站作業計劃編制是指對列車完成某個任務或系統目標由初始狀態向目標狀態轉變時，對這個過程所執行的動作進行規劃與安排。編組站可以被視為列車的“加工廠”，列車被視為機械所需加工的工件，編組站中的設備則被視為加工設備，編組站作業計劃可視為工件加工工序、加工時間等計劃編制。調度則是在計劃目標和計劃要求下對工件加工進行排序?？傊?，編組站作業計劃是進行車輛調度、人員調度的重要依據。

1.2 編組站作業計劃的特點

1.2.1 分階段動態決策過程

編組站作業計劃的最大特性就是實時動態變化。在編組站作業計劃編制中，需要在本班作業即將結束前編制下一班計劃。一個自然日有兩個班，每個班為12h，距離當前班作業結束時間越近，列車達到時刻以及車輛的不確定性越大[1]。

可以將每個班細分為3～4 個階段，每個階段持續3～4h，一般當前時刻之后的下一階段列車信息相對精準，本階段人員在交班前需要作出下一階段計劃，下一個階段人員按照上一個階段計劃內容指揮生產，并根據階段執行實際情況計劃下一個階段計劃，如此反復，動態完成全天編組站作業計劃編制。

1.2.2 分層規劃過程

編組站作業計劃編制所涉及的內容較多，其間會出現一些不確定的問題，如果僅憑借一個模型來解決諸多問題，會極大程度地增加模型變量，約束條件十分苛刻，甚至導致模型無法求解。

我國是鐵路大國，列車數量、頻次比較多，單一模型的適用性較差。因此，可按照功能劃分，將作業調度分為最上層、中間層、最下層三個層次。最上層也稱為班計劃層，主要是確定列車車流關系，即各班車流之間的列車行運順序；中間層也稱為階段計劃層，主要負責落實各項生產計劃，如發車、解題、裝卸車等；最下層也稱為鉤計劃層，主要用于確定各項生產過程，如編解鉤計劃等[2]。

1.2.3 多系統組合的多目標優化

編組站實是一個非常龐大的系統，從生產角度可劃分為道解系統、出發系統、編組系統（分為上行系統、下行系統）等，從工種角度可劃分為值班站長、站調、助調、調車等。由此可見，編組站實則是各項系統的組合，需要多個系統協同運作才能完成整體目標，這也決定了其包含多個優化目標，即最大化社會效益、最優化運輸生產質量、最大化經濟效益。由于各項系統的優化目標不同，因此增加了編組站作業計劃編制難度。

1.2.4 各項系統的分布性與并行性

不同系統在保持一定獨立性的基礎上相互聯系、協同運行，它們需要在滿足整體協調任務的要求下獨立完成各自的系統作業，這也突出了各系統具有獨立分布性、并行性特點，是一種典型的分散自律系統。

2 鐵路編組站階段計劃編制流程與問題

2.1 日班計劃編制

日班計劃可以細分為列車到達、列車出發、裝車、卸車、排空5 個子計劃，5 個子計劃中調度所給定列車到達計劃，編組站無權變更，也無需優化編制[3]。作為整個計劃編制的基礎信息，列車達到計劃更多用于其他4 個子計劃的輔助編制。在日班計劃編制中，以列車到達計劃信息為基準，將其默認為準確信息，并以此開展后續計劃編制。

根據調度所下達的排空任務開展排車計劃編制工作，主要安排排空的車次、車種、車數。排空子計劃決定了后續的裝車、卸車子計劃的編制，因此需要結合裝車、卸車計劃編制排空計劃。由于卸車進度主要受自然環境、貨場生產性能影響，影響因素相對較少，因此在本班一段時間內計算卸空車即可推算得出卸車數量。卸車計劃制訂的難點在于確定非并行條件下卸車順序及貨主要求、種類、待車時間、調車難度等。待推算出有效卸車數量和排空車數量，即可確定空車來源。

確定空車來源后即可開始編制裝車計劃，裝車計劃編制的難點在于裝車順序難以確定，同時需考慮出發列車接續時間問題。從實際計劃執行情況來看，裝卸作業會影響編組站某個時間段的車輛增減，進而影響列車出發計劃的編制。列車出發計劃編制的核心任務是列車車流的接續，此過程需要推算中轉車、裝車、卸車的整個過程，所涉及的內容非常多，可以將列車出發計劃視為其他子計劃之間的聯系紐帶，其他子計劃會不同程度與列車出發計劃編制存在關聯。

2.2 階段計劃編制

雖然階段計劃編制所涉及的內容很多，但內容關系并不復雜，主要分為3 大項：一是出發列車車流來源的確定；二是科學運用調車機車；三是合理運用車站到發線。上述3 項內容分別對應作業對象、主體、地點，階段計劃編制的關鍵在于做好3 項內容的聯系與協調，將各個階段計劃整合成一體[4]。確定出發列車車流來源的主要內容為確定列車狀態、作業時間。列車狀態是指確定車輛車流接續中車流來源的實際情況（如作業狀態、內容、時間、地點），判定是否滿足原定計劃車流接續標準，為后續確定作業時間提供計劃依據；作業時間確定用于計劃中的車流接續時間安排，以便于制訂更為精準的作業時間范圍，為后期調車計劃編制提供信息支持。

編組站的核心生產力就是調車機車，編組站實施各項作業本質上就是在一定條件下占用調機資源，而調機質量水平直接影響計劃實施效果、生產效率。在編組站計劃編制中，調機計劃方案優化的主要目標就是確定調機資源占用優先級，從而確定調機作業順序流程。發線階段的核心是如何合理使用靜態資源，該階段需要考慮上述提出的發出車流來源接續與調機，同時要單獨分析咽喉、股道等并制訂相應的使用規則。

3 鐵路編組站階段計劃編制優化措施

3.1 日班計劃編制優化

3.1.1 車流接續優化

不同列車在相同時間、相同地點會產生調度矛盾，優化所需重點考慮前行列車編組車輛對后續編組車輛的影響，解決不同編組車輛的資源占用矛盾，使列車運行分布時間更加合理，避免出現延長運輸線路、列車等待時間等情況。車流接續優化需重點考慮車組大、停車時間長的車輛，以及車流接續與交換車問題。

日班計劃編制優化過程中除了要檢測動態作業與其他作業產生的設備資源占用沖突和進路沖突情況，還要調解列車及其設備資源之間的關系。靜態作業不考慮列車行進情況，更多的是考慮是否存在設備資源占用沖突。如果已經做好了動態作業安排，而靜態作業與動態作業存在設備資源沖突，則以動態作業為主，靜態作業更多是動態作業的補充，要求靜態作業與動態作業一一對應。

編組站計劃編制實質上是為了實現科學選取站存、調節車輛資源，從而實現車輛準時出發、達到車輛最短時間停留?？紤]到列車編組中的列車去向不同，某一去向中的前行車輛、后續發車可能發生資源占用沖突情況。對此，當車站資源滿足某個時間點發車編組需要時，可以挑選部分車輛編組出發。如果可用車輛資源無法滿足發車編組需要，則要對編組車輛進行優化調整，先湊足車流，優化編制各次發車編組，最大程度上保證列車正點發車[5]?？梢愿鶕靶熊囕v編組去向數量進行降序排列，也可以根據后續發出車組去向數量升序排列，根據排列發出的優先級調整編組車輛。

3.1.2 不均衡運輸條件下車流接續優化

編組站應優化組織管理，科學開展作業計劃編制工作，提高各作業環節的協調性，科學配置各個子系統資源，降低不均運輸條件帶來的負面影響，最大程度上保障不間斷作業。為了實現均衡調整，需提升車流周轉效率、縮短車輛中轉時間、提升運輸效率、壓縮檢修時間等，此過程需要編解、貨檢、編組等環節相互配合，找出整個流程中可提升作業效率的環節，適當增加崗位工作人員，提高該作業環節的工作效率。針對運量高峰問題，需要提升主力調車作業效率，減少中間環節時間，減少到達列車的干擾，充分利用非作業時間交換和分解車輛，合理調整調機進出庫時間間隔，提升解編作業效率。

發現運輸條件不均衡時，應優化調整車場使用計劃，充分發揮全站資源效用，均衡調整運輸空間，保障作業效率。如果某個改編系統難以承受作業壓力，可通過接車將部分作業轉移給另一個改編系統。靈活應用到發線，優化調節車輛走行、作業進路，盡快牽出編解列車，避免占用資源，以提升列車作業效率，縮短占用到發線時間。此外，需要積極利用現代化信息技術，發揮YIS、TDCS、調度決策系統作用，快速、精準掌握現場作業情況和設備資源占用情況，并采取相應的優化解決對策。

3.2 階段計劃編制優化

3.2.1 到發線運用計劃

到發線負責列車接入與發出作業，到發線資源主要包括列車時間占用量、列車道股占用量，到發線運用計劃優化需要重點考慮列車類型、到發線密集程度、車站設施、車流組織方案等。編組站階段計劃的核心是對到發線運用計劃的合理編制。很多學者通過構建到發線運用模型進行輔助調度決策，并提出了多種方法，如分層規劃法、排序法、圖論法等。

雖然不同類型列車、不同車站作業要求存在差異，但列車與到發線股道之間有相應的映射關系。不同種類列車有專門的到發線股道。到發線一對一接發一輛列車，若某一條到發線被列車占用，在此期間不中斷作業，直到該列車離去再接入下一列車。一列車只能占用多條到發線其中的一條，列車占用直到車輛離去發線時刻整個區間，作業不得中斷，調度中心計算機輔助決策其他車輛占用其他到發線。

3.2.2 調機運用計劃

調機運用計劃是編組站階段計劃的重要組成部分，主要內容是到達列車編解次序、出發列車編組次序、取送車計劃等。一般情況下，編組站的生產能力可以確保所有列車均在計劃標準中按時出發，但這種理論調機安排受外部因素影響會產生偏差。在實際作業中，調機性能限制、車流較多、車流不均衡等問題可能導致列車難以整點發出，此時就要決策哪些車輛正點發出，哪些車輛晚些發出。

編組過程與編解過程是對應（逆向）的作業流程[6]。調機運用計劃編制前期，應根據實際配車車流情況計算發車車流來源，從而判定到達車輛為哪些發車提供車流。在現場安排調機作業時，調度人員應判定各項作業所需的大體時間點，并據此調整作業任務，依次判定各任務的具體作業時間。

3.2.3 車流接續計劃

（1）確定編組排序

計劃編組負責判定單機、雙機作業排序，負責優化峰尾調機以及列車車流順序。對此，有兩種優化措施，一是原料到達時刻與編組發車最后車流來源進場時間相匹配，按照調機編組時間先后進行時間排列。二是逆排序方案，以發車時間為起始點，逆向推測編組列車最晚到場時間，通過逆向從大到小排序，實現列車編組以及縮短作業時間的優化目標。

（2）計劃之間的協作操作與調整

在車流接續計劃中，編組計劃、編解計劃相協調是保證列車編組秩序的基礎，在確定已有車流推算過程基礎上，需要重點考慮時間層面是否能夠滿足接續要求。編組站除了要加強編制、解編協調性，還要考慮原料、產品生產協調關系[7]。對各項操作協調進行驗證，若驗證成功可將各項計劃整合為總階段計劃，如果驗證不成功則需要對子計劃進行調整再驗證。

4 結語

綜上所述，優化鐵路編組站階段計劃，能夠為計劃編制調度人員提供更加科學、合理的輔助決策方案，對提升鐵路運營質量有重要意義，可在很大程度減少調度人員工作量，提升生產率、突發事件響應速度等。對此，應全面加強日班計劃編制、階段計劃編制的優化工作。隨著鐵路運輸體系和車輛規模變化，未來還需根據實際情況進一步做好鐵路編組站階段計劃優化工作，持續提高編組站運輸生產效率。