新时期我国铁路编组站分类标准探讨

1、新时期我国铁路编组站分类标准探讨交通运输工程与信息第9卷第3期2011年9月JournalofTransportationEngineeringandlnformionNo.3Vo1.9Sept.2011新时期我国铁路编组站分类标准探讨殷勇占曙光刘雯丽西南交通大学,交通运输与物流学院,成都610031摘要:分析了现有编组站分类标准的不适应性,提出了编组站分类的主要技术指标,运用模糊聚类分析方法对编组站分类问题进行研究.首先运用模糊c一划分方法对编组站进行合理的空间划分,在此基础上采用模糊聚类ISODATA方法对编组站进行聚类分析,并利用划分系数(u)和划分的平均模糊熵(u)对聚类效果进行评价,

2、最后对我国铁路现有49个编组站进行了大规模聚类分析.依据聚类结果提出了新时期我国铁路编组站的分类标准,为量化的研究编组站分类问题提供了新的方法.关键词:模糊聚类;编组站分类;分类标准中图分类号:U291.41文献标识码:A文章编号:1672-4747(2011)03-0022-05StudyonChineseNewMarshallingStationClassificationYINYongZHANShuguangLiuWenliCol1egeofTransportationandLogistics,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China

3、Abstract:ThedefiCiencyofnowadays'railwaymarshal1ingstarionciaSSificationStandardwasana1yzed,andthetechniqueindexeSofthee1assificationwereputforward.TheClasSificationstudyadoptingfuzzyelusteringanalysiSandtheSUitablespatialdiviSionwereperformedUSingfuzzyc-diviSionmethod.TheClusteringanalysiSwasma

4、dewiththefuzzyClusteringISODATAmethod.Final1Y,anewStandardwasputforwardbasedonanalyzing49railwaymarshal1ingStationsinChina.ThiSpaperprovidedanewapproachforthequantitativeresearchofmarshal1ingstationelassification.Keywords:FuzzyClustering,marshal1ingstationClassification,classificationstandards收稿日期:2

5、01O-06-01作者简介:股勇(1976一),湖北人,西南交通大学交通运输与物流学院讲师.新时期我国铁路编组站分类标准探讨殷勇等0引言编组站分类是编组站布局中的一个重要问题.其主要任务就是根据编组站在路网中的位置和所承担的工作量,合理地确定各个编组站的类型.编组站的类型是衡量它在路网中地位和作用的重要标志,也是确定编组站设备规模,能力储备以及预留发展等的主要依据.目前,编组站的分类主要是根据1989年铁道部颁发的铁路编组站,区段站技术(分类)条件(简称89标准),采用定性判断和单因素定量分析相结合的方法进行判断.但是,随着时间的推移,特别是我国铁路进入跨越式发展时期后,由于路网密度的增加,货

6、运量的增长以及铁路的现代化,编组站的改编能力,技术水平以及衔接的线路数量均大幅度提高,89标准的编组站分类有关的定性和定量标准明显偏低,急需提出新的编组站分类标准,以指导新时期我国铁路编组站的建设和发展.文献2】从编组站分类问题的模糊性出发,提出利用模糊综合评价的方法对编组站分类进行研究,为编组站的分类提供了一上种量化途径.文献3】在分析89标准的不适应性的基础上,提出了新的编组站分类标准,但新标准的提出基本上是基于作者的经验判断.本文采用模糊聚类方法对编组站进行聚类分析,根据聚类分析结果提出新时期我国铁路编组站的分类标准,供决策参考1编组站分类的基本理论依据1.189标准1989年,根据当时

7、车站技术管理需要,铁道部颁发了编组站技术条件标准,即铁路编组站,区段站技术(分类)条件(TB2l0789).该标准根据编组站在路网中的地位和作用将它的分为路网性编组站,区域性编组站和地方性编组站3个等级,同时也对各等级编组站做了基本的描述l.(1)路网性编组站.位于路网主要通道的交汇点,承担大量中转车流改编作业,编组多方向的技术直达和直通列车.一般衔接4个及以上方向,编组8个及以上去向的技术直达和直通列车,口均出入有调中转车达6000veh以上.(2)区域性编组站.位于铁路主要干线交汇点,承担较多中转车流改编作业,编组较多的直通和技术直达列车.一般衔接4个及以下方向,编组4个及以上去向的技术直

8、达和直通列车,日均出入有调中转车达40008000veh.(3)地方性编组站.位于铁路干支线交汇或大宗车流集散的港口,工业区,主要承担短程车流改编作业,编组部分直通和技术直达列车,一般为编组2个及以上去向的直通和技术直达列车,日均出入有调中转车达2000veh以上.1.2划分编组站类型的主要参数根据89标准对各级编组站所做的描述,结合近几年我国编组站的发展,确定下列4个因素为划分编组站类型的主要参数:(1)衔接干线方向数.编组站在路网中的位置是决定其分类的重要因素,通过编组站所衔接的干线方向数量能够有效的判断编组站在路网中所处的位置.(2)日均出入车数.这项指标能够反映编组站在路网中截流的自然

9、特性,是对编组站类型进行划分的重要依据.(2)有调中转车数.是指编组站承担的改编车辆数,其大小是衡量编组站繁忙程度的依据,也是划分编组站类型和地位的重要指标.(3)站场类型.站场类型主要是指单,双向,几级几场,我国路网性编组站大都按照双向三级六场布置,该项指标也是划分编组站类型的重要依据.2基于模糊聚类的编组站分类方法在分类方法中,聚类分析是一种应用很广泛的方法,它将一组事物根据其性质上亲疏远近的程度进行分类,把性质相近的个体归为一类,使得同一类中的个体具有高度的同质性,不同类之问的个体具有高度的异质性.在现实中,类与类的边界是模糊的,所以,交通运输工程与信息2011年第3期用模糊数学原理处理

10、带有模糊性的聚类问题更为客聚类中心可按式(5)计算:观,本文采用ISODATA模糊聚类分析方法对编组站进行聚类分析.2.1编组站的模糊划分()=上一k:l,2,c(5)(),=设所有编组站=,x,为一有限集,则它式中,r为待定参数,表示指数权重.参数r的的模糊C一划分空问为的c个子集:选取是否恰当,将直接影响到聚类效果,一般r>1.当r1时,最终分类的模糊性较小,当r逐渐增大=l,2,c)2c(1时,最终分类的模糊性增大.满足:1)AmnA=mm,n=l,2,.2)U:=l3)()=1Vxk=l式中:c为编组站分类数;()为x属于4类的隶属程度.于是的模糊C一划分可以用一个C&#

11、215;n模糊矩阵U=()表示,即=.()编组站的最佳划分矩阵可通过求目标函数的最小值得到剐:minJ(U,)=("):(6)f=I=I式中,为样本与聚类中心的欧氏距离,即=fl一一II:善(一v)!j式(6)实际上为一个非线性规划问题,直接求其最优解比较困难,本文将预先给定一个初始分类模糊矩(2)阵,采用一定迭代规则对其不断改进,直到满足迭代那么,每一个模糊矩阵U对应着X的一个模糊c一划终止准则.具体迭代过程如下.分.所有的模糊c一划分称为的划分空间,记作.1)取定c:2c",r(1<r<),设迭代次数2.2编组站的聚类变量=0,随机确定初始分

12、类矩阵U(.);对编组站进行聚类的直接目的就是要从的2)按式(5计算聚类中心()(庀=l,2,c);划分空间中挑选出"最佳"的分类模糊矩阵,为此,应求得各分类的聚类中心.聚类中心是各分类中所有元素的"核心",在一个合理的分类模糊矩阵中,每一类元素应该与该类聚类中心的距离平方和尽量小.设编组站集合=x.,x:,x中元素有m个特征,所以置可表示为:一=(一l,薯:,薯)f=l,2,(3)3)修正(,():喜)(k=l,2,c;i=l,2,")(7)4)判断迭代是否停止.用一个矩阵范数lI.1l比较(/)与(川),对取定的s>0,若&#

13、39;"一UI,则停止迭代,否则,=f+l,转向第2步.5)模糊归类又设编组站共有c个聚类中心:v,V,).其中VX,若一l1=minIx一Il,则将归入第=(,:,)k:l,2,c(4)f0类,其中是第类的聚类中心.誊新时期我国铁路编组站分类标准探讨股勇等2.3聚类效果评价由于ISODATA模糊聚类分析方法要求预先确定好分类数c,指数权蘑r及初始分类模糊矩阵.),最终得到的分类与上述数据的取值密切相关,因此,所得编组站的划分不一定最优,有必要对聚类分析的最终结果进行评价,本文采用划分系数,划分的平均模糊熵来评价模糊c一划分的聚类效果.(1)划分系数(U)划分系数(U)定量地描述模糊

14、划分的不确定性程度,(u)按下式计算,即Fc()=喜)划分系数E(U)愈接近1,最终分类的模糊性就愈小,聚类效果愈好.(2)划分的平均模糊熵(U)划分的平均模糊熵(U),同样,刻划模糊划分的不确定性程度,可按下式计算,即He(u)=一ncn()(9)划分的平均模糊熵I()l愈小,则最终分类的不确定性程窿就愈小,聚类效果愈好.3编组站的模糊聚类分析选取衔接干线方向数.(条),日均出入车数:(veh/d),日均有调车数3(veh/d),站场类型一4为聚类指标,运用统计分析方法SPSS中的聚类分析对现有49个编组站进行聚类运算.为了充分反映编组站目前的实际状况,本文选取了近三年编组站的实际运营数据的

15、平均值作为聚类样本.从编组站布置类型来看,我国铁路主要推荐的是四种站型:一级三场,二级四场,三级三场和三级六场.其它类型都是在这个基础上派生出来的,并且数量不多.为了聚类分析的方便,将四种站型依次用l,2,3,4四个数字表示.考虑我国编组站布局调整的需要,聚类中心划分为三类,与我国现有路网性,区域性,地方性三种分类相适应.取定分类数C=3,即将分为三类:I类为路网性编组站;类为区域性编组站;lII类为地方性编组站.以实际的编组站分类作为初始分类矩阵,为使最终分类的模糊性较小,提高模糊聚类效果,本文取r=1.2,精度s:0.叭,得到模糊3一划分矩阵和聚类中心.鉴于篇幅,此处省略聚类过程,仅给出模

16、糊聚类中心,如表1所示.表1模糊聚类中心Tab.1FuzzycIusteringcentors对模糊3一划分进行评价,经计算,划分系数(U)=0.922,平均模糊熵(U)=0.098,表明划分结果较理想.4新时期我国铁路编组站分类标准探讨根据模糊聚类分析结果,结合我国路网发展规划,未来货运量增长以及技术装备水平的现代化,建议新时期我国铁路编组站分类采用以下标准:(1)路网性编组站位于主要干线的交汇点,衔接4个以上干线方向,承担路网中远程车流的解编作业,年度日均出入车l5000vch以上,其中有凋中转车l0000veh以上,站场采用纵列式布置.(2)区域性编组站位于主要干线与一股干线的交汇点,衔

17、接2个以上主要干线方向和2个以上一股干线方向,负责路网下转第48页麓交通运输=程与信息2011,F第3fJ】VC结合ObjectARX存CAD平台上,构架了用户自定义参数的辅助设计模型,并实现了与其拓扑结构相似的标志版面自动参数化设计,使该类标志的版血设计效率大幅提高,并有助于对设计规范的严格执行.参考文献【l】中华人民共午¨国交通部.道路交通标志和标线(GB57682009)【S1.北京:人民交通出版社,2009.【21王福军,张志民,张师伟.AutoCAD2000环境下(2)丁道路交通标志种类繁多,l【I何进一步构建具有广泛适应性的参数化设计方法,并集成到软件产品中去,提高更加复

18、杂的非固定标志版面设计效率,还需要进一步研究.C/VisualC"应用程序开发教程M】.北京:北京希望电子出版社,2000.(中文编辑:刘娉婷)上接第25页中中,远程车流的解编作业,年度口均出入车l0000veh以上,其中有调中转车7000veh以上,站场采用纵列式或混合式布置.(3)地方性编组站位于一般干线的交汇点,衔接3个以上一般干线方向,负责地方上线车流的集结编组和到达地方车流的解体分拨作业,年度日均出入车5000veh以上,其中有调中转车3000veh以上,站场采用横列式或混合式布置.参考文献1】冯焕,何勋隆.铁路站场及枢纽M】.北京:中国铁道出版社,1996.2】严贺祥,林柏梁,等.基于模糊综合评价的编组站分类研究J】.铁道2005,27(6):l0卜104.【3】吴家豪.中国铁路跨越式发展新时期的编组站分类与布局探讨J.铁道经济研究2005,04:197212.41刘其斌,马桂贞.铁路站场及枢纽M】.北京:5结束语采用模糊聚类分析方法对编组站