机车周转图编制优化和系统设计探析

1、 机车周转图编制优化和系统设计探析 刘永华摘 要：铁路运输在我国交通运输中占据着相当重要的地位，做好铁路机车的管理工作，是保障铁路运输稳定发展的基础和前提。结合机车周转图的编制问题和相应的系统设计进行了分析，以期为铁路机车的调度工作提供一定的参考。Key：机车周转图；编制优化；系统设计；运行周期：U292.6 ：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2015.04.092机车周转图依据的是机车交路、机车运转制、乘务制度、乘务方式和机车最短折返时间标准等机车工作计划，是铁路运输计划的重要组成部分，也是组织机车运输的基础。对于机车周转图的编制，应该充分考虑各方面的因素，以确保机车运用效率

2、的最大化、提高机车周转速度，是需要铁路机务部门重点研究的问题。1 机车周转图编制优化机车周转图的编制优化是指结合实际情况，以最少的机车资源实现列车运行图上所有列车的动力配置，也可以理解为机车全周转时间最短或机车台数最少。在机车周转图的编制过程中，存在许多的影响因素，比如机车交路、乘务制度和机车在自外段的技术作业时间等。根据运输计划编制阶段的差异，机车周转图可分为基本机车周转图、分号机车周转图和实际机车周转图等。一般情况下，在对机车周转图进行编制的过程中，需要遵循以下4个原则：适应铁路运输的实际需要，保证列车运行图和运输方案的有效实施；加快机车周转，缩短非生产时间，确保机车利用的经济性和合理性；

3、合理安排乘务员的工作时间；合理安排机车自外段整备时间和地勤人员的作业时间。在目前的机车周转图编制中有许多方法，通常是将机车周转图模型转换为其他模型问题，比如TSP模型、二分图、时空网络模型和最大流模型等，但这些模型通常都是针对成对机车周转图进行编制的。因此，在不成对机车周转图的情况下，需要设置单机开行方案或机车附挂方案，而不同的方案会直接影响整个区段的机车周转，进而导致编制问题的复杂化。因此，本文提出了机车周转图编织优化的数学模型：定义Sk（k=1，2，K）为机务折返段车站，K为总数；Li（i=1，2，M）为列车数量，M为总数；列车Li在运行区段的始发时刻、终到时刻和运行时间分别为 、 和ti

4、；牵引机车台数和附挂机车台数分别为ni和fi；Tk为k站机车最短折返作业时间；aik为列车Li在Sk站是否停车并换挂机车，如果值为1，则停车并换挂，如果值为0，则不停；dik为列车Li在Sk站是否出发并换挂机车，如果值为1，则停车并换挂，如果值为0，则不停；xik为机车接续变量。其中，ji与机车台数相等。如果同一台机车先牵引列车Li，后牵引列车Lj，则xik=1，否则xik=0.机车在折返站Sk的折返时间为：以列车全周转时间t值最小为目标函数，可建立相应的优化模型：约束条件为以下3点：列车在区段出发车站和到达车站的接续机车总数不能超过机车总台数；机车接续必须满足机车在折返站的折返时间标准；机车

5、只能在同一车站接续。2 机车周转图编制系统设计2.1 需求分析从上述机车周转图编制的优化可知，机车周转图的编制工作是一项非常复杂的系统性工作，涉及多方面的因素和大量计算，十分烦琐，对编制人员的专业技术要求较高。因此，编图人员需要运用性能完善的辅助支持系统，帮助其实现机车周转图的快速、准确编制，从而缩短机车周转图编制周期。2.2 系统功能该系统的主要功能包括：根据实际需求编制多个机车周转方案，供编图人员选比；将机车周转方案的数据信息转换并绘制为机车周转图；支持手动修改功能，可实现对细节的修改和完善；具有机车交路勾画范围选择的功能，可根据相关指令，完成数据的筛选和转换。2.3 子系统设计2.3.1

6、 数据库系统数据库系统包括数据库和管理系统。其中，数据库模块又包含了机务数据库和列车运行图数据库，从机车全周转时间最短的角度考虑，要想确保机车周转图的有效性，就应在机务数据库中设置机务段信息表和机车牵引段信息表，并结合沿线车站的编号，与列车运行图数据库相互结合，实现数据共享；管理系统主要对数据库进行维护和管理，以利于对数据的查询、分析，考虑到铁路现场调度具有的灵活性和多变性，管理系统应为用户提供简单、方便的数据操作功能，并结合实际情况自行开发设计。2.3.2 模型库和方法库系统该系统涉及多个数学模型，对于机车周转方案的求解过程，即是利用多种方法对数学模型进行求解的过程。在模型库和方法库系统中，

7、主要包括自动勾画机车交路模型、手工修改机车交路模型和提示信息模型。此外，该系统可为操作人员提供模型和方法的管理、应用和修改功能，并通过人机对话保障有效实现上述功能。2.3.3 对话系统对话系统可使操作人员快速、直观地了解系统工作的进展情况，使系统接受操作人员的指令。对话系统包括3个组成部分：输入和输出部分。操作人员输入相应数据，系统对数据进行分析、处理，输出相应的机车交路和列车运行图，并绘制机车周转图；状态显示部分。采用对话框或状态栏的形式，直观显示系统的工作状态，方便操作人员管理；人机对话部分。多采用对话框的方式实现，一方面，系统可接受操作人员的指令，并对数据进行处理；另一方面，操作人员可对比系统提供的方案，实现合理取舍。3 结束语综上所述，机车周转图的编制是铁路机务部门工作的重要组成部分，对铁路运输的有效进行起着不容忽视的作用，需要引起相关部门的充分重视，并从算法和系统两个方面，对机车周转图的智能化编制进行深入研究。Reference1张杰.机车周转图编制优化及系统设计M.成都：西南交通大学，2013.2