（交通运输规划与管理专业论文）列车编组计划车流分析系统研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 正确编制和执行列车编组汁划是充分发挥铁路运输能力，提高运输质量， 尽可能满足市场需求的重要途径。但长期以来，列车编组计划车流资料的收 集和分析都是手工进行，严重制约了铁路运输的效率性，不能适应运输市场 激烈的竞争。本论文运用管理信息系统设计理论和运筹学数学建模方法，设 计了一个列车编组计划车流分析系统。该系统有效的实现了车流分析工作的 信息化，完成了车流资料的计算机采集、车流分析的自动化、车流径路的简 便查询等功能。 论文从系统需求分析入手，界定了车流分析系统的服务范围，明确了车 流分析系统的数据流和信息流，从而确定了车流分析系统设计的目标和原则。 由于，车流分析系统是一个管理信息系统，论文沿着开发管理信息系统的成 型思路，进行了系统逻辑设计、数据库体系设计以及系统输入输出设计，以 期达到系统功能的完善性、实用性、友好性，并尽量节约资源。 在列车编组计划中，车流径路管理是一个极为重要的环节，也是对车流 数据进行相关分析的基本依据。因此，论文对车流径路涉及的最短径路和特 定径路问题作了重点研究，从算法精度、数据存贮结构和路径搜索效率几方 面进行讨论，建立了实用的数学模型和算法，满足了铁路车站大规模最短径 路管理的需要，并采取人工智能知识表示结合宽度优先搜索方法实现了特定 径路的管理。 r 此外，论文还对车流分析系统的技术实现作了详细阐述，并制作了相关 软件。 本论文适应了铁路运输信息化发展趋势，为铁路运输作业技术的深化改 革提供了可参考的借鉴。 关键词：列车编组计划：车流分析；信息系统：车流径路管理 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t m a k in ga n d c a r r y in g o u tt r a i nf o r m a t i o n p l a ne x a c t l y isa n i m p o r t a n tm e a s u r et oe x e r tt h et r a n s p o r tc a p a b i l i t yo fr a i l w a yf u l l y ， i m p r o v et h et r a n s p o r tq u a l i t ya n ds a t i s f yt h em a r k e td e m a n da sm u c h a s p o s s i b ly h o w e v e r ，t o n gt i m eb e f o r e ，c o l l e c t i n ga n da n a l y z jn g v e h i c l ef l o wd a t ah a sb e e np e r f o r m e db y h a n d ，w h i c hh a sr e s t r i c t e d r a i l w a yt r a n s p o r te f f i e i e n c ys e r i o u s l ya n dc a nn o ta d a p tt h ei n t e n s e c o m p e t i t i o no ft r a n s p o r tm a r k e t t h i sp a p e rd e s i g n sa na n a l y s iss y s t e m o fv e h i c l ef 1 0 wd a t af o rt r a i nf o r m a t i o np 1 a nb yu s i n gt h et h e o r yo f d e v i s i n gm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e ma n dt h em o d e l i n gm e t h o di n o p e r a t i o n a lr e s e a r c h ，t h ea n a l y s i ss y s t e mo fv e h i c l ef l o wd a t ab r i n g s s u c c e s s f u l l yt h ea n a l y s i sw o r ko fv e h i c l ef l o wc o m p u t e r i z e da n d r e a l i z e ss u c hf u n c t i o n sa sv e h i c l ed a t ag a t h e r e di nc o m p u t e r ，v e h i c l e f l o wd a t a a n a l y z e da u t o m a t i c a l l y ，t r a i nr o u t i n g c o n s u l t e d c o n v e n i e n t l ya n ds oo n s t a r t i n gw it ha n a l y z i n gt h es y s t e md e m a n d ，t h i sp a p e rd e f i n e st h e s e r v i c eo b j e c t so fa n a l y s i ss y s t e mo fv e h i c l ef 1 0 wd a t aa n dc l e a r su p t h ed a t af l o wa n di n f o r m a t i o nf l o wo fi t t h e n ，t h et a r g e ta n dp r i n c i p i e o fa n a l y s i ss y s t e mo fv e h i c l ef l o wd a t aa r eg i y e n a sa n a l y s i ss y s t e m o fv e h i c l ef 1 0 wd a t ai sam a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，t h ea r t i c l e ， a c c o r d i n gt ot h em e t h o do fd e v e l o p i n gm i s ，f i n i s h e st h ep l a no fs y s t e m 1 0 9 i c ，d a t a b a s es y s t e m ，s y s t e mi n p u t a n d s y s t e mo u t p u t ，a i m i n gt o r e a c h i n gt h eu t i l i t y ，f r i e n d l i n e s sa n de c o n o m yo fa n a l y s i ss y s t e mo f v e h i c l ef l o wd a t a i nt h e p r o c e s so fm a k i n g t r a i nf o r m a t i o np l a n ，t r a i n r o u t i n g m a n a g e m e n t i sa q u i e ti m p o r t a n tt a c h e h o w e v e r ，i t i sa l s ot h e f u n d a m e n t a lf a c t o rt oa n a l y z i n gt h ev e h i c l ed a t a t h e r e f o r e i nt h e a r t i c l e ，s h o r t e s tp a t hp r o b l e ma n ds p e c i a lp a t hp r o b l e m ，w h i c hh a v e g r e a tr e l a t i o n s h i p w i t ht h et r a i n r o u t i n g ， a r ea l ls t u d i e d p a r t i c u l a r l y i no r d e rt os a t i s f yt h en e e do fm a n a g i n gs h o r t e s tp a t h i nr a i l w a yt r a n s p o r t a f t e rd i s c u s s i n gt h e s ea s p e c t s p r e c i s i o no ft h e a r i t h m e t i c ，d a t a s t o r i n gs t r u c t u r ea n de f f i c i e n c yo fp a t h s e a r c h i n g 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i i 页 m e t h o d ，a na p p l i e dm a t hm o d e lise s t a b l is h e d m e a n w h i l e 。s p e c i a lp a t h m a n a g e m e n t isr e a li z e d b yc o m b i n i n g k n o w l e d g e e x p r e s s i o n b a s e d a r ti f i c i a li n t e lli g e n ta n db r e a d t h f i r s ts e a r c h i na d d i t i o n ，t h ep a p e ri l l u m in a t e st h ec o r r e l a t i v et e c h n o l o g y w h i c hc a nm a k ea n a l y s i ss y s t e mo fv e h i c l ef 1 0 wd a t ac o m p u t e r i z e d t h e s o f t w a r eh a sb e e ne x p l o it e d t h ep a p e ri ss e a s o n e dw i t ht h ed e v e l o p m e n tt e n d e n c yo fr a il w a y t r a n s p o r tc o m p u t e r i z a t i o n ，a tt h es a m et i m e ，m a k e sau s e f u lr e f e r e n c e t ot h ed e e p r e f o r m a t i o no fr a i l w a yt r a n s p o r tt e c h n o l o g y k e yw o r d s ：t r a i nf o r m a t i o np l a n ：v e h i c l ef l o wa n a l y s i s ：i n f o r m a t i o n s y s t e m ：t r a i nr o u t i n g 西南交通大学硕士研究生学位论文第l 页 第一章绪论帚一旱三百v 匕 1 1 开发研究列车编组计划车流分析系统的意义 目前，全国铁路有几千个营业站，每天要装卸数万辆货车，其间将产生 大量的重车和空车流。有效的将重空车车流组织成为列车流是铁路车流组织 解决的关键问题。列车编组计划则是车流组织工作的具体体现，它对所有编 组的车站，具体规定了编组的列车种类、列车到达站和编组的车流去向。在 全路运输工作组织中，列车编组计划占有十分重要的地位：它以较优化的车 流组织方案为基础，保证了货物快速运送和机车车辆的合理运用；它统筹规 划、综合使用全路各站的设备和能力，对于在定时间内分配各车站的编组 任务是现阶段的战略部署，而对于确定编组站的布局则提供了远期的战略规 划；它按计划将车流组织为列车流，是编制列车运行图、运输方案、目班计 划的重要依据，同时在预防和解决运输困难时，又是最有效的战术措施，是 调节运能与运量矛盾的重要工具。因此，如何在市场经济条件下编制出适应 运输市场需求的列车编组计划对铁路运输工作具有重大的战略意义。 编制列车编组计划的工作一般分为三个阶段：准备资料阶段，编制列车 编组计划阶段和实行列车编组计划前的准备阶段。其中，车流数据的收集和 车流结构的分析贯穿在整个编制工作中，是一个十分重要而又复杂的基础环 节。长期以来不少人对其进行了研究，但是都未能实现在日常工作中用计算 机代替人工收集、分析车流数据的目的。如何在编制计划过程中发挥计划编 制人员的主观能动性，又能依靠现代管理理论、优化学方法和计算机工具， 迅速、准确地提供科学依据的优势，建立列车编组计划车流分析系统无疑是 一种最佳的技术手段。此外，随着国民经济的快速发展，无论是客货运量的 增长，列车开行时段的变化，还是一年内运量的不同需求都要求改变车流组 织管理观念，建立一套灵活机动的车流组织体制，实现车流管理手段的现代 化，即开发列车编组计划车流分析系统。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 1 2 我国铁路运输车流分析工作现状 列车编组计划的编制涉及面很r 4 ，其中主要因素包括 1 0 jg ：计划车流的 确定；车流运行径路的选择；列车平均编成辆数的确定；车辆集结参数的查 定：车辆无改编通过技术站的节省时间。此外，还需要进行现行列车编组计 划执行情况的总结分析；始发直达列车、技术直达、定期运行列车等完成情 况的分析；主要编组站的任务和指标完成情况的分析等。 在上述环节中，计划车流的确定是进行列车编组计划编制的最重要依据， 应当尽量使之符合客观实际。然而，计划车流是将要编制的列车编组计划在 未来实行期间的平均车流，即车流的未来期望值。目前，对期望车流的确定 主要是依据现行编组计划执行期间的实绩，分析车流变化规律，特别是选定 比较稳定的时期车流作为计算计划车流的数据。其制定过程可表示为：首先 要正确选定能够反映整个编组计划实行期间车流特点的计划运量；其次，确 定计划重车流的径路方案，并在此基础上编制重车车流表，进而制定空车车 流计划，最后汇总为各方向主要技术站间的计划车流。此过程可表示为下图： 铁道音b 下达运输计划轮廓 备铁路局进行经济调鸯，提出建议运 量编制品类别到局别车流计划上报 铁道部综台平衡调整计划 各铁路局编制品类别到局别车流计划互相交换车流资料 各局编制重车车流表 编制技术站间车流表分方向绘 制乖施梯形l 笙f 制定车种剂汁划卒车流 图l l 计划车流制定过程示意图 因此，铁路局提供的车流分析资料将是确定计划车流的基础。车流分析 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 就是对实绩重车车流的收集、统计并根据要求做各种分析的过程。它是铁路 运输部门一项重要的基础的日常工作，需要从基层单位( 站、段) 到上级单 位的配合进行。从现行铁路局车流分析工作来看，存在以下的弊端： ( 1 ) 实绩车流的归并和整理是通过纸和笔，辅之以简单的计算工具进行，重 复性劳动大并且容易出错，影响了铁路运输工作计划编制的速度和质量。 ( 2 ) 车流数据的依次传递，这样制成各种报表需要的时间长，数据可靠性也 容易下降，不能满足市场经济高灵敏度的要求。 ( 3 ) 车流数据分析靠人工进行，运算复杂，精确性低。分析算法受极大的限 制。 ( 4 ) 手工填制的车流数据报表格式固定，在统计区段或车站发生改变时。需 要重新印刷新的报表，而以前所制的报表都只能弃置不用，造成浪费和低效 率。 ( 5 ) 车流径路是编制列车编组计划的关键之一，也是完成运输部门车流统计 和推算的重要依据。目前车流运行径路的查询还是靠翻阅资料和文件，敬率 低且易产生混乱，而车站发生变动时，需重新印发相关资料，带来了不便。 计算机具有运算速度快，存贮容量大的特点，它可以迅速准确地处理各 类数据，合理、高效、科学地管理，为管理现代化提供了重要手段。因此， 利用计算机及时收集、整理、加工、分析运用有关车流信息，实现车流分析 的现代化，以便及时提供准确的报表，加快铁路运输技术管理现代化的步伐； 同时让技术人员从繁忙的重复性工作中解脱出来，有更多的时间去分析研究 问题，及时做出合理的决策，提高运输管理工作的水平，是一项势在必行的 工作。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 国外铁路运输组织信息化建设现状 发达国家自2 0 世纪6 0 年代开发铁路信息化系统。在货物运输方面，美 国南太平洋铁路公司于1 9 7 0 年率先应用计算机开发了综合运营管理系统 ( t o p s ) ，此后一些发达国家开发了各种用途的专用系统，如：货车运用和 管理、空车分配和管理、机车车辆维修计划和管理、货物运输管理、集装箱 运输管理、货物运输核算、客票或坐席的预定、旅客列车时刻表问询、枢纽 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 和编组站作业管理、货运站作业管理、行车调度指挥等系统。2 0 世纪8 0 年 代，发达国家先后建成了能力强大的全路公用综合数据通信网如北美铁路协 会的r a i l in e 网，国际铁路联盟( u i c ) 的h e r m e s 网，德国铁路的i n 网和 i n f 网，法国铁路的r e t i p a c 1 和r e t i p a c 一2 网，r 本铁路的i r n e t 网等。 利用这种强大的计算机数据通信网络的支持，发达国家又进一步改进和扩充 完善了运营管理自动化系统，使铁路运营单向自动化转移到综合管理自动化 上。2 0 世纪9 0 年代，一些发达国家为吸引货主，引进了g p s ( 卫星定位系统) 并陆续建立了货运服务中心l l ”。下面介绍日本、北美、俄罗斯的铁路运 营信息系统： ( 1 ) 日本c o s i o s 系统p o 1 9 9 5 年j r 东日本公司开发成功了新干线新型列车运行管理系统c o s m o s ， 由运输计划、运行管理、维护作业管理、设备管理、电力控制、集中信息监 视、车辆管理、站内工作管理等8 个系统组成。 其中，运输计划系统进行列车设定、车辆运用、驾驶员运用、列车长运 用等业务可自动实现各自基本计划、波动计划、临时计划作业，并对判断 业务进行支持。另外还可制定车辆的中、长期检修计划，支持根据检修计划 而编制的车辆分配计划。日计划以天为单位向运行管理系统传达，第二天以 后的计划向车站、运转所、车辆基地、公司总部、分公司等单位传达。计划 运行图也向维护作业管理部门传达。 c o s m o s 系统的显著特征是以列车运行计划管理为中心，对所辖各站进行 集中式的进路控制，实现了闭环的监控，具有很高的自动他水平。 ( 2 ) 北美铁路运输公司管理信息系统婶1 1 8 l 计算机技术在北美铁路运输中的广泛应用。细化了运输管理工作，提高 了工作效率和服务质量。通过计算机可以实时了解每批货物，每辆货车，每 台机车实时地点及状态等，这不仅方便用户查询而且对货物运输中发生的 意外情况能及时予以解决。在北美，许多铁路运输公司的运输管理信息系统 都采用或准备采用集中形式的用户服务中心。用户服务中心设有行政管理和 运输控制中心等部门。其中运输控制中心为主要职能机构，包括用户信息处 理、车辆运用、货物运费清算3 个部分，它将用户请求处理、货物运输计划 安排、车辆调配、列车编组计划制定、列车运行径路的选择等一些运输技术 问题的处理与决策，集中于一体，通过运输控制中心和运输现场的信息交流 和信息共享使各项工作有条理的进行。达到高功效。北美铁路运输公司对 货流组织和车流组织实行集中统一指挥，极大的提高了运营效率。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 ( 3 ) 俄罗斯铁路货物运输管理现代化j l 近年来，随着市场经济的形成和发展，俄罗斯铁路运量出现了下降趋势， 全路最重要的编组站车流减少了3 0 ，因此使车辆集结时涮增加了o 7 小时， 导致中时增加了08 小时。为解决这一问题，俄罗斯铁路提出了当前的首要 任务是重新审查技术工艺工作，分析车流动态，采用最适宜的技术工艺方法， 积极地采用计算机技术，使管理现代化；减少定员，以最大限度地减少货运 工作支出。俄国改进运输作业过程最重要的方向是建立运营工作管理自动化 系统，它由2 0 个子系统组成，其中最重要的有计划计算、运输过程管理、货 运工作、机务业务、车辆运营及维修等子系统。集装箱运输管理分系统( 集装 箱自动化管理系统) 包含在货运站自动化管理系统之内。现在全俄铁路有4 0 多个货运站自动化管理系统及集装箱场自动化管理子系统在运行着。俄国还 计划在全俄铁路4 5 0 0 多个车站实行无纸化作业。该系统还与上一级有关系统 一铁路局的运输指挥系统和综合作业统计系统进行联系：接收、标记和审核 列车编组顺序表，通报货物装载情况。该系统也要与其他运输自动化管理系 统相联系，按规定给出相应的统计报表。 当前，国外的铁路运营管理系统特点为：从运营管理型发展为面向市场 和用户的管理和服务型；货运星系系统扩充延伸到物流链的各个环节：大幅 度提高了软技术含量。同时，车流动态信息的及时反映和自动处理处于核心 地位。 1 3 2 国内铁路运输组织信息化建设现状 在我国，经过2 0 多年的历程，铁路信息化事业从无到有，逐步发展，特别 是开展t m i s 等系统建设以来，铁路信息化建设已经初具规模。t m i s 是在较 完善的基础设施之上，将先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感器技 术、人工智能技术和系统综合技术等有效集成。并应用于运输系统，从而建 起大范围内发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输系统埘。由文献 8 ， 9 看到以t m i s 建设为核心，建立了覆盖部、局、分局和主要站段的计算机 网络a 多年来，铁道部、铁路局在资会非常困难的情况下，在信息化建设上投 入了许多资金现在全路已经拥有大、中、小型计算机1 0 0 0 余台，微型计算 机近1 0 力台t 在部、局、分局、主要站、段均建立起了内部的计算机网络， x - 2 5 、专线、光缆通道互相连接，形成了覆盖全路的四级计算机网络，为铁路 一一一 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 信息化建设提供了基本的网络平台，在国内处于领先水平。铁路运输管理综合 水平取得较大提高，全国铁路管理信息系统( t m i s ) 的4 0 多个软件已投入丌 发，其中调度指挥管理系统( d m i s ) 进入深入研制阶段；货票管理信息、日常 运输统计、车流推算等已完成研制程序，进入模拟实施阶段：车号自动识别系 统技术已丌发成功，正在试验应用；计算机铺画列车运行图技术已有很大提高 正向全路联网：集装箱信息追踪系统的中央处理、车站报告管理、三级查询 三部分软件已开发完成，即将正式投入应用。 应该说我国铁路管理信息化建设已达到一定水平，但同时还要看到，铁 路计算机的应用水平与社会主义市场经济下的铁路运输的总体要求还有差 距，仍然处于初级阶段。即便与国内有些行业( 如：民航、金融、证券等) 相比，也存在一定的差距。主要表现在：作为铁路信息化的基础工程的t m i s ， 在很大程度上只是搭起了一个铁路信息化的框架，仍然处于铁路信息化建设 的初级阶段，大量原始信息如货运需求信息、货物运输动态信息、车辆、集 装箱动态信息、列车编组运行信息等都没有很好的得到足够的开发和利用1 9 ； 在服务方面，铁路信息系统的建设既未能很好的从服务于货主观点出发，也 很少考虑与其他行业、其他运输部门的信息系统互连，设计与建设过多局限 于铁路内部；目前的铁路信息系统多以管理信息系统为主，这些信息系统实 现了数据和信息的管理，但多为现场作业信息的反映，并没有实现对作业的 辅助决策支持。 1 3 3 国内外车流分析工作信息化现状 很多情况表明，国外特别是日本、美国的铁路运输组织信息化管理有很 高的整合性，尤其是在采用现代的通信设备后，面对市场需求有极快的灵敏 性反应。车流分析工作大部分是信息化完成，周期短、实时性强，作为公共 数据提供绘其他系统。这些很可能将成为我国车流分析工作信息化的趋势。 在我国，一直以来，很多专家都研究过车流分析工作的信息化，但大多 是为支持某个应用系统的开发而作为一个子系统来考虑。在文献 6 ，5 9 6 1 中都有对于车流分析工作信息化的分析和设计，从此可以反映出车流分析工 作在铁路运输工作中的具有重要的基础地位可也因为将车流分析信息化研 究局限于自己开发的系统中反而不能从铁路运输全局上把握该工作。另外， 也由于我国铁路大系统的复杂性，致使设计和研究工作只是提出一些构想和 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 框架1 6 2 - 6 3 1 ，缺乏可操作性。因此，车流分析工作信息化还需要进一步探讨。 1 4 论文研究的主要内容 本论文针对现在铁路车流分析工作现状，立足于当前铁路运输信息化的 进程和要求，进行列车编组计划车流分析系统的研究和设计工作，主要内容 包括以下几个方面： 探讨列车编组计划车流分析系统研究的意义并进行国内外现状研究， 旨在前人研究基础上进行工作。 以成都铁路局为研究背景对车流分析工作进行系统分析，包括工作目 标、业务流程、数据流等分析。 构建列车编组计划车流分析系统。根据信息系统的设计方法，提出车 流分析系统的设计原则，对列车编组计划车流分析系统进行总体结构设计和 数据库设计。 关键算法研究。对构建列车编组计划车流分析系统中运用到的关键算 法即最短路径算法和特定径路算法进行研究。 另外，在论文中将列车编组计划车流分析系统简称为车流分析系统。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 第二章车流分析系统系统分析 编制货物列车编组计划是一项十分复杂而叉细致的工作。在整个铁路网 上，编组列车地点的数量很大，车流支数很多，各支车流之间还相互联系、 相互渗透，只有将全路的车流组织作为一个整体来考虑才可能找到最优的方 案。重车车流资料的记录是从列车编组计划开始实行起就不断进行的，是确 定新列车编组计划的计划车流主要依据之一，长期以来铁路运输部门形成了 一套连续不断、自成体系的工作方法。 2 1 车流分析工作管理体制机构 分析研究重车的流向和流量即车流结构是运输技术部门的e t 常工作。目 前这项工作的数据收集和车流汇总都是手工完成的。数据收集的过程为：备 装车站将每目的实际装车去向按重车车流表的要求逐日登记，月末汇总形成 日均车流，然后逐级上报一、二等站和独立中心站报分局运输分处；三等及 以下站报所属车务段，由车务段汇总后报分局运输分处；各分局汇总后报局 运输处技术科。以成都铁路局为例，其组织机构如图2 1 所示。 成都局运输处( 技术科)i l 成都分局运输分娃 重庆分局运输分处贵阳分局运输分处达成公司运输部 重重达重 广南递遂南 庆庆 州 庆安充宁宁充 西南站 生垄 站站 宅生 站站务务务务 段段段段 |l| 广 蘸西成江燕西贵遵凯贵遵 庀岗昌都油岗昌阳义里i 习_ 1义 甫站南车 盔盔重 南南 盘在! i 三 站站务 务务 务站站+ 务 务务 段段段段段段段 图2 一l 车流数据分析组织机构 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 2 2 业务流程 2 2 1 车流报告制度 列车编组计划是全局各站统一的技术作业规范，因而f 确地执行列车编 组计划，就能减少列车在中途改编作业的次数，并合理分配各车站的调车工 作，减少调车设备，降低运输成本，保证了车站有节奏的不间断的工作。因 此。在日常工作中应经常注意积累关于执行过程中出现的问题及其解决措施 的实际效果，以及车流动态等资料。铁路局运输处，分局运输分处是监督贯 彻列车编组计划的直接领导者，为了掌握和分析车流动态和积累车流资料， 建立了车流报告制度： 1 各主要站段均建立车流平衡表，逐列记录到发列车所编挂的车流去 向。根据车流平衡表编制车流汇总表，按月向分局运输分处报告。 2 根据各主要站段的车流汇总表，在各分局又编制重车车流表，记录自 装和接运的重车车流去向。重车车流表是一个比较完整的车流统计资料，它 是研究车流规律、积累车流资料、分析运输特点、改善运输管理的可靠资料， 也是编制和调整列车编组计划的主要根据。各主要编组站、区段站、分局和 路局要经常分析车流情况，研究车流的变化规律，据以加强车流组织，提高 列车编组计划的质量。 3 为了事先掌握车流动态，预见可能发生的变化，均衡车流作业的负担， 铁路局在每月编制月间计划时，编制出车流汇总表。这在车流经常发生变化 的车站需预作准备时，是个可行的办法。 4 最后，由车流汇总表编制出铁路局干支线车流表、铁路局分界口车流 表和铁路局支点站车流表，为进行以后的计划决策工作提供依据。干支线车 流表主要是统计路局内部各线路间的发到重车车流数，以此了解重车车流在 各干线和支线上的分布。分界口车流表主要是统计本局经由分界口向外局交 出和接入的重车车流数。支点站车流表主要是按车流径路走向来分析车流集 教的主要车站间重车车数。 车流动态的分析积累工作是一项经常性的工作。同时又是编制货物列车 编组计划的资料准备工作，在实行新的列车编组计划之日就已经开始了。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 0 页 2 2 2 车流径路管理 车流径路指车辆从始发站输送至终到站所经过的路线，它是编制列车编 组计划的重要依据之一。同时，车流推算与车流调整，路局、分局完成运输 产品的清算和统计分析，及对发货人核收货物运费也都要以其为依据。因此， 车流径路方案的选择和车流径路管理一直是铁路运输管理工作关注的焦点之 一。 车流径路管理包括两方面：确定全路的车流径路方案；及日常运输工作 中认真执行车流径路文件。一般情况下，车流径路方案文件的制定是由铁道 部运输局调度处和铁路局运输处主管技术计划和车流调整的工作人员承担， 通常是由人工制定全路的车流径路方案，每隔4 年或当有新线修建形成新的 环状铁路线时，在原有方案的基础上经修订、补充形成新的径路方案。一旦 确定，并以部颁文件形式下达后，非经授权部门批准不得违反车流径路文件 的各项规定。车流径路信息的输出形式主要取决与运输生产的实际需要，目 前路网车流径路文件输出通常包括“路网车流径路图”和部颁“车流特定径 路文件”。通常车流是依据规定好的径路方案分布在区间、车站、线路上 的，因此在车流分析工作中，车流径路方案是随时查询、必须遵循的技术依 据之一。 2 2 3 车流数据表格的编制 ( 1 ) 汇总的重车车流表 重车车流表是表现众多的发到地点间车流交流量的较好形式，用表格列 出所辖管的所有车站、区段和分界站名，并以同样的顺序排列。它是实际使 用车的统计，是调接和形成新的重车流计划表的基础。重车车流表的编制按 层次分级为区段、分局、铁路局重车车流表，其数据来源于车流报告。在成 都铁路局重车统计中，有四个分局，统计的车流项达到1 3 0 多项，表2 一l 所 示为其中的一部分。 西南交通大学硕士研究生学位论文第l l 页 l ：蕾f # 避审士 一 矗弓描= j ：掣 垂 t 堪一一q 田嚣 * 兰 晕丰侄爿兰蚤1 冒 挂 j 咄 埘髯班一一赢掣 _ 睦 辎墨 一暑删 圳丰 螂 誊嘘一基悟野 蚓 堡 l 懈 留t 祷一鞋 暑 恻摧陋鲻肆蓝蝴 岍谜惺，恻谜 二 鲻丑 匿 末 毯 怕撩嫂 划 * 霉螂 鼎 蠖 聋装一一塌一螂 鬯 盘呐 墨h 甚醴* 俚世群一一笨咄 爨 嵌 捌拭惺一一落赠 喂 摇量一一召世多 3 莎俑 埋 蜒 嚣舳 野硝蝰野妊捌帕 苦震雹聒1 瑶芸 医 面敬七窿赣 曹 楚 ：b l。l 目批ll肿 嘏 妇糖 键叁 避 b p 懈螗卅抖恻g躜聪_【山懈 西南交通大学硕士研究生学位论文第l2 页 ( 2 ) 分界f l 车流表和二f 二支线车流表 、 分界口车流表是分析分局间或路局问重车车流交流情况的依据，也是编 制列车编组计划时，检查各铁路方向运量负担，研究分流方法的依掘。成都 铁路局现有达州 i 、广元口、麻尾f i 、大龙1 7 1 、凤凰山1 3 、攀枝仡刚、柏果 口几个分界口。分界口车流表的编制是将汇总重车车流表上交出或接入分界 【_ - _ l 的车流数据按用户要求做统计而成。 干支线车流表主要是以铁路局管内干线、支线为单位，确定重车车流分 布的情况，分析车流分布规律。成都铁路局现有成昆线、成渝线、川i 黔线等 2 0 多条千支线路。千支线车流表的编制也是以汇总重车车流表为依据的，汇 总到达和交出的车流数。如表2 2 所示。 u _ 弋 广广宝 德 广青成内达川i=开贵湖水 兀旺成天岳都渝宣州黔万阳昆林大 口 线线线线线线线口线线线线线线 广元 f 广旺线 宝成线 德天线 广岳线 青都线 成渝线 内宜线 选州【= _ l 表2 2 部分干线支线车流表 ( 3 ) 支点站车流表 编制装车地直达列车编组计划所需的直达车流，可从重车车流表中直接 查询，而编制技术站间列车编组计划所需的车流则是有技术站间车流表提供 的。由于在编制过程中，方案数随着参与计算的技术站数的增加而急剧增加， 因此必须合理的减少参与计算的技术站数目。为此，可根据车流集散规律把 全路划分为多个铁路地区或方向，使每个地区或方向具有一定数目的主要编 组站( 又称支点站) ，并将整个方向的单组列车编组计划计算工作分为两个 阶段来进行。第一阶段先计算方向上各主要编组站( 支点站) 的编组计划， 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 然后在第一阶段计算结果的基础上进一步计算各相邻主要编组站之问各技术 站的编组计划。一般选为支点站的地点为： 1 车流大量产生或消失的地点； 2 有强大技术设备和改编作业能力的编组站； 3 变更列车重量标准或换算长度的地点； 4 地理上的自然分界点，如国际联运的口岸站，水陆联运的港湾编组站 及大量装卸车辆的铁路基地编组站等，其本身又往往是方向的起止点； 5 设于几条铁路交叉、汇合地点的枢纽编组站。 这种分割是解决大规模数理规划问题的一种有效的方法。在汇总的重车 车流表上，技术站的车流数据主要表现为技术站自身产生的始发车流。然而， 在编制列车编组计划过程中，需要在确定主要编组站( 支点站) 的基础上， 将重车车流数据按上下行归并到各支点站上。其原则是： 支点站发出的车流包括：本站产生的车流；与本站相衔接的支线上各站 产生的车流；本站与后方相邻技术站间所有各站( 含衔接支线) 产生的车流。 支点站到达的车流包括：本站到达的车流：与本站衔接的支线上各站到 达的车流；本站与前方相邻技术站间所有各站( 含衔接支线) 到达的车流。 例如：成都局宝成线方向主要技术站绵阳、德阳、青白江的分布如图2 2 所表示，表2 2 是从汇总的重车车流表上摘取下的数据，按支点站车流归并原 则得到的上下行支点站车流表如表2 3 所示。 汉旺岳家画 图2 - 2技术站分布图 西南交通大学硕士研究生学位论文第l4 页 ! 绵缔德汉 德青广台 阳阳m旺阳白汉 计 iil江 l 德德青岳 m阳白京 吐山 缔l ；f 1 o94 01 22 01 509 6 绵| f 几一撼| j | _ 1 1 605782 41 67 6 德阳5 0 o091 6458 4 汉旺一德阳 o0o0002 02 0 德阳一青白江 7 001 20001 39 5 青白江001 056o02 l 广汉一岳家山 60o071 402 7 台计1 4 296 73 35 75 75 44 1 9 表2 - 2 绵阳一青白江段重车车流表( 简化) 淡 绵阳德阳青白江台计 绵阳7 21 58 7 德阳 1 2 6 2 85 4 青自江01 5i 5 台计5 08 71 91 4 6 2 3 数据流图 表2 - 3 支点站车流表 编组计划车流分析系统有大量存贮和传输的数据，以成都铁路局为例 其数据流图见图2 - 3 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 匦媾蜷簌骣垛塔求婚妊最舞舞骠cn盈 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 2 4 系统要求 从上面的分析可以看到，车流分析工作核心是车流数据的输入、贮存、输 出。而从数据的收集到最后分析统计结果的形成，有耗费时间长、数据量大 旦冗余性数据多、重复性劳动多、正确率不能保证的弊端，已难以满足我国 铁路信息化建设的要求。因此，根据车流分析工作的特点和流程，提出列车 编组计划车流分析系统用户要求为： 1 方便的数据采集：系统能够提供良好的数据采集手段，设计各种相关数 据接口，便于数据信息的输入和加工，同时保持数据的准确性、完整性、 一致性。 2 可靠的数据存储：系统采用数据库等工具，实现数据的存贮、组织、管 理，维护系统的数据信息，保证数据的安全性和数据的执行效率。 3 便利的数据传输：由于车流数据从下而上在各层管理机构之间传递，系 统需要提供便利的数据传输方式，使车流分析工作保持完整和顺畅。 4 灵活的数据输出：系统应根据用户需要提供多样的数据报表和车流分析 结果。 最后，考虑到铁路运输信息系统的快速发展，因此系统开发还需具有可 扩展性，以适应将来发展的需要。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第【7 页 第三章车流分析系统逻辑设计 在路局和分局删进行的整个车流分析工作组成了一个完整的管理系统， 该管理系统的信息化实际上就是建立一个车流分析管理信息系统。因此，其 系统设计要遵循管理信息系统设计的思路和原则。系统设计也叫系统的逻辑 设计，任务是在前一阶段需求分析的基础上，进一步明确新系统如何满足客 户使用的要求，系统设计要考虑系统的系统性、灵活性、可靠性、经济性。 ( 1 ) 系统性，系统设计要从熬个系统的角度进行考虑，设计标准要规范， 传递语言要一致，实现数据或信息全局其享，提高数据重用性。 ( 2 ) 灵活性，为了维持较长的系统生命周期，要求系统具有很好的环境适 应性。为此，系统应具有较好的开放性和结构的可变性。在系统设计中，应 尽量采用模块化结构，提高数据、程序模块的独立性，这样，既便于模块的 修改，又便于增加新的内容，提高系统适应环境变化的能力。 ( 3 ) 可靠性，是指系统抗干扰的能力及受外界干扰时的恢复能力。一个成 功的管理信息系统必须具有较高的可靠性，如安全保密性、检错及纠错能力、 抗病毒能力等。 。 ( 4 ) 经济性，是指在满足系统需求的前提下，尽量减小成本。一方面，在 硬件投资上不能盲目追求技术上的先进，而应以满足应用需要为前提。另一 方面，系统设计中应尽量避免不必要的复杂化，各模块应尽量简洁，以便缩 短处理流程、减少处理费用。 3 1 车流分析系统设计目标 根据车流分析工作对系统设计的要求，要实现车流分析工作现代化，及 时准确地提供各种查询信息和各种报表。车流分析系统设计目标定位为：建 立一个以处理车流数据为中心的、适用于车流分析全过程的、方便可靠的、 开放式灵活的系统。具体体现在： 1 实现车流数据的计算机采集，用计算机收集编组计划所需车流数据、 最短径路、特定径路等各种数据资料。 2 按照用户需要，提供可灵活变动发到区段的表格形式，并能自动生成 重车车流表、干支线车流表等表格。 语南交通大学硕士研究生学位论文第1 8 页 3 按照运输生产的实际需要和编制列车编组计划的具体要求对车流数 掘进行分析、归类和统计。 4 提供友善的人机对话接口，实现方便的报表显示、打印输出功能，可 以随机地查询所要求的数据、资料、车流及统计分析信息。 5 提高编组计划车流分析的质量，减轻工作人员的劳动强度，保证统计 分析数据的准确性，提高工作效率，缩短工作时间。 6 完成系统硬件的安装调试和系统软件的研制安装，实现编组计划车流 分析的计算机化、现代化。 3 2 系统功能设计及分析 为了实现系统目标，系统必须具备一定的功能。功能分析就是对系统功 能进行逐层分解。系统目标可看作是实现系统功能，即第一层功能，一级子 系统就要实现第二层功能，下面的层次就要实现更具体的功能，依次类推。 3 2 1 系统功能设计 围绕车流分析系统要达到的目标，各分局及路局子系统要实现以下功能： 1 系统管理功能 a 历史数据查询 按照需要建立与历史车流数据的联系，实现对历史数据的操作 b 备份数据 进行定期或不定期的数据库备份。 c 保存数据 d 系统退出 2 输入修改功能 a 按主要站段方式输入 提供对重车流数据的录入、检验、编辑，并自动在横竖方向进行汇总， 从而可以得到汇总的重车车流表。数据的录入编辑采用全屏幕窗口的方式。 由于重车流数据量大，不可能同时将所有的数据都显示在屏幕上，因此，输 入窗口设计成可以上下左右滚动，但数据项之间的相对位置和表格形式一致， 这便于操作人员将表格中的数据逐项输入和检查。校验是检查用户输入的数 西南交通大学硕士研究生学位论文第t 9 页 挠：是否合法，不合法则提供修改的机会。在输入过程中，可以随时退出陔过 程，而不一定一次把所有数据输入完。可灵活地多次进行输入工作。 b 按发到站方式输入 录入发站、到站重车流数据，根据发到站自动识别其车流径路，自动将 车流按径路归入重车流数据文件的相应记录、相应字段，并自动在横竖方向 进行汇总，从而可摆脱人工填表汇总的工作。 c 3 查询功能 a 查询重车车流 以表格形式显示重车流数据 b 查询分界口交出车流 按用户要求汇总各分界口交出车流，并以表格的形式显示出来。 c 查询支点站间的车流 对支点站间车流而言，部分是自站装卸的车流，大部分则是集结或分散 的车流。为此，支点站间车流根据重车车流表车流数据按车流径路进行汇总 生成。 d 查询干支线车流 按用户要求汇总各干支线间车流；并以表格的形式显示出来。 e 查询最短径路 输入发站、到站，给出其最短径路和里程。可完成全国路网上任意两车 站的查询。站名可按拼音简码、站名、站名代码、电报码、统计码等方式输 入。 f 查询特定径路 如两车站间有特定径路，则给出其特定径路和里程。否则，给出其最短 径路和里程。本功能仅完成本局管内有关的特定径路的查询。 4 打印报表功能 a 打印汇总的重车车流表 b 打印分赛口交出车流去向表 c 打印各支点站车流表 d 打印干支线车流表 j 数据传输功能 a 各分局可将重车车流数据通过计算机网络传输到路局