（交通运输工程专业论文）货车定点集结技术可行性研究.pdf

西南交通大学工程硕士研究生毕业论文第1 页 摘要 我国铁路车流的规律性比较复杂，市场供求关系瞬息万变，对铁路运输 的经济性、及时性、多样性、可靠性以及有效的运输生产组织和调控措施提 出了更高的要求。 本文分析了技术站货车集结过程和停留时间，并测算了货车集结间隔时 间的分布，探讨了货车集结车组数等相关要素；对技术站的集结模式进行了 分析，包括满轴集结和定点集结，分别从集结概率、分布规律、集结过程图 等方面进行了探讨；通过对通过能力及利用率的计算和机车能力分析，探讨 了定点集结模式的技术可行性；进行了定点集结模式的经济效果分析与评价。 全文研究了编组站货车集结规律、定点集结与满轴集结模式下车站运营 工作的各项技术指标以及现有区段通过能力、经济效果等，并通过山海关车 站的实例分析和测算得到相应结论，编组站按定点集结模式组织列车开行， 将使车站的生产组织方式按照列车基本计划列车运行图的要求实现。无 论在技术上还是在经济上都是可行的 关键词：编组站；货车集结；定点集结；经济效益 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文第页 a b s t r a c t b e c a u s eo ft h ec o m p l i c a t i o no ft h ec a rf l o wi nc h i n e $ er a i l w a ya n dt h e v a r i e t yo ft h ed e m a n da n ds u p p l yi nr a i l w a ym a r k e t , i ti sf a c e du pt ot h eh i g h e r s t a n d a r dt h a tt h et r a n s p o r t a t i o no p e r a t i o na n da d a p t a t i o na n dc o n t r o ll n e a s 嘴t o b em o r ee c o n o m i c ，t i m e l y ，v a r i o u sa n dr e l i a b l e i nt h i sp a p e r ，t h ea s s e m b l yp r o c e s sa n ds t a b l et i m ea r ea n a l y s i s e d , a n dt h e d i s t r i b u t i o no ft h ea s s e m b l yt i m ei n t e r v a li sc a l c u l a t e d , a n d $ o m ci n d e x e ss u c ha s t h eq u a n t i t yo ft h ec a t si sd i s c u s s e d t h ea s s e m b l yp a t t e m sa r ed i s c u s s e d , i n c l u d i n gt h ef u l lt r a i np a t t e r na n dt h es t a b l ep o i mo n e 。b yt h ew a yo fd e s c r i b et h e i n d e x e ss u c ha st h ea s s e m b l yp o s s i b i l i t y 。d i s t r i b u t i o np r i c i p l e sa n dt h ep r o c e s s c h a r t s b ya n a l y s i n gt h ec a r r y i n gc a p a c i t y , t h eu t i l i z i n gr a t ea n dt h el o c o m o t i v e c a p a c i t y i ti sd i s c u s s e dt h a tt h et e c h n i c a lf e a s i b i l i t yo ft h es t a b l ep o i n ta s s e m b l y p a t t e r n f i n a l l y ，w ec a l t yo u t t h ee c o n o m i cb e n e f i ta n a l y s i sa n de v a l u a t i o n i nt h i sp a p e r , w ed i s c u s s e dt h ea s s e m b l yp r i c i p l ei nm a r s h a l l i n gs t a t i o n t h e t e c h n i q u ep a r a m e t e r si nd i f f e r e n ta s s e m b l yp a t t e r n s ，t h ec a r r y i n gc a p a c i t yo ft h e e x i s t i n gf i n ea n dt h ee c o n o m i cb e n e f i t , w h i c hi sd e m o n s t r a t e db yt h ec a c u l a t i n n a n da n a l y s i so ft h es h a u h a i g u a nr a i l w a ys t a t i o na sa ne x a m p l e t h i sp a t t e r ni s f e a s i b l eb o mi nt e c h n i q u ev i e wa n di ne c o n o m i cv i e w k e yw o r d s ：m a r s h a l l i n gs t a t i o n ：f r e i g h tc a ra s s e m b l y ：s t a b l ep o i n t a s s e m b l y ：e c o n o m i cb e n e f i t 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文第l 页 第1 章绪论 我国铁路运输企业改革已进入建立现代企业制度的新阶段，建立现代企 业制度可以为转换企业的经营机制，使企业成为自主经营、自我发展、自我 约束和自负盈亏的法人实体和市场竞争主体提供体制保证。但是企业是否能 经营好，还要靠自身的努力，特别是要依靠企业良好的管理。在计划经济体 制下，企业只是单纯的生产单位，只管生产，不讲经营。随着企业自主权的 扩大，企业不仅要管生产，更重要的是要根据市场的需要进行生产，使自己 的产品适销对路。铁路运输企业最终的产品是旅客和货物的空间位移，其最 基本也是最重要的质量要求是安全与正点。安全与正点既是铁路运输企业生 产经营管理、科学技术水平的综合标志，也是铁路运输企业整体素质和形象 的体现，离开了安全与正点，不仅会给国家和人民生命财产带来严重损失， 而且会影响铁路企业的市场竞争力。铁路运输安全与正点，必须要有严密的 运输组织作保证，而运输组织又是以列车运行图、列车编组计划等基本技术 条件为基础。因此，在铁路跨越式发展的今天，要实现铁路运输生产安全、 正点，必然要按照铁路所制订的基本技术文件来安排与运输有关的工作。离 开这一点，势必会造成铁路计划兑现率低、运输设备严重浪费、通过能力大 大降低、运输秩序混乱的局面。据作者从沈阳铁路局的调查分析可以看出这 一严重问题。从2 0 0 6 年1 月1 日至2 月2 8 日，沈阳局保留车情况如下； 上行保留列车9 0 0 列共计4 2 0 8 5 辆，下行保留列车6 7 8 列共计3 4 0 7 8 辆， 总计1 5 7 8 列7 6 1 3 6 辆。2 0 0 5 年全年干线机车运用台数为2 3 7 8 6 3 5 台，图定 为2 1 7 1 4 0 台，多使用2 0 7 2 3 5 台，平均每天多使用5 6 7 台。此外，由于不平 衡、等线、换轴、超劳换班等原因造成机车浪费9 2 8 2 0 次，总计1 7 6 3 5 8 分。 因此，本文试图从运输组织方式出发，着重探索编组站货车集结的规律，从 而为建立起新的行车组织体制，保证按图行车提供参考。 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文 第2 页 1 1 我国铁路行车组织概述 在铁路运输组织过程中，为了达到迅速、高质量、高效率、安全可靠的 目的，我国的行车组织工作，通常包括列车运行图、列车编组计划和调度指 挥工作等几部分基本的技术组织环节其中列车运行图、列车编组计划是年 度性的行车组织基本技术文件，而调度指挥工作则是日常组织性的行车组织 具体工作。因此，可以将行车组织工作划分为年度性和日常性两部类工作。 尽管我国铁路行车组织工作的基本原理是完全一致的，但是对行车组织 两部类工作的设计及其地位和作用的处理却是不完全一致的。以行车组织两 部类工作的设计及其地位和作用的处理为特征，可将我国铁路行车组织体制 归纳为规划型和组织型两种。 规划型行车组织体制是指以年度规划性的行车组织基本技术文件为基 础，辅之以日常组织性的行车组织具体工作的行车组织体制。在这一体制下， 要求严格按列车运行图和列车编组计划组织行车。 规划型行车组织体制以详尽的货流、货流调查资料和准确的运输计划分 析资料、车流调查资料为依据，运用规划的原理编制确定流线紧密结合的列 车编组计划和列车运行图。因此在通常情况下，对于列车编组计划和列车运 行图的系统设计即可达到的较为优化的结果，又可以满足日常运输工作的需 要。 质量良好的列车编组计划和列车运行图的系统设计，达到了可直接执行 的要求，因而在日常工作中除特殊情况外，车站可以直接组织“按图行车”。 显然，在这一体制下，调度指挥工作是辅助性的，它的职责在于更好地组织 实现“按图行车”，并完成日常运输统计分析工作。 组织型行车组织体制是指以年度规划性的行车组织基本文件为依据，以 日常组织性的行车组织工作为主的行车组织体制在这一体制下，要求按调 度工作的日常运输工作计划组织行车。 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文第3 疆 组织型行车组织体制以货源、货流调查资料和运输统计分析资料、车流 调查资料为依据，运用系统规划的原理编制确定普通列车编组计划和列车运 行图。在这种情况下，列车编组计划和列车运行图具有一定的假设性和轮廓 性，通常没有流线结合的设计。因此，它既不能保证系统工作达到最优化的 结果，也不能满足日常运输工作的需要。 组织型列车编组计划和列车运行图的性质，决定了调度指挥工作在行车 组织工作中的主导地位和重要作用，即行车组织工作在列车编组计划和列车 运行图的指导下，必须根据日常运输工作变化了的情况，通过调度指挥的日 常运输工作计划来具体组织行车工作。 显然，按规划型组织行车工作具有铁路运输工作程序化、列车运行规律 化、站段作业标准化等特点，因而它可以取得运输生产秩序稳定、运输服务 质量高、日常运输组织工作简化、铁路运营工作自动化便于实现的必然结果。 从我国铁路跨越式发展趋势来看， 运用，将大大提高铁路行车组织水平； 现代化管理科学在铁路运输工作中的 新技术、新设备的运用，将大大改善 铁路技术设备及铁路通过能力；铁路运输一线职工文化素质的提高，也将大 大改善铁路基层工作的面貌，而另一方面，客观生产的发展又对铁路运输服 务质量提出了新的要求。因此，我国铁路的行车组织体制也将逐步由组织型 向规划型的方向发展。 1 2 按图行车的内涵及要求 列车运行图是指用于表示列车在铁路各区间运行时刻及在各车站停车和 通过的线条图，它规定了列车占用区间的次序、列车在每个车站的出发、通 过或到达时刻，在区间的运行时分、在车站的停站时分以及列车重量和长度 标准等。列车运行图一方面是铁路运输企业实现列车安全、正点运行和经济 效益，有效地组织铁路运输工作的列车运行生产计划，它规定了铁路线路、 站场、机车、车辆设备的运用以及与行车有关部门的协调工作；因此，保证 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文簟4 页 实现列车运行图是调整铁路内部、铁路与其它部门之间的生产关系，提高运 输效率、充分利用现有技术设备，加速机车车辆周转和旅客、货物送达，保 证完成国家运输任务的重要途径。随着铁路路网的建设和运输市场需要，铁 路旅客乘车难”、货主发货难”等矛盾将会逐渐好转，而速度低、列车运行 不正点、运到期限长、交付时间不确定”等运输实效性矛盾会越显突出。因此， 铁道部在零四、零五两年实施的新图中，着重解决了货车重载、客货提速及 客货分线等问题，这是铁路新技术进步提高的表现。但铁路运输设备使用率 的提高，必须通过良好的运输组织才能实现。 从理论上讲，“按图行车”的概念在不同的铁路行车体制下是有不同的含 义，而且有广义和狭义两种定义。 对于采用规划型行车组织体制的铁路，狭义的“按图行车”是指：严格按 列车运行图规定的时刻组织列车运行，而广义的“按图行车”则是指：严格按 列车编组计划和列车运行图的规定组织列车工作，这一含义的“按图行车”也 可以简称为严格“按图行车”。对于采用组织型行车组织体制的铁路，狭义的 “按图行车”是指实现按调度指挥工作日班计划规定的时刻组织列车运行，而 广义的“按图行车”则是指按调度指挥工作日班计划规定的时刻和车流组织列 车工作。 显然，狭义的“按图行车主要对列车运行时间方面提出了要求，而广义 的“按图行车”不仅对列车运行时间提出了要求，而且还对列车的编组内容提 出了要求。所以，在不同的行车组织体制下的广义的“按图行车”，是相对较 高水平的“按图行车”。 综上所述，实际上我国实行的是组织型的狭义“按图行车”，它是按日班 计划组织运输工作。在日班计划中已经根据列车基本运行图确定了列车的到 发时刻，所以按照“按图行车”的要求组织发车的话，实际上列车的集结完了 时刻也就确定了。但是，我国现行的集结方式是；在规定的集结完了时刻， 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文第5 页 如果集结车数少于列车运行图规定的列车重量或长度标准时，就不允许发车， 需要继续集结，直到满轴为止，才能中断集结过程。如果在规定的集结完了 时刻之前，列车重量和换长的要求是绝对的，时间的要求是相对的，常常会 造成因某一去向的车流集结辆数到编组前达不到运行图所规定的长度和重 量，从而导致列车不能正点出发。这样一来，保证“按图彳亍车”就成了一句空 话。 在规划型行车组织体制下，车站一般都是“按图行车”，它最突出的特点 之一就是“自由地组织列车”。它只规定要严格按照列车运行图中的运行线组 织列车运行，而不是严格要求列车的重量和长度，在这种情况下，发出的大 部分列车是欠轴或不满长。我国铁路技术发展的特点是，路网规模小，技术 设备差，大部分运行区段客货共线，客货运输十分繁忙。在社会主义市场经 济快速发展和铁路跨越式发展以及人民生活水平不断提高的新形势下，对运 输的数量和质量都提出了新的更高要求，人们的时间观念、价值观念越来越 强，运输市场已由简单原始向复杂、现代化发展，铁路所运送的货物种类由 以前的单一货物种类发展到今天的多元化货物种类运输。目前铁路运输能力 及运输组织方式皆不能满足这种新的运输市场需求，单纯的运能与运量的矛 盾，以开始转化为日益增长的运输需求”与“有效供给”之间的矛盾。新的矛 盾比以前要复杂得多，其内涵也要丰富的多。运输需求既包含运输数量，又 包含运输质量；有效供给既包含有效的运输能力，又包含保证运输质量的适 应能力。由于运输能力不能适应运量需求这一矛盾已长期化和表面化，这就 掩盖了运输质量需求与铁路不相适应这一深层次的矛盾。提高运输质量不仅 仅是要改善客货部门的服务态度，使之达至文明装卸”、“礼貌待客”，更主 要的是客货运输安全、正点、方便、快捷、舒适和保证货物原有的品质。为 提高运输质量，铁路应改变传统的运输组织模式，在大幅度提高运输能力的 基础上，满足和适应运输市场的需求。由此看来，铁路面临着既要扩大运输 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文簟6 页 规模，又要提高运输质量的双重压力。在目前这种情况下，如何探索出一种 适合我国铁路发展的新的运输模式已成为头等大事。 1 3 论文研究背景和作用 均衡运输是铁路运输部门多年来一贯追求的目标，是获取运输综合效益 的最佳保证。然而，在实际工作中，个别单位为了自己的局部利益却违背了 均衡运输这一规律，其结果使铁路整体利益受到极大的损害。就拿沈阳局与 北京局交接车来说，2 0 0 6 年一月至二月因电气化改造，造成京山线不畅、山 海关口受限，造成上行列车等线9 0 0 列次，共计3 5 0 1 小时。按每列载重3 3 0 0 吨、旅速4 1 4 k n d a ( 沈阳局旅速为4 1 4 k n v h ) ，这就浪费3 5 0 1 x 3 3 0 0 x 4 1 a = 4 7 8 3 0 6 6 2 0 t o k m ，即使按最低的煤炭运价8 7 元t o k m 计算，损失 4 7 8 3 0 6 6 2 0 x 8 7 = 4 ，1 6 1 ，2 6 7 ，5 9 4 元，平均每月为2 ，o ，6 3 3 ，7 9 r 7 元 此外，由于不平衡、等线原因造成机车浪费9 2 ，8 2 0 次，总计1 7 6 ，3 5 8 分钟， 相当于浪费机车1 7 6 3 5 8 ：- 6 0 + 2 4 - - - - 1 2 2 4 7 台。按每台内燃机车日费用1 0 ，0 0 0 元，损失机车费用1 0 0 0 0 x 1 2 2 4 7 = i ，2 2 4 ，7 0 8 元。仅一个铁路局由于运输 不均衡，一个月就损失2 ，0 8 1 ，8 5 8 ，5 0 5 元，全路因运输不均衡造成的损失 该有多大l 造成上述现象的原因可能是多种多样，但本文认为主要原因是现行的运 输组织体制以及实际工作中不按计划组织行车、过分依赖调度指挥有关。 分界口及各区段的通过能力是有一定量度的。图定通过对数在列车编组 计划、列车工作计划和运输方案中有明确规定，而且运行图的铺画是经过许 多专家、学者以及富有现场经验的技术人员精心设计而成的，既考虑到整体 利益，又具有最佳效果。因此，部、局各级调度应按此规定来组织行车。然 而在实际工作中，运行图几乎成了摆设。除了客车必须按照规定的运行线运 行外，货物列车想怎么开就怎么开，根本没有按图行车的概念。现行的编制 计划是路局调度每日1 4 ：3 0 分根据管内各站现在车、重空车去向、在途列车 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文第7 页 去向、铁道部大纲要求装车去向、分界口交接重空列数及去向做日( 班) 计 划的，一般是有什么流就开什么车，哪种流向在途或先装好就先开哪种车， 不论什么流向，只要是有流有机车就开，否则就停。1 6 ：0 0 日( 班) 计划落成 后，上报铁道部，下达站段，其内容是局分界口交接列车车次、编组内容。 路局调度收完计划后向部调度只汇报局间分界口交接空、重列数，既没有交 接列车编组内容，又没有到达车站的时刻。上级调度是一收完日( 班) 计划 就了事，站、段也如此，从不互相提出问题与要求。这就造成了调度部门在 执行计划组织运输过程中相当大的随意性。在局管内，明明是晚点的列车， 可在执行的日( 班) 计划图表上却是正点，更有甚者，有些跨局列车晚点两、 三个小时却照样画红圈。此外，在实际工作中，调度部门与站段既不按图定 运行线、编组计划组织车流上线，又不按调度日( 班) 计划组织列车运行。 而是不管有什么车流，只要有流有机车就开，否则就停。时常会出现一、三 阶段分晃口没有车，二、四阶段一趟紧接一趟，造成车站能接就接，不能接 就只好等线或摘头保留、放单机。上至调度指挥部门，下至基层站段工作人 员，不是有计划、有目的地去组织指挥列车运行，而是由列车的自由运行去 摆布计划，随意性极大。一些铁路运输工作者不但不严厉制止，反而却美其 名日“市场经济”，完全忽略了铁路是一部大联动机，高度集中、令行禁止、 均衡运输是铁路赖以维持正常运转的有利保证 综上所述，本文认为要实现铁路运输过程的安全、有序、可控，当前最 紧迫任务是实行按图行车，而实现按图行车的关键在于编组站。因此，本文 着重研究编组站货车集结规律，尝试以定点集结代替满轴集结，保证按图行 车的实现。 定点集结其实质是促使货物列车能严格按照基本运行图的规定正点出 发，不因列车运行秩序不正常而损失区段通过能力和打乱整个运行秩序。采 用定点集结，有以下作用； 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文第8 页 ( 1 ) 可真正实现按图行车，有利于保证行车安全； ( 2 ) 提高列车正点率和运输效率； ( 3 ) 有利于组织均衡运输和计划运输，经济合理地使用运用能力； ( 4 ) 有利于车、机、工、电、辆等行车有关部门协调动作，高质量地完 成运输生产任务； ( 5 ) 减轻调度人员的劳动强度，使调度人员有充裕时间计划组织列车运 行。 1 4 研究现状 国内对于车流到达规律的研究经历了从列车流向车流的基本单元“车组 发展的过程。文献【1 h 4 】以列车流为研究对象，文献【l 】应用数理统计方法对 列车到达、卸载规律进行了分析，得出了到达流与卸车流一般均服从负指数 分布的结论。文献【2 】分析了以往连续性分布拟合到达流到达间隔时间分布的 局限性，利用离散性的二项分布对到达流的规律进行了研究。文献【3 】、【4 】 分别以到达车流统计、列车运行图为依据，生成编组站模拟系统中的到达流。 文献【5 】、【6 】较早地开始了对货车集结过程的研究，为以后的研究打下了很好 的基础。其中文献【5 】提出了应用蒙特卡罗法 7 】对货车集结过程进行计算机仿 真，从而得出集结参数c 、货车平均集结时间t 集等指标，而文献【6 】则通过 建立群论模型对简单货车集结过程做出比较完美的数字描述。文献【8 】、【9 】 对具有单个衔接方向的编组站货车到达规律、集结规律进行了较为系统的研 究。 1 5 本文主要研究内容和方法 本文主要采用了文献分析法、统计分析法、数学相关理论( 包括：数据 分组、概率论与数理统计) 、运输经济学原理等方法。分析了技术站货车集 结过程和停留时间，并测算了货车集结间隔时间的分布，探讨了货车集结车 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文第9 页 组数等相关要素：对技术站的集结模式进行了分析，包括满轴集结和定点集 结，分别从集结概率、分布规律、集结过程图等方面进行了探讨；通过对通 过能力及利用率的计算和机车能力分析，探讨了定点集结模式的技术可行性； 进行了定点集结模式的经济效果公析与评价。 全文研究了编组站货车集结规律、定点集结与满轴集结模式下车站运营 工作的各项技术指标以及现有区段通过能力、经济效果等，并通过山海关车 站的实例分析和测算得到相应结论，编组站按定点集结模式组织列车开行， 将使车站的生产组织方式按照列车基本计划冽车运行图的要求实现，无 论在技术上还是在经济上都是可行的。 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文第1 0 页 第2 章技术站货车集结过程与集结要素分析 2 1 货车集结过程及集结停留时间 在技术站编组列车时，必须将各衔接方向的到解列车陆续挂来的有调中 转车流和从本站各装卸地点陆续取出的装卸完了的零星车流，分解到按所编 列车到站和种类固定使用的编组线内，使之凑足规定重量或长度的列车由 于集结成列是先到的车组要等待后到的车组，这就产生了货车集结过程。货 车在集结过程中平均停留时间，称为货车集结时间。 从组成某一到达站出发车列的第一组货车进入d e c 之时起，至组成该车 列的最后一组货车进入d e c 之时止，为车列的集结过程。该过程的延续时间， 称为车列集结期间。在这个过程中，组成该车列的所有货车消耗的车小时， 即为车列的货车集结车小时。 上述的货车集结过程是按货车进入d c c 开始计算的，故称为按d c c 的 货车集结过程。此外，为编制车站作业计划推算车流及查定车站技术作业标 准时，货车集结过程也可按货车到达车站( 有调中转车) 或装卸完了( 本站 货物作业车) 的时问开始计算，称为按车流的货车集结过程。 货车集结时间是货车在技术站上停留时间的一个重要组成部分，它对确 定车流组织的方法有很大影响。货车集结时间可以从组成某一到达站出发车 列的第一组货车进入d c c 之时起，至组成该车列的最后一组货车进入d c c 之时止来确定，也可按在b z c 的停留时间计算，见图2 - l 。 在货车无组织地送到车站条件下，集结过程是不间断的，而且，有部分 车辆将剩余下来作为集结下一车列之用。然而，在实际工作中，车辆的到达 是不均衡的，其数量也各不相同。因此，对不同的列车到站，集结参数可能 各不相同。如果已知集结参数c 和列车平均编成辆数m ，编组每个到站的集 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文第1 1 页 图2 - 1 一个到达站列车的货车集结图 结车小时，可以按下列公式计算： tl=cm(2-1) 当已知停留车小时，集结参数就可以按下列公式计算： c：旦(2-2) m 该去向每辆货车的平均集结时间为 = 一c m ( 2 - 3 ) 。一n 式中n _ 一该去向全天集结的货车数。 2 2 货车集结间隔时间分布 在铁路日常运输工作中，由于车流的经常变化和列车运行的不均衡性， 每日在编组站到发的列车车次、各次列车到达时刻、解体结束时间等形成了 一定随机性。同时，由于每一列车编成辆数和编组要求等不尽相同，列车的 到、发作业，解体作业等时间，每列也不完全相同，它们也都带有一定的随 机性。 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文簟1 2 页 经驼峰解体的车辆( 组) 按去向进入指定编组线时，相邻两车组有一定 的间隔时间，称之为货车集结间隔时间。驼峰解体的车辆是以车组的形式进 入编组线的，每间隔一段时间就会达到一个车列间隔时间可长可短，完全 由到达车组确定，而车组是随机到达的，因此，货车集结间隔时间是一个随 机变量，可利用数理统计方法来确定它的概率分布。 一般来说，确定任一随机变量的概率分布要经过以下步骤： ( 1 ) 根据抽样理论来合理地获取一批观察数据； ( 2 ) 将所获得的实测数据进行整理，并根据相应整理结果得出对随机变 量分布的假设； ( 3 ) 估计随机变量分布参数； ( 4 ) 按适度检验所提出的分布假设； ( 5 ) 如果找不到一种合适的理论分布函数，则直接由所收集到的观察数 据确定随机变量的经验分布函数。 这样，可以通过对山海关站车流较稳定时期统计资料进行分析，得到这 样一批观察数据，进而找出山海关站每一去向的货车集结间隔分布规律。本 节及以后各节所用到的数据均参见附录 2 2 1 数据的分组 数据的分组数量决定样本的大小，一般来说，组数a 应在1 0 左右，数 据总数n 越大，则组应分得越多。表2 - 1 为不同样本的分组数参考值。 数据的分组也可以按下列公式计算； a = l + 3 2l 唱n ( 2 - 4 ) 根据数组可以确定组距，即 a ：! 氅二! 些 a ( 2 - 5 ) 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文第1 3 页 表2 - i 数据分组表 数据总数n 组数 5 0 1 0 06 1 0 1 0 0 2 5 07 1 2 2 5 0 1 0 1 5 式中k 。r 一最大集结间隔时间； f 一最小集结间隔时间； a 一组数。 2 2 2 货车集结间隔统计资料的整理 按照确定的分组数和各组的时间间隔范围，将统计数据进行分组，并按 数理统计方法对数据( 参见附录一) 进行整理计算。记磊；鲁( i = o ，l ，2 ， n 3 ，m ) ，则是样品值落入区间纯小l 】的频率。 由于n 个样品的抽取是独立的，由概率的统计定义可知。毛近似等于随 机变量x 落入区间( t i t i + 1 】的概率，即 f i = p k ( 2 - 6 ) 现假设x 的密度为p ( t ) ，则有 f i z p t i ( k - - r - - 1 ) ) = 口 也就是说，当统计量， ( k - - r - - 1 ) 时，才可认为实际样本服从所 假设的理论分布。这里的k 是并组后的组数，r 是理论分布的参数个数，口是 所取的显著性水平，本文取a = 0 0 5 。 统计量j 2 的计算式中各组理论频率p , w 按理论分布函数求得，即 n = ，( ) 一，( t l - 1 ) ( 2 - 1 4 ) 式中t 组上限； “一组下限； ，( f ) 一理论分布函数。 各去向货车集结间隔分布的工2 检验表如下： 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文第2 2 页 表2 - 1 0 矿( o 号去向) 检验计算表 组上限 样本频率 分布函数理论频率理论频教彤一舰) 2 序号 形一地) 2 k，弛)an 仇 舰 l0 53 4 9 0 4 4 5 2n 4 4 5 23 3 8 8 42 6 1 3 0o 刀1 21 01 8 40 6 9 2 3o 2 4 7 0 l 盯9 71 5 7 5o 衄4 31 51 0 10 8 2 3 9 o 1 3 7 01 0 4 蕊l n 7 30 1 0 3 4 2 05 50 9 0 5 3 0 0 7 6 05 7 驺8 1 10 1 4 0 52 5 2 4 0 9 4 7 5 0 0 4 2 23 2 伪6 5 4 62 o 63 o 1 8 0 9 7 0 9 0 0 2 3 41 7 0 0 4 0 0 0 2 73 51 20 9 8 3 80 0 l 凹9 髓4 5 lo 4 5 7 84 o 4 0 9 9 1 0o 0 0 7 25 4 8 9 4 5 30 9 9 5 0 0 0 0 4 03 0 4 1 05 o 2 0 9 9 7 2 0 0 0 2 21 6 9o 1 2o 0 1 0 1 l5 5l0 9 9 晒0 0 0 1 20 9 4 1 26 o2o 9 9 9 2 0 0 0 0 70 5 2 1 36 5l0 9 9 7 8 0 j d 0 0 3o 1 1 合计 7 5 6 0 9 9 9 33 鲫 表2 - 1 1 善2 ( 1 8 号去向) 检验计算表 序号组l 限样奉频率分布函数理论频率理论频数 川一舰) 2 形一) 2 岛vf ( 岛)a n p i n p i l0 52 8 00 4 1 9 10 4 1 9 12 9 8 3 73 3 7 3 21 1 3 1 21 0 1 8 90 6 6 2 5 0 2 4 3 4 1 7 3 3 3“5 。4 01 4 1 6 31 51 1 30 3 90 1 4 1 41 0 0 7 01 5 1 3 31 5 0 3 42 01 0 40 8 5 7 lo 1 0 1 37 8 6 31 0 n o l1 6 1 7 52 5 5 70 8 8 6 1 o 0 8 2 2 5 8 5 02 2 50 8 63 o 巧0 9 3 3 8 o 0 4 7 7 3 3 棚i 仍n 嘲 73 5 1 50 9 6 1 6 o 0 2 7 7 1 9 7 42 2 5 01 1 4 0 84 01 4o 9 7 7 70 0 1 6 1“7 4 6 4 0o 0 5 8 94 550 9 8 7 00 0 0 9 46 酌 1 05 o20 9 9 2 50 0 0 5 43 8 72 5 9 l2 8 7 9 “5 5lo 蜊n 0 0 3 21 3 l 合计 8 1 51 0 9 6 99 8 1 2 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文第2 3 页 表2 - 1 2j 2 ( 2 号去向) 检验计算表 序吁组上限样本频率 分布函数 理论频率 理论频数 川一畅) 2 彤一舰) 2 kf ( 6 )a坛j v p , ln 5 4 9 3n 5 1 3 5 n 5 l 巧 4 4 3 7 01 5 1 3 3晓3 4 l 21 02 1 3o 7 6 3 40 2 4 9 8 2 1 5 8 48 0 7o 7 31 51 0 80 8 8 4 9 0 1 2 5 l1 0 5 0 09 o l0 蛳 4 2 04 50 9 4 4 0 0 ，0 5 9 l5 1 雌3 矗9 4n 7 2 3 52 5 2 3o 9 7 2 80 1 0 船s2 4 s 53 4 l0 1 3 7 63 01 00 9 8 6 70 0 1 4 01 2 0 94 3 60 3 73 55o 舯3 60 嗍5 8 8 8 4 ，o 20 9 9 6 90 0 0 3 32 8 6 94 5 10 9 9 8 50 0 0 1 61 3 93 篮0 3 0 3 1 05 010 9 9 9 30 0 0 0 8 0 醴 合计 9 0 l0 9 9 9 3 1 8 表2 - 1 3j r 2 ( 3 号去向) 检验计算表 序呼组上限样本频率分布函数理论频率理论频数 彤一舰) 2 彤一坛) 2 vf ( )an p t i v i , , l0 4 72 5 4o 3 8 2 0n 3 2 釉2 6 4 3 31 0 6 6 2n 4 0 3 2n 9 31 6 4o 6 1 8 0n 2 3 6 l1 6 3 3 30 4 10 蚴 31 4 01 2 30 7 6 3 90 1 4 5 91 0 0 4 跖7 24 8 1 l 41 8 75 8o 舒4 1o 0 9 0 26 2 4 01 9 3 3o 3 1 0 52 3 33 lo 9 0 9 8a 5 73 8 5 65 7 。1 91 - 勰3 62 8 02 60 9 4 4 3o 。0 3 4 42 3 8 34 7 0o 1 9 7 7 3 ”1 40 9 6 5 60 0 2 1 31 4 7 3o 5 3o 0 3 6 8 3 7 31 00 9 7 8 70 0 1 3 29 ，1 0o 8 0o 8 94 2 0 8 o 9 8 6 80 0 0 8 1 5 6 3 1 0 4 6 7 40 9 9 1 9 0 ( 1 0 5 03 4 88 3 5o 0 卵 合计 6 9 2n 9 9 1 9 8 2 4 8 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文第2 4 页 由上表2 1 0 可见，统计量工2 - 3 6 0 7 ，查j 2 分布表得( 8 - 1 - 1 ) = 1 2 5 9 2 ， x 2 2 。( 8 1 一1 ) 。因此，可以认为假设的理论分布与实际差异是不显著的， 即可认为0 号车流集结间隔时间服从负指数分布。由上表2 - 1 1 可见，统计量 x 2 = 9 8 1 2 ，查r 分布表得( 8 1 一d = 1 2 5 9 2 ，工2 ( 8 - 1 - 1 ) 。因此， 可以认为假设的理论分布与实际差异是不显著的，即可认为1 8 号车流集结间 隔服从负指数分布。由上表2 1 2 可见，统计量工2 = 1 9 8 8 ，查，分布表得 ( 7 1 1 ) = 1 1 0 7 1 ，工2 2 ( 7 - 1 - 1 ) 。因此，可以认为假设的理论分布 与实际差异是不显著的，即可认为2 号车流集结间隔服从负指数分布。由上 表2 1 3 可见，统计量j r 2 = 8 2 4 8 ，查p 分布表得 2 ( 9 1 - 1 ) = 1 4 0 6 7 ， 瓦2 ( 9 - 1 - 1 ) 。因此，可以认为假设的理论 分布与实际差异是不显著的，即可认为3 号车流集结间隔服从负指数分布。 2 3 货车集结车组数分布 技术( 编组) 站各作业系统具有一般排队系统的特征从总体上看，它 的“顾客”( 即列车或车组) 是无限的，并且是以单个形式到达的等待制的捧 队系统。本论文以前的各种参考文献在分析技术( 编组) 站排队系统时，习 惯于把技术( 编组) 站分成五个作业系统：到达作业子系统、解体子系统、 编组子系统、出发作业子系统和发车子系统。在这里，本文按照车辆在技术 ( 编组) 站的技术作业过程一到达一解体一集结一编组一出发，认为可以 把车列的集结过程看成是一个相对独立系统，因此特别提出“集结子系统”这 一概念，从而把解体予系统、集结子系统称为集结系统。在集结系统里，输 入流为经驼峰解体的车辆( 组) ，服务机构为编组线，输出流为编组线上的 集结车列。 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文簟2 5 页 货车集结过程是一个集组成列的过程，当凑够一定车辆时就可以编组成 列。一般来说，如果知道一个列车有几个车组组成，并且知道车组数的分布 规律，可以对集结过程进行较为准确的分析。 设毛，f 2 ，弓表示相继到达的集结车组间隔时间，由于气，毛乞 相互独立且服从同一负指数分布( 参见本章第二节) ，参数为名，根据定理“设 盏，磊，磊毒是独立同负指数分布的随机变量，参数为名，则 孝= 螽+ 磊+ 磊+ 毒服从r 阶爱尔朗分布”，则有 f ( t ) = 等等e 础 ( 四) 胁一卜苦着 c 凶， 式中名输入率5 善一输入r 个车组的时间； ，( f ) 一随机变量善的概率密度函数； ，( f ) 一随机变量善的分布函数。 又设巩= 五+ f 2 + f 3 + + 吒，则有 p ( ( f ) = 砷= p ( ( 0 t 】内恰好到达碟结车组) = p ( ，7 ，s f ，九q t ) = p 魄f ) 一p ( ，7 ；f ，仇+ ls f ) ；p 魄s d p ( r h + lsf)(2-17) 式中仇一输入r 个车组的时间； ( f ) 一( o ，t 】时间内到达的集结车组个数； 尸( ( f ) ；砷- - n ( t ) = r 的概率。 由( 2 1 6 ) 式可知 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文第2 6 页 p 啪叫m 仆+ 筹 将上式代入( 2 1 7 ) ，化简得， p ( 眦) = d = 竿p 一山( r _ o ，1 ，2 ，3 ) 弘1 8 ) 式中名表示单位时间平均到达的车组数 即在( o ，t 】时间内进入编组线内的集结车组数( f ) 服从普阿松分布。也 就是说，集结系数的输入流为普阿松流。由普阿松分布的性质知道，对于普 阿松流，有e 【o ) 】= 办、d 【o ) 】= 办即普阿松流的均值与方差都是时间t 的正比例函数。 由本章第二节可知：货车集结间隔时间服从参数为名的负指数分布，按 去向的不同，力分别为0 号车流为1 1 8 ，1 8 号车流为1 ，2 号车流为1 4 4 ， 3 号车流为1 0 3 。再根据上面推断出的结论就可以得出山海关站上行各去向 集结车组数的概率分布，各去向集结车组数的概率分布见表2 - 1 4 。 表2 - 1 4 集结车组数概率分布表 去向集结车组数即输入流的概率分布集结车组数的均值 0p ( ：砷：半缸1 1 8 t 1 8p ( ；砷：掣一1 0 8 t 2，( ( f ) ：砷：学一1 4 4 t 3p ( 眦) ：砷：掣一“l j q 3 t 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文第2 7 页 第3 章技术站集结模式分析 技术( 编组) 站是全国路网、区域和地方上车流的聚散点，又有列车的“生 产工厂，之称。编组站工作的一个重要组成部分就是车流的集结过程，在这集 结过程中，重车按不同的去向，空车( 2 号车流空p 除外) 按车种经驼峰分 解到不同的编组线上集结，然后再按列车编组计划和列车运行图要求凑集每 趟列车的车流，这种集结过程是技术( 编组) 站组织实现列车运行图的基础 工作。 3 1 满轴集结 3 1 1 满轴集结概率 我国现行的集结方式采用满轴集结。所谓满轴集结是指按列车编组计划 规定的编组内容和列车运行图规定的长度标准或重量标准编组列车；而满轴 集结概率则是指每一个到达站的集结车流按照规定的列车长度或重量标准集 结成列的可能性。在满轴集结模式下，如果列车编组前，某一去向集结车数 的重量或长度小于列车运行图所规定的重量或长度时，就不允许编组发车， 须继续集结，直到满轴或满长为止。在满轴集结过程中，列车编组重量或长 度的要求是绝对的，是事先定好的；而时间的要求是相对的，是不可预见的。 按这种集结方式组织车流，往往会造成因某一去向的车流集结辆数到编组前 集结不足而导致列车不能正点出发，这一方面延长了货车在站停留时间；另 一方面造成列车运行秩序的混乱。 集结过程是一个随机性很大的过程，列车的集结期间长短不一。从理论 上讲，集结期间可以取0 一之间的任意一个值，并且在这个期间内到达的 车数也是任意的，预先不能明确地确定在这个期间集结的最大车数。值得注 西南交通大学工程硕士研究生毕业论文第2 8 页 意的是，如果集结完了时的车数已经确定的话，那么集结时间就是不确定的 了。在实际工作中，满轴集结的牵引定数是已经确定的，所以集结时间是不 确定的。由于每个区段都规定有一定的列车重量和长度标准，为了研究方便 起见，在以后的讨论中一律以车数或车组数来代替列车重量和长度标准。 从组成某一到达站出发列车的第一组货车进入d ( 1 c 之时起，至组成该车 列的最后一组货车进入d c c 之时止，为车列的集结过程，而该过程的延续时 间，称为车列集结期间。不同去向的车流，它们的集结期间是不一样的。由 于车组的随机到达间隔不一，车组大小也不一，即使是同一去向的车流，在 集组成列时它们所消耗的时间也是不一样的( 图3 1 ) 。图中，阴影部分表 示集组成列时所消耗的集结车小时，岛、瑶，珐、岛表示集结期间，可以 看出它们是不同的。因此，有必要对不同的集结期间满轴集结概率做进一步 统计。 图3 - i 个去向的货车集结过程图 由第二章第三节的研究结果表明，进入编组线内集结的车组数服从普阿 松分布，即在集结期间t 内，恰好有j r 个车组进入编组线内的概率为： p ( ( f ) = 七) = 竿矿矗( 3 - i ) ，l ：学工程硕士研究生毕业论文第2 9 页 定量。例如，对山海关车站0 号去向出发列车平 。1 ，集结车组的车辆平均数为1 0 9 1 ，这样取x - - 5 。利用 一不同的集结期间满轴集结的概率。当然，r 也可以取不同 取值主要决定于列车长度