（安全技术及工程专业论文）列车运行智能调整系统相关问题研究.pdf

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 t h et r a i no p e r a t i o nd i s p a t c h i n g 砒l dd i r c c 吐n ga u t o m a t i cs y s t e mh a s b e c o m ep o p u l a ri nc h i n a ni sv e r ym e a n i n g f u lt oc l l i n ar a i l w a y 协m s p o n a t i o n b u tw eh a v es o m es h o r t c o m i n gw i t hi t sa p p l i c a t i o na tp r e s e n t ，o b v i o u s l yw i t h l i m ed e c i s i o n - m a k i n gs u s t a i 衄e mt o 也ew o r ko fd i s p a t c h er t h e 虹屺s i s m a i n c o n t e n t sa r ea sf o l i o w i n g ： 1 t h r o u g hr c f e r r i n gt op l e m yo fd o c u m e n t sa n ds u r v e 舛n gt f a i nd i s p a t c h w o r ko ns i t e ，t h e 抽e s i sa n a l y s e st h ed e v e l o p m e n ts “u a t i o no ft h ei n t e g f a t e d r a i l w a y sd i s p a t c hd i r c c t i n ga n dm a n a g e m e ms y s t e ma th o m ea n da b r o a d ，a n d a i l a l y s e st r a i nd i s p a t c hw o r k sc o n t e m s ，w o r k i n gm o d ea n dn o w t h et h e s i sa l s o c o n c l u d e dt r a i nd i s p a t c h 、v o r k sb a s i cr e g u l a t i o n ，a n da l s om a d eas t u d yo ft r a i n o p e r a t i o na d j u s t m e n t sp r i n c i p l e s ，i n f l u e n c ef k t o r sa n dm e t h o d s 2 o nm eb a s i so fp a r t i c u i a r a n “y z i n gt h ew o r ko ft r a i nd i s p a t c h e r a c c o r d i 工1 9t ot h et h e o r yo fi n f o r m a 矗o nm a n a g e m e ma l l ds o r w a r ee n g i n e e r i n g ，t h e t h e s i sg i v e s3 y s t e m sa i 】a l y s i s 3 t h em e s i sr e g a r d sm i n i m 咖w e i 曲t e ds u m m a t i o no ft r a i n so r i g i n a t i n g l a t er a t i oa 1 1 d 仃a i n s o p e r a t i o nl a t et i m ea sm eo b j e c t i v ef h n c t i o nf o rt r a i n o p e r a t i o na d j u s 协l e mt oc o n s t r u c tt h em a m e m a t i c sm o d e l fs i n c ea d j u s t i n gt r a i n o p e r a t i o np l a ni so n ek i n do fn p h a r dp r o b l e m ，a n dt h eb a c k g r o u n do ft h e p r o b l e m sd e c i d e st h a ta l g o r i t h mt 0t h ep r o b l e m sm u s to u t p u tt l l er e s u l ti nr a t h e r s h o u tt i m e w eu s eg e t i ca i g o r i t 岫st os o l v et l l ep r o b l e mi nt h i sp a p e r 4 t r a i nr o u t ec o n c e n t r a t e dc o n t r o li sa n i m p o r t a n tp a r to f c e n t r a l i z e dt r a f f i cc o n t r o ls y s t e m ( c t c ) r e s e a r c ho ft r a i nr o u t e a u t o m a t i ca r r a n g e m e n tm e t h o di sv e r yi m p o r t a n t t h et h e s i ss e t su pb i n a r y t r e ed a t as t r u c t u r eo ft r a i nr o u t e a n dr e s e a r c ht r a i nr o u t ea u t o m a t i c a r r a n g e m e n ts e a r c ha r i t h m e t i c k e yw o r d s ：t r a i n0 p e r a t i o na d j u s t m e n t a 1 9 0 r i t h 舶s ；r o u t ea r r a n g e ；b i n a r y d i s p a t c ha n dd i r e c t i n g ：g e n e t i c t r e e 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 研究背景 第1 章绪论 对于铁路这样庞大的开放性动态实时系统，随着技术进步和社会发展， 特别是电子计算机技术的发展，铁路运营管理自动化已成为铁路现代化的主 要方向和主要标志。铁路运营管理自动化主要包括两个相互联系和相互依存 的方面：信息处理自动化和过程控制自动化。过程控制自动化需要对大量复 杂的实时信息进行连续、快速、精确的判断处理，保证实时控制的实时性、 准确性、安全性和有效性。而信息处理，尤其是实时信息处理，也有赖于过 程控制自动化动态地感知并提供系统和环境的各种原始数据和信息，尽可能 减少各种人工干预，保证信息的准确性和实时性。在铁路运营管理自动化系 统设计中，应使这两方面有机结合，形成综合自动化管理系统。 铁路作为一个联系全国各地的复杂的网络系统，为保证这一复杂系统运 转正常，必须有可靠的调度指挥系统作为保证。列车运行调度是铁路运输部 门的核心工作之一，而列车运行调整工作是列车运行调度的关键性工作。列 车运行调整就是指在列车的运行工作中，因各种因素和突发事件的影响，使 得列车运行的实际状态偏离预定值，需要通过对列车运行方案的重新铺划， 以尽可能小的代价，尽快地恢复列车的有序运行状态。在复线尤其是繁忙干 线，行车密度高，运能和运量的矛盾突出，不仅不可避免地发生各种随机因 素打乱列车运行的正常秩序而且调整过程也将更为复杂。 然而，多年来铁路运输调度指挥系统的手段和设备一直处于比较落后的 状态。目前我国的行车指挥工作主要是由调度员人工铺画运行图来完成的， 工作效率和质量主要取决于调度员的经验、精神状态等主观因素，效率较低， 而且质量难以保证。另外，我国铁路实行客货混运，歹n 车等级众多，线路能 力趋于饱和，列车密度非常大，使得调度员的任务非常繁重，也使得我国调 度指挥智能化比别的国家要相对困难。随着行车量和行车速度不断提高，提 高铁路运输管理水平，提高铁路运输能力和服务质量，适应市场经济及各种 交通竞争的局面，亟需利用现代信息技术和控制技术提高铁路运输调度指挥 水平，提高运输效率，随着现代化计算机技术( 包括硬件和软件两方面) 的 飞速发展，对行车指挥工作人员提供智能化决策支持成为了可能。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 1 2 国内外研究现状综述 发达国家自2 0 世纪6 0 年代开始开发铁路信息化系统。美国最早于1 9 7 0 年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、客票或坐席的预订、 旅客列车时刻表问询、枢纽和编组站作业管理、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功能强大的铁路公用综合 通信网，如北美铁路协会的r a i l i n 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 - l 和r e t i p a c - 2 网、 日本铁路的i 鼢姬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g p s ( 全球卫星定位系统) 并陆续建立了货运服务中心。 近年来。行车指挥自动化、集中化是世界各国铁路运输管理现代化发展 的共同趋势，行车指挥自动化实现方式与各国的具体实际情况密切相关，实 现的程度也不尽相同。德国、日本等发达国家的列车运行速度高，设备自动 化程度高，技术性能稳定，一般是实现了综合全面的自动化，在这种情况下， 行车指挥主要通过计算机自动进行，人只是起到了监督管理的作用。我国的 列车运行速度低，设备自动化程度低，列车运行情况复杂，随机扰动频繁， 通过能力利用率高，列车运行调度指挥是以人控为主导的生产过程。在这种 情况下，往往实现的是部分初步的自动化，人仍是行车指挥的关键因素，计 算机的应用主要为人决策提供辅助功能。 1 2 1 国外铁路运输组织信息化建设现状 1 日本新干线列车运行管理系统( c o s m o s ) 1 9 9 5 年j r 东日本公司成功开发了新干线新型列车运行管理系统c o s m o s ( c o m p u t e r i z e ds a f e t ym a i n t e n a n c ea n do p e r a t i o ns y s t e mo f s h i n k a n s e n ) 。c o s m o s 系统由运输计划、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 个子系统组成。 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、临时作业计划，并对判断业务进 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 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、分公司等单位下达。计划运行图 也向维护作业管理部门下达。 运行管理系统是支持列车运行管理的系统，它由中央运行管理和车站运 行管理通过专用通信网连接而成。在中央运行管理处直接操作c r t ( c a t h o d e r a yt u b e ，阴极射线管) 画面上的运行图，在改变运行图的同时，画面上构 成进路的显示也一并进行。此外，列车临时限速是通过中央调度室直接进行 的，a t c ( a u t o m a t i ct r a i nc o n t r 0 1 ) 故障情况下的列车运行也只能由中央 调度室和站务员来进行控制。车站运行管理由车站p r c ( p r o g r a mr o u t e c o n t r 0 1 ) 管理、控制部分及旅客向导组成。管理部分主要用来进行进路控制、 车站信息管理、车站运行时刻表管理、车站手动控制及系统管理等工作。车 站p r c 控制部分从管理部分接受进路构成指示，对进路冲突进行判断，然后向 联锁装置输出。旅客向导装置则是根据车站p r c 的追踪信息对旅客进行向导广 播，对显示牌进行控制。此外，在维护作业时间内，还可用维护作业终端( 手 动终端) 对维护作业用的车辆的进路进行控制。 维护作业管理系统进行维护工作的计划、管理等业务，中央系统与维护 工作区系统通过公用通信网络连接起来，它把每天的作业计划存储在中央计 算机中，并对当天的工作开始和结束以及进入新干线设施内的情况进行管理。 设备管理系统对设备的信息进行管理，通过公用通信网与中央维护区系 统相连接而构成。电力控制系统是对变电所进行控制和进行定时送电管理的 系统，它通过专用通信网与中央计算机连接在一起。集中信息监视系统是对 沿线的防灾信息及设备进行监视的系统，它可以对维护工作的开始、结束进 行监视，对各种设备进行集中监视和远程遥控操作，在发生地震灾害时显示 处理守则等。车辆管理系统是对车辆的检修、故障数据的履历管理及装备部 件管理予以支持的系统。它通过公用通信网与中央系统连接，履历管理在中 央系统进行，- 与部件有关的管理在车辆基地的数据库上进行。站内管理系统 是对运输计划系统生成的检查计划、对车辆基地内的具体工作及人员的派遣 场所、时间的分配而产生的基地内的切换计划生成、进路控制等进行管理的 系统。 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，具有很高的自动化水平。运输谤涮 管理系统包括从基本运行图的生成、修改，到波动计划、实施计翅i 的产生等 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 内容，并以此形成了围绕列车运行的、周密的运输计划制定程序，从宏观上 规定了全线运输的秩序。 2 欧洲铁路运输管理系统( e r t m s ) 欧洲铁路运输管理系统( e r t m s ，e u r o p e a nr 缸lt r a f f i cm a n a g 鲫e n t s y s t e m ) 是为整个欧洲铁路网设计的系统，使用这一系统，列车可以安全的 在任何国家的任何线路上运行。系统的部件包括道旁设备( r b c ) 、车载设备 ( e v c ) 、铁路通信系统( g s m r ) 和运输管理系统。e r t m s 的核心是欧洲列车 运行控制系统e t c s ( e u r o p e a nt r a i nc o n t r o ls y s t e m ) 和超速防护系统，它 用于列车调度控制的设备上或支持商业性运输工作等的设备上。运用 e r t m s e t c s 系统，可以通过提高速度和缩短列车间隔来提高运输效率，通过 取消地面信号和轨道区段空闲检查设备及相应电缆节省线路基础设施，来实 现欧洲统一的规范版本。 e r t m s e t c s 有不同的配置，或称为不同的级。在第一级中，通过地面应 答器将行车命令传给列车。为了在对信号处理之后收到新的行车命令，列车 以开放速度运行，并接近下一个应答器。开放速度由列车与信号机后危险点 的距离决定，应答器安装在信号机附近。为了在这种情况下提高能力。可以 在信号机前的接近区段内再安装一个前置应答器，或者使用个半连续传输 信息的设备。第二级在第一级的基础上增加了行车命令无线传输功能，行车 命令从区段中心即无线闭塞中心r b c ( r a d i ob l o c kc e n t e r ) 传给列车，列车 运行不再依靠地面信号机。轨道区间是否空闲的检查由g p s 完成。第三级在第 二级的基础上，增加了监视列车的完整性，报告其后面的线路是否有空闲功 能。 3 北美高级列车控制系统( a t c s ) 北美高级列车控制系统( a t c s ，a d v a n c e dt r a i nc o n t r 0 1s y s t e m ) 是美 国铁路协会( 从r ) 和加拿大铁路协会( a c r ) 共同开发的，开发a t c s 的目的 在于提高北美铁路系统的经济效益、提高系统的易操作性和安全性。基本设 计思想是将微机设置在铁路移动设备上，并通过数据无线电系统与中央控制 系统连接起来，从而组成一个安全水平和效率都较以前运输系统好得多的新 型系统。 高级列车控制系统主要由中央调度室、无线电数据传输系统、机车或其 它移动设备上的车载系统和固定的道旁系统4 个部分组成。无线电传输系统是 a t c s 系统的支柱，它将把机车或其它移动设备上的车载系统、轨道上的固定 道旁设备( 控制点) 与中央调度室连接起来构成一个整体。无线电数据传输 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 系统的关键是合理地设置语音及数据基地站。固定道旁设备是测定列车确定 位置的基础设备，是a t c s 预报系统的基础。机车或其它移动设备上的车载系 统是a t c s 的重要特征，车载计算机能够处理各种数据信息，包括列车移动情 况、线路特征、列车编组情况、机车工况和其它必要的数据等。它还可以进 一步模拟列车运行和机车司机的操纵动作，并在必要时发出警告或实施制动。 机车上设有两个独立的显示板，一块用来显示列车运行情况和线路特征；另 一块显示列车编组情况，当有车辆被摘下或挂上时，在机车或中央控制室可 更改列车编组。 在a t c s 系统中，有关列车控制的大部分功能集中于地面中央调度室和机 车上，中央调度室与列车间的信息传输通过无线电进行，沿线分散设置的信 号机可全部拆除，司机通过车载计算机根据中央调度室的控制指令控制列车， 中央调度室的调度员根据计算机显示列车运行状况，对若干有关联的列车进 行控制、判断并通过计算机下达每个列车的运行计划及控制指令。 1 2 2 国内铁路运输调度信息化建设现状 近年来，随着t d c s 、t m i s 、c t c 等系统的建设，我国调度指挥自动化建设 取得了长足进步。 1 列车调度指挥系统( t d c s ) 2 0 0 5 年1 月按照铁路信息化总体规划要求，原运输调度指挥管理信息 系统d m i s ( d i s p a t c hm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) 规范为列车调度指 挥系统t d c s ( t r a i no p e r a t i o nd i s p a t c h i n gc o i 啪a n ds y s t e m ) 。t d c s 分3 个层次，最高层为铁道部调度指挥中心，第2 层为铁路局调度指挥中心，第3 层为基础信息采集点( 车站) 。 铁道部调度指挥中心可获得各铁路局分界口、干线、重要枢纽和编组站 的运输状况以及调度监督的实时信息和大屏幕宏观监视，实现对全国铁路列 车实时、集中、透明的指挥。其功能主要包括： 在任意时刻调看某一分界口、调度区段或枢纽监督实时信息显示； 显示某一车次的列车的运行； 列车计划实际运行图的绘制； 铁路局分界口运输状况宏观显示； 主要干线运输状况宏观显示； 全国铁路枢纽运输状况宏观显示； 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 技术资料检索、显示、打印 铁路局t d c s 中心接收来自铁道部、基层车站t d c s 信息，主要完成以下功 能： 列车运行实时透明显示( 包含分界口和枢纽) ： 阶段计划的编制、调整和下达： 自动报点和实际运行图自动生成； 车次号输入、自动跟踪和无线车次校核； 操作与数据记录及统计处理； 调度命令网络下达与管理： 历史信息再现回放与查询； 与其他系统的接口功能。 车站t d c s 基层网主要完成的功能包括： 列车运行及设备状态实时信息的自动采集及传输； 无线车次号自动校核： 车站行车业务管理，包括自动报点、行车日志自动生成、甩挂车作业、 列车速报表、现在车统计、调度命令接收、阶段计划接收等； 调度命令传送等功能。 2 t m i s 综合调度管理信息系统 t m i s 综合调度管理信息系统纵向应用于铁道部、铁路局、原铁路分局三 级运输生产调度指挥工作，站段级调度主要负责上级下达计划任务的执行和 生产实绩的反馈、汇总上报。综合调度管理信息系统横向按调度工种可划分 列车调度、车流计划调度、机车调度货运调度、客运调度、施工调度、军特 调度以及其他调度工种等多个子系统。各调度工种系统通过统一的“运输调 度生产信息平台”实现信息共享，并最终将铁道部、铁路局、原铁路分局三 级系统串联起来，形成一个完整统一的“综合调度管理信息系统”。 3 调度集中系统( c t c ) 我国从1 9 5 8 年开始研制的选控逐验式c t c 是采用无接点元件构成的时分 制频率电码系统。1 9 6 3 年在宝鸡一凤州9 1 k m 电气化铁路上开通使用了仿苏极 性频率制c t c 。1 9 6 6 年7 月在郑州开封开通的d d 一1 型c t c 系统，开始了微电子 技术在调度指挥系统的大量应用。之后的2 0 多年中，经历了分离元件、小规 模集成电路、中规模集成电路的布线逻辑，发展到采用大规模集成电路、微 机化的c t c ，逐步推出了d d 一2 、d d 一3 、d d 一4 、d 4 、d 5 型c t c ，累计安装1 6 个区 段，共1 9 5 4 5 k m 。设备体积逐渐缩小，功能逐渐增强，可靠性越来越高，性 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 能价格比越来越低。除了传统的控制和表示功能以外，增加了进路储存控制、 进路程序控制、表示多端显示、列车车次跟踪显示、行车有关数据的处理和 打印功能。郑州东一商丘的c t c 运用了1 3 年，取得了极大的成功和丰富的运营 经验。成都铁路局和原齐齐哈尔铁路局也成功地使用了c t c 。但是还有许多安 装了c t c 的区段未能全部正常使用，特别是1 9 7 8 年1 2 月1 6 日杨庄事故发生后， 原技规第2 3 0 条从部发7 5 l 号电报起停止执行，规定在客一客、客一货交会 时，没有隔开设备不准同时接车或同方向接发车，又规定没有区间空闲检查 设备的半自动闭塞区段，不准使用列车到达自动复原。 进入9 0 年代后，我国加强了调度集中系统的研究工作，取得了一定成绩。 但在当时的铁路技术装备条件下，系统的研究受到诸多方面的制约，因而存 在较多的问题。其不足主要表现在智能化程度不高、系统的可靠性不高、无 线通讯手段不能满足调度集中的要求、易发生车次丢失现象、没有解决好列 车与调车冲突等几个方面。 随着铁路信息化建设的不断深入，新一代分散自律调度集中系统的研究 与开发也如火如荼的展开。系统的总体初步设计为：铁道部调度集中控制指 挥中心，铁路局集中控制调度指挥中心，基层信息采集系统共三级，其中系 统的建设重点是铁路局集中控制调度指挥中心。系统主要由三个子系统构成： 调监系统、列车运行调整方案的计算机编制系统和列车进路排定智能控制系 统。 2 0 0 3 年8 月，由5 家单位集中研究，确定了我国新一代调度集中系统的第 一个技术性指导文件一一分散自律调度集中系统技术条件( 暂行) 。该 文件的颁布，确定了新一代调度集中系统的基本技术要求和模式，进一步规 范了调度集中系统的研制开发，明确了我国调度集中系统的发展方向。文件 颁布以后，各研制单位都积极开展工作，加快了实施步伐，在原有传统调度 集中系统的基础上，按照新的技术条件要求进行改进。2 0 0 4 年1 月，由卡斯科 公司研制的新一代智能化分散自律调度集中系统在西宁通过了审查。2 0 0 5 年4 月2 8 日，铁道部在郑州召开会议，对河南辉煌科技股份有限公司的f z h c t c 型分散自律调度集中系统进行了技术预审查。会议讨论认为该系统符合铁道 部颁发的分散自律调度集中系统技术条件( 暂行修订稿) ，同意该系统 通过预审会技术审查并建议上道试用。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 1 3 系统研究意义和本论文主要研究内容 1 3 1 系统研究意义 采用传统的人工调整列车运行计划的方法，要求调度员必须具备一定经 验和业务水平，以便根据列车运行的当前情况和对未来的预计，采取一定的 调整措施，使晚点列车尽快恢复正点。并使之对其它列车的影响降低到最小。 列车调度员要根据纷繁的客观条件和众多的随机因素，在有限的时间内制定 出一个优化调整方案，并不是容易做到的。一个调整方案质量的好坏，在很 大程度上取决于当班调度员的经验和业务水平。 采用自动化调整方法，可以充分发挥计算机逻辑判断的优势，并通过网 络及时的获取信息，可以全面地选出优化的调整方案，克服上述因人而异的 缺点。另外，在一些繁忙线路，列车调度员的心理压力很大，连续高强度的 工作常常使调度员身心疲惫，甚至发生过调度员因工作过度疲劳猝死的情况。 通过计算机自动编制列车运行调整计划可以大大减轻调度员的工作强度和心 理压力。 采用自动化调整方法，可以使列车运行调整措施智能化，把各种调整措 施作为候选方案，向调度员进行显示，从而起到作为列车调度员参谋和助手 的作用，以弥补人们经验不足的缺陷。因此，自动化调整的意义，就在于它 不但代替调度员繁琐的事务性劳动，而且能从整体上提高调度工作水平，减 少调度失误。 车站接发列车进路排定对接发列车作业效率和车站通过能力有着直接影 响。在实际工作中，车站值班员接发列车进路排定方法的优劣不仅与其业务 水平的高低有关，还涉及个人偏好。另外，工作人员通过点击进路的始终端 按钮来确定进路，这样作难免会出现操作失误。研究车站接发列车进路排列 的优化方法，可以有效地保障工作人员工作的精确性和有效性，避免人们操 作的随意性，同时也可以减轻操作人员的工作压力，减少了出现失误的几率。 1 3 2 本文主要研究内容 本文主要研究内容有： 第1 章绪论：阐述论文研究背景以及国内外的研究现状，指明开发列车运 行调整系统研究意义。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 第2 章铁路运输调度工作概述：论述了现行铁路运输调度工作特点、主 要职责，并着重分析了列车调度员工作内容。 第3 章列车运行智能调整系统分析：在分析系统开发的总体目标和总体 原则的基础上从用户分析、功能需求和数据需求三方面进行了系统需求分析。 第4 章列车运行调整模型研究：结合我国目前铁路运输工作组织情况， 以列车始发晚点率和列车运行晚点时分的加权之和最小为最优目标，提出了 列车运行调整模型，并采用层次分析法计算模型中列车权重系数，最后利用 遗传算法对模型进行了求解。 第5 章列车进路自动排定方法研究：阐述了列车进路自动排定步骤。并 对其中列车进路搜索算法以及相对方向同时接车、相同方向接发列车进路冲 突判断两个关键步骤进行了分析。 1 3 3 论文的主要创新点 本文的创新之处主要有以下几点： ( 1 ) 通过在成都铁路局的实习调研，对列车调度员工作进行了具体分析。 ( 2 ) 在前人研究成果的基础上对列车运行调整模型进行了进一步研究， 并利用层次分析法对列车权重系数进行计算。 ( 3 ) 根据新一代调度集中系统的要求和车站工作实际情况，对列车进路 自动排定方法进行了研究。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 第2 章铁路运输调度工作概述 2 1 铁路局调度工作简介 铁路运输行业是一个庞大而复杂的联动机构，有着分工明确、点多面广、 连续性和动态性强的特点。在生产过程中要求参与铁路运输的各单位和各工 种必须密切配合，协同动作，这就决定了铁路运输生产必须实行高度集中统 一指挥，才能够高效有序的运转。因此铁路运输需要一个能够宏观管理、统 一指挥、动态调整、实时监控的工作机构，铁路运输调度机构担任的就是这 样的职责。 铁路运输调度机构是铁路日常运输的指挥中枢。通过编制与执行铁路运 输日常工作计划，对运输有关各部门、各工种进行调度和指挥，协调各运输 部门之间的关系，促使各工种按照一定组织模式相互配合，以实现旅客和货 物运输的需求。为有效实现铁路运输调度的职能，实现铁路运输资源的高效 运转，铁路运输调度必须要有一套完整的组织体系。按照安全生产、集中领 导、统一指挥、逐级负责的原则和铁路运输调度规则的规定，目前我国 的铁路运输调度体系由三级调度机构组成，即一一铁道部调度处、铁路局调 度所和技术站调度室。在组织日班计划中，下级调度必须服从上级调度指挥， 部、局各工种调度分别由各级调度长统一组织和指挥。凡是与运输有关的各 部门、各工种都必须在调度员的统一指挥下，进行日常生产活动。口j i m 我国铁路运输生产的日常指挥由铁路局( 铁路集团公司) 调度所来完成。 调度所正、副主任负责领导调度所所有工作，每日的日常工作由值班主任、 计划调度员、列车调度员、货运调度员、客运调度员、机车调度员等调度员 来具体完成。铁路局调度所组织结构圈如图2 1 所示。 其中，列车调度员负责指挥一个调度区段内与列车运行有关的生产活动， 对列车运行进行调整。列车调度员是运输生产过程的统一指挥者，车站、机 务段、列检所、通信段、电务段、工务段的所有作业人员及机车和列车乘务 组都必须服从调度员的指挥。所以，列车调度员是调度所内最为繁忙、工作 责任和压力也最大的工作人员，他们工作情况的好坏直接关系到运输生产的 责任和压力也最大的工作人员，他们工作情况的好坏直接关系到运输生产的 优劣。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 调度所主任 l 调度所副主任( 日 计划或车流主任) ii 主任货运主任客运 值班主任 主任机车主任统计主任分析 调度员调度员调度员员调度员 i il 型l型 上“_ l上j上 分 货篷客计 预 列 特机施 其 统析运布运 划 确 垄 运车工 它 调调调调 报 调调调调 工 计调 度度度度 调 度度度度员度 度种 员员员员员员员员员 员 图2 一l 铁路局调度所组织结构图 2 2 铁路局调度的主要职责范围 铁道部撤消铁路分局后，实行铁路局直管站段体制，日常运输组织指挥工 作集中到铁路局，其具体职责为： 1 负责铁路局管内的货流、车流组织和车流调整，按阶段均衡地完成铁 道部下达的车流调整计划，经济合理地使用机车车辆，充分利用通过能力和 运输设备，挖掘运输潜力，提高运输效率。 2 组织车站按列车编组计划、列车运行图和运输方案编发列车，保证列 车按运行图正点运行，组织各站、段落实日( 班) 计划，处理区间内装卸车， 落实施工方案，办理区间和线路临时封锁或开通。 3 按铁道部批准的计划组织列车在分界站均衡交接，保证机车与列车的 紧密衔接，经常保持与邻局的密切联系，及时洽谈、解决发生的问题，保持 分界站畅通。 4 及时、准确地掌握现在车数及其分布情况，编制铁路局调度日( 班) 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 计划，并组织站段完成。按铁道部批准的日计划装车去向别和限制口的装车 要求，审批各站段日装卸计划，组织各站、段按日计划完成装卸车任务。 5 掌握铁路局管内各站和主要用户、港口装卸车，搞好与路外单位的协 作。 。 6 负责管内客运、军运、行邮专列、行包专列、“五定”班列、重载列 车、挂有装载超限货物车辆列车和其它重点货物列车运行，掌握直达列车、 成组装车和排空列车的开行及管内重点货物、集装箱、自备车运输情况。 7 及时收取、上报调度工作报告，并向邻局做出正确的列车预报。 8 认真执行部备用货车的管理制度，严格掌握铁路局管内部备用货车及 港口、国境站备用货车的备用、解除。 9 掌握铁路局管内客车配属、客流变化、旅客列车开行情况，组织站段 按计划、及时地输送旅客，负责组织铁路局管内旅客列车临时加开、停运、 迂回运输编组和实旅票额调整及客车甩挂。 1 0 负责铁路局管内专用货车的调接，军运备品的回送，篷布的运用和 备用、解除。 、 1 1 检查、通报各站、段安全正点情况，及时收取、上报事故概况和自 然灾害情况，对中断行车事故，应按铁路行车事故处理规则规定，向铁 道部调度、上级领导及各有关部门报告，并采取积极措施迅速恢复行车，必 要时调动救援列车或向铁道部调度请求调动跨铁路局的救援列车。 1 2 维护调度纪律，严格执行上级调度命令。检查各站、段执行调度命 令和规章制度的情况，对违令、违章造成不良后果的进行通报批评并提出处 理意见。 1 3 负责铁路局日常运输工作完成情况及调度安全工作情况分析，抓好 典型，及时总结、推广运输生产先进经验。 1 4 负责铁路局调度技术教育、培训和安全基础工作，积极采用和推广 先进设备和技术，促进调度指挥工作现代化，不断提高调度人员的运输组织 指挥水平。 2 3 列车调度员的工作要求 列车调度员是本调度区段行车的统一指挥者，其主要职责为： 1 负责组织实现列车运行图、编组计划、运输方案、日班计划等； 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 2 即时编制下达和组织实现三、四小时列车运行调整计划：保证班计划 的列车接续及机车交路；组织晚点列车恢复正点；掌握乘务员劳动时 间； 3 与各工种调度密切配合，负责组织完成本区段各项运输任务； 4 随时注意列车到发及区间运行情况，接到危及行车安全的报告后，及 时果断处理，防止列车运行事故i 5 配合供电部门，完成维修施工任务； 6 按时提供编制日班计划资料；即时发布有关单位汇报： 7 发生行车事故要迅速采取起复措施，缩小事故损失，并即时向上级和 有关单位汇报； 8 即时、准确、完整地填记各种图表。 2 4 列车调度员工作分析 2 4 1 列车调度员工作流程 列车调度员工作流程如图2 2 所示。 2 4 2 列车调度员工作信息流程 列车调度员为获得日常工作所需要的信息，需要与其他工作人员及时沟 通，进行多层次的信息交换。主要包括与调度所内部计划调度员、机车调度 员、货运调度员等进行横向的信息交换，以及与车站的上下级调度纵向信息 的交换。各级调度之间的信息交换往往都带有指令性，在交换时间和方式上 都有严格的要求，铁路局调度体系能否正常的运转，很大程度上取决于信息 传递和反馈的渠道是否通畅。在调度日常工作中，调度员需要从其他系统获 取信息进行决策，如确报系统、车站现车系统、货运营销系统等。 列车调度员工作信息流程如图2 3 所示。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 班前准备h了解上班生产、安全情况及本班任务 接班 班中作业 参加接班会( 汇报重点、听取指示) 与上班调度员办理交接班 收集有关资料、编制阶段计划 组织实施阶段计划 发 布 有 关 调 度 命 令 组 织 各 类 维 修 施 工 作 业 安 排 摘 挂 列 车 作 业 绘 制 列 奎 实 际 运 行 图 处 理 其 它 工 作 本班工作统计、分析 收集编制下班计划相关资料 交班h与接班人员办理交班 图2 - 2 列车调度员工作流程示意图 监控、组织、调整列车一连行 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 黼)( 黼) ( 黼) ( 甜) ( 黼) 调) 似长度员、度员i 度员i 度员，l 析员i 早：i 盱w i 啊厦仨 中篓翼划( ( 艏锦( ( 蓑器粼( ( 黻命令( ( 锶嚣( ( 黝瑟 中问站甩挂计划ii 机车号司机及调度命令i 啊熳那岢 调度命令li 签发信息 重点事项o _ 7 _ j b 行车调度员 计划运行圈 实际运行图 正晚点统计及原因 图2 - 3 列车调度员工作信息流程示意图 2 。4 3 列车运行计划调整的原则、因素及方式 1 列车调度员调整列车运行计划的原则 在日常运输组织工作中，列车运行是运输生产活动的重要环节。列车运 行能否实现“按图行车”，涉及的因素很多，如货流、车流的变化、站段作业 的快慢、线路施工、气候影响、自然灾害以及行车事故等原因，经常发生列 车停运、加开、早点、晚点的情况。因此，为了使列车在区段内的运行尽量 符合列车运行图，必须对列车运行进行相应的调整。 列车运行调整的原则可以概括为先客后货、先快后慢、先高后低、晚点 列车让行正点列车。 2 影响列车调度员调整列车运行计划的因素 ( 1 ) 当前列车运行情况 主要指当前列车运行正晚点情况，对于晚点客车应尽量使其恢复正点， 对于货车应尽量缩短列车旅行时分，但在调度员实际工作中根据列车的重要 西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页 性不同分别处理，有的货车可能晚点几个小时( 只要运行时间不使乘务员超 劳即可) 也影响不大，但有的货车则需要尽早到达指定车站( 通常是终点站) ， 为了使这些车尽快通行，甚至有些低等级的客车也要让行它们。这些车主要 包括：由于车流紧接续、机车紧接续、机车乘务时间限制、重点配空挂运等 原因要求优先安排以及军用等重点列车。 ( 2 ) 区段允许速度、通过能力、列车对数 利用列车在区间最大允许速度运行，缩短列车区间运行时分，是调度员 调整列车运行计划的重要方法之一。列车调度员应了解区段通过能力和列车 对数，加速列车放行，提高通过能力。 ( 3 ) 区段线路公里、最大坡道、最小曲线半径、闭塞方式、限制区间 在电力牵引区段，在有长大上坡道的区间应考虑电网能否同时为区间运 行几列车提供足够的动力，因为几列车同时在区间运行可能会造成电网负荷 过大而跳闸。 ( 4 ) 机务段配属机车台数和机车交路方式 机车运用是铁路运输的重要组成部分，列车调度员在调整列车运行计划 时应掌握机务段配属机车台数和机车交路方式。 ( 5 ) 车站到发线数量 调度员在制定列车运行计划时必须充分考虑列车交会和待避时到发线的 使用，例如只有2 条到发线的车站就不能安排3 交会。另外，除了考虑到发线 数量外还应该考虑到发线的使用状况，例如车站a 有3 条到发线，但只有其中2 条能用于接发客车，调度员就不能安排客车的3 交会。 ( 6 ) 气候变化对行车工作的影响 西南交通大学硕士研究生学位论文第17 页 遇有下雨、下雪等特殊天气情况时，由于列车晾望条件不足等原因，列 车需要缓行，造成列车晚点。因此列车在制定计划时应考虑天气影响因素 适当加大列车区间列车运行时分。 ( 7 ) 编组站、区段站的作业性质和作业能力，车场及到发线分工 作为列车通常的起始站和终点站，技术站的作业能力经常限制列车运行 调整方案的制定，列车调度员应充分了解区段内技术站的作业能力和作业性 质等。 ( 8 ) 车站特殊情况 列车在一些有特殊要求的车站禁止停车或者必须停车，例如：有些区间 有长大上坡道，列车必须利用动能闯坡，因此列车在区问的前方车站禁止停 车。 ( 9 ) 列车特殊情况 列车调度员应及时掌握超长、超重、挂有超限货物歹0 车的运行状况，保 证行车安全。 3 列车调度员调整列车运行计划的方式 列车调度员进行列车运行调整时，一般采用以下一些方法： ( 1 ) 充分利用最大允许速度，缩短列车在区间运行时分。但应依据线路 允许速度、机车技术状态、司机技术水平、列车重量、列车长度及 气候条件等提出列车加速运行的要求。 ( 2 ) 改变列车交会或越行地点、会车方式及到发时刻。由于列车晚点、 早点、停运、加开等原因，往往影响其它列车运行，列车调度员需 要通过变更列车会让地点来进行调整，达到加速放行列车的目的。 常用的方法包括通过改为到发和到发改为通过。 ( 3 ) 组织列车进行快速、平行作业，缩短列车在站作业时间，以及变更 列车作业车站。列车在运行途中有时要进行一定的作业，如旅客列 车在某些车站办理旅客上下、行包及邮件装卸，摘挂列车需要办理 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 8 页 车辆甩挂作业，有些列车需要办理补机摘、挂作业等，列车调度员 为了调整列车运行，需要缩短某一列车在站停留时间。例如旅客列 车晚点到达正点出发。 ( 4 ) 列车合并运行，列车密度大而区段通过能力又比较紧张时，列车调 度员对小运转列车或编成量数较少而在前方各站又无作业的列车 可以采取列车合并运行的方法，为减少单机占用运行线，也可组织 单机附挂或单机重联。 ( 5 ) 列车反方向运行，由于双线区段上上下行列车密度不同，一条线路 封锁施工或事故影响中断行车，组织区间卸车或列车救援等原因， 列车调度员可以组织反方向行车。 ( 6 ) 利用其它停运车次的运行线运行。 ( 7 ) 变更到发线使用。 西南交通大学硕士研究生学位论文第19 页 第3 章列车运行智能调整系统分析 系统分析是应用系统的思想和方法，把复杂的对象分解成简单的组成部 分，找出这些部分的基本属性和彼此间的关系，即一个完整的、一致的和可 行的需求说明。系统分析意味着提取系统“需求”的过程一一系统必须做什 么来满足目标，而不是如何实现这个系统，系统分析要求在系统调查的基础 上，对系统的功能进行细致的分析，并建立一个新系统的逻辑模型。 3 1 系统开发的总体目标 要对系统进行分析，首先要明确系统的目标，然后从列车运行智能调整 系统面向的对象分析着手，以实现系统目标为核心，逐步进行系统分析、系 统设计和系统实现。 列车运行智能调整系统开发的总体目标是：结合中国铁路实际，研究开 发铁路智能化列车运行调整系统，为列车调度员指挥列车运行提供支持，使 铁路局调度工作得到优化，提供科学决策和现代化的工具，实现有效利用铁 路运输设备、降低运输成本、提高运输组织生产效益的目标。 3 2 系统开发的总体原则 1 适用性原则：信息时代市场经济条件下，事情都处于高速发展变化的 状态，一切都要适应市场的要求。由于我国铁路线路情况复杂多样，各调度 台作业情况也不尽相同，故系统必须采用各种灵活的方式，提高作业的效率 和质量，适应当前实际的功能需求，并具有很强的应变能力，使用户能够掌 握它的变化和发展，这是本系统开发研制的一个基本原则。 2 先进性原则：系统在设计过程中，应充分利用同类型系统的先进经验， 采用先进的系统设计技术、计算机技术，适应现代信息技术的高速发展，能 不断完善，灵活扩展，从而使系统不仅在功能和技术上保持先进性，而且