华东铁路二通道运输组织的优化——技术站作业分工及直通运输组织的优化.doc

Abstract同济大学交通运输工程学院硕士学位论文华东铁路二通道运输组织的优化一技术站作业分工及直通运输组织的优化姓名：怀德申请学位级别：硕士专业：交通运输规划与管理导教师：徐瑞华;马伟叁20081201ABSTRACTWith the rapid economic development of the east china, the demand of railway transportation has increased quickly. The Ministry of Railways has proposed the one dominance two auxiliary strategy, two route ways of east China has played a more and more important role in the railway transportation system. It has imposed a higher demand on transportation organization of the two route ways according to the continuous deepening of reform of the railway and the great development of East China in railway construction. Scientific and technological progress of the railway transport has far-reaching effects on the two route ways organizations.Two route ways is the research background for this article, to optimize the passage of the marshalling yard operations. The marshalling yard work and the traffic channel orgMiizations to optimize the speed of the sixth meeting of the 4.18 train new map, based on the organization plans to achieve better implementation of the Ministry of Railways. According to the two route ways and the marshalling yard of the main channel, we proposed the adjustment program for the two route ways. If tiie traffic flow adjustment program, the train of adjustment program, technical operations division station adjustment program, locomotive operations, and seizure operations are adjustment program, content and other adjustments on the train. We have been adjusted results, and in the process of readjustment requirements.Then the access of the main marshalling yard Fuyang North Station, Hefei East Point, West Point in Huainan, Wuhu Station existing problems of the analysis, put forward recommendations for improvement Optimize traffic flow through the organization of traffic and freight trains approach the organization plans to achieve the optimization. According to the traffic channel and two channels the characteristics of the actual status quo. The establishment of the optimization of the line organization plan mathematical model and adopt the heuristic algorithm to the line of traffic organization program. LiangHuai then to the transport of coal as an example the background, looking for the traffic flow within the optimization of transport program.Abstractto verify the contents of traffic organization optimization, and optimization analysis of the effects. In order to increase the final passage of the overall transport capacity, affecting the transport capacity of the relevant factors, in accordance with factors, the corresponding countermeasures and suggestions.Key Words: two route ways of east china; wagon flow; optimization; marshalling yard; distrisct station学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规 定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电 子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、 缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索 以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规 定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢 利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于 学术活动。一学位论文作者签名年月”日iii第1章绪论同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位 论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公幵 发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的 法律责任由本人承担。签名 %“、日第1章绪论论文选题背景改革开放以来，我国经济由计划经济向市场经济转变，特别是农村的产业结 构发生了重大变化，由自给半自给经济，发展成为农工商运综合经营的市场经 济，城乡之间的商品交流大大增加。市场经济的发展，带来了经济的繁荣，乡镇 企业的崛起、企业的横向联系、地区间的交流、人民生活的提高，无疑给运输业 特别是铁路运输业带来日益增大的货流和客流。在经济发达的华东地区尤其如 此。2007年，江浙院沪三省一市GDP分别达到2.5万亿、1.9万亿、7346亿和 1. 2万亿元，四省市的GDP总量比1978年増长了 82. 3倍。其中上海市去年人均 GDP已超过8500美元，达到中等发达国家水平。长三角更以占全国不足2%的国 土面积，不足6%的人口，生产出占全国18.9%的GDP, 30%的进出口贸易总额，并 吸引40%的实到外资，成为中国目前经济发展速度最快、人口和产业最密集、经 济总量规模最大、最具发展潜力与活力的经济板块。华东经济的快速发展，给铁 路发展带来了极大机遇，同时也给铁路运输带来巨大压力。在这样的背景下，对 二通道进行编组、区段站工作分工及车流组织的优化的深入研究，以确保铁路运 输适应区域经济发展的需要，显得尤为必要。为适应并更好的促进华东经济的发展，铁路一是加大华东铁路的建设力度， 二是优化运输组织。为深化铁路内涵扩大再生产，提高路网整体运输能力，铁道 部提出了 “一主两翼”的运输战略。所谓“一主两翼”就是充分发挥京沪线的客 运能力，大量幵行“和谐号”动车组列车，满足长三角地区市民的出行需求。同 时，在京沪线两侧安上两只“翅膀”，其一是以阜淮线、淮南线、院静线、宣杭 线等组成的华东铁路二通道；其二是北起江苏新沂、南至浙江长兴的新长线。这 两只“翅膀”主要承担华东铁路货物运输的重担，成为长三角铁路圈经济腾飞的 又一关键。过去华东铁路主要以京沪线一通道为主干线，采取客货混跑的模式。 随着长三角地区的经济发展，这样的铁路运输方式已捉襟见肘。目前，京沪线的 运输密度已是全国铁路平均水平的4倍，堪称世界上最繁忙的铁路干线之一。 “一主两翼”战略的核心作用就是将物流与人流分开组织运输，充分释放京沪线 的运输能力，推动区域经济又好又快发展。实施好这一战略，需要我们对二通道 上的车流组织优化进行深入研究。近年来，铁路对二通道建设非常重视，先后建成了宪湖大桥和宣杭复线，阜 阳至杭州实现复线贯通，阜阳、合肥、芜湖枢纽等扩能改造和部分区段行车设备 大中修逐步推进实施，二通道已经从支线、干线，发展成为名副其实的繁忙千 线。目前，二通道以占上海局国铁20%的营业里程，完成全局37.4%的货运周 转量。2006年二通道每公里货流密度达5 520万t km,是上海局平均水平的 1. 4倍，2007年4月18日提速调图后的5月更达1. 9倍。但是，随着运量持续 大幅增长，二通道设备、管理薄弱等问题也逐步显现，突出的是运输组织的不适 应,主要表现在：一是车流组织有差距。二通道各分界口交接列车与图定要求相 差较多。二是运输计划和调度指挥水平不高。个别编组站出现较严重的拥堵。三 是结合部协调不够。车流和机车不匹配，有车流时不一定有机车，有机车时又没 车流，不合理的放单机、不合理的等待，致使车流不够顺畅。四是运输组织手段 落后。一些编组站作业计划编制还停留在最原始的手工编制、复写传达上，信息 化管理水平低。二通道当前的运输现状与其所应承担的任务间还有较大差距。1.2论文选题的意义华东地区经济发展迅速，对铁路运输需求提高很快。铁道部提出“一主两 翼”战略，二通道在华东地区铁路运输系统中作用愈发重要。铁路改革的不断深 化和华东地区铁路建设的大发展对二通道运输组织提出了更高的要求。二通道运 输组织面临的形势是：二通道编组、区段站较多，有较大的优化空间。二通道有 阜阳北、淮南西、合肥东、芜湖东、乔司等编组、区段站，部分技术站能力饱 和，影响畅通，少数车站作业量少，能力浪费。如何对五个编组、区段站合理分 工，值得研究。受现有铁路运输组织模式、生产力布局、运输管理体制的限制，主要干线的 通过能力已很难有大幅度增加，挖潜提效的难度和代价越来越大。面对日益增长 的货运需求和趋于饱和的运输能力，铁道部决定在全路推行路企直通运输，以进 步深化内涵扩大再生产，为货物运量的持续大幅增长奠定基础。地处华东路网 二通道的阜淮、淮南线，横穿两淮煤矿之一的淮南煤矿腹地，沿途淮南、新集等 矿业集团的大型煤矿以及电厂密布，基本满足路企直通运输大运量、点对点的要 求。利用好现有的条件，打破不合理的限制，创造条件，全面实施路企直通运 输，对提髙二通道的运输能力，更好地为地方经济发展服务，意义重大。二通道影响运输效率的问题较为突出。二通道因上下行车流不均衡，及运行 图铺画不合理、铁路特殊班制的影响、铁路能力的限制、局间分界口交车问题、 铁路计划、调度水平问题、信息沟通不畅、设备故障施工影响、市场瞬息万变等 因素造成的运输不均衡，严重影响了运输效率。如何克服不利因素的影响，在既 有条件下，提高效率，值得思考。1.3国内研究动态近年来，随着京沪线一通道的运输密度不断增大，进一步挖掘运输潜力的空 间减少，更多的客货车流被调整到二通道，加上二通道沿线客货车流的不断增二通道的运输压力越来越大，为有效应对运输组织上的压力，相关铁路运输 人员作了很多探索和实践。相关文章有华东二通道运输组织改革的探索与实 m、杭州枢纽编组站布局的变化、宪湖东站二通道扩能分流的问题分析 和对策实践、合肥枢纽货运站搬迁的设想等，主要是从阜阳北、淮南西、 合肥东、芜湖东、乔司等编组、区段站所在区域运输组织优化的角度提出一些解 决办法，从车流组织、机车交路、调机运用、列检货检作业、调度指挥等方面提 出完善建议。大部分文章均是从局部探讨，对二通道整体运输组织、编组站分工 进行研究的较少。从二通道目前的发展动态看，二通道的运输组织优化在不断地进行中，随着 2007年“4、18”列车运行图的实行，机车交路延长、牵引重量提高、列检货检 方式改进、编组站分工调整。部分编组站解编量大幅度提高，甚至出现了严重堵 塞，少数编组站功能弱化，能力虚糜严重。在对二通道沿线产生的货流处理方 面，特别是两淮煤炭的运输，上海铁路局釆取了建立战略装车点、开行煤炭直运 专列、对煤炭装、运、卸等各个环节写实等措施，并组织了开行4500吨列车试 验，国铁机车进入矿点作业、企业机车牵引列车进入国铁等试验。1.4论文的研究思路、内容二通道技术站工作分工及路企直通运输的研究以第六次大提速的4.18新列 车运行图、编组计划为基础，分析二通道五个编组、区段站的作业情况，结合机 车长交路、列检布局调整等，找出在编组站分工上存在的不足，提出优化建议。 分析二通道管内车流当前的特点，产生的规律，变化的趋势，结合当前上海路局 开展的煤炭装车写实，煤炭循环列车、直通运输幵行等工作，对路企直通运输工 作进行系统研究，以达到更好的落实铁道部“一主两翼”战略，提高二通道运输 能力，适应华东经济发展的需要的重要战略意义。论文的主要内容如下： 第一章绪论； 第二章：二通道运输概况： 第三章：编组、区段站工作分工研究 第四章：路企直通运输工作分析研究 第五章：其它影晌二通道运输效率问题的研究； 第六章：结束语。第2章二通道运输概况第2章二通道运输概况 2.1 二通道的含义 2.1.1 二通道的位置华东铁路二通道是相对于京沪铁路作为华东铁路主干道（一通道）提出，主 要指阜淮线、淮南线、宣杭线约七百公里的铁路线路；主要承担着我国黄河以北 地区，黄淮地区与长江三角洲地区间客货运输任务，随着芜湖长江大桥的建成及 宣杭复线的开通，二通道的作用发挥日益加大，二通道的地理位置如图2-1:1二通道位置示意图2.1.2 二通道的含义连云港东 0 二通道是为便于运输生产组织而形成的一种称呼，无确切含义，为便于研 究，暂按狭义的二通道、广义的二通道、k拓展的二通道逐一予以说明：(1) 狭义的二通道：即指阜阳北至乔司编组站间，包括阜淮线、淮南线、 宣杭线698公里的铁路线路。(2) 广义的二通道：指上海铁路局京沪线以西，自王楼交接口至宁波地区 上各铁路线路的总称，包包括阜淮线、淮南线、宣杭线，也包括与各支点衔接的 支线，如漯阜线、青阜线、西张线、水鮮线、芜铜线、宁芜线、长牛线等。广义 的二通道既有大量的通过车流（约占60%)，也包括二通道各地区间产生的管内 车流（约占40%).上海铁路局2007年提出将二通道建成“安全、优质、文明、 高效、达标线”，实际上指的就是广义上的二通道，本文所研究的二通道也指此 意义上的二通道。(3) 拓展的二通道：从华东铁路发展的角度看，东西方向上有沪昆、沪汉 蓉通道，南北方向上随着京沪高铁、沪宁城际的建成通车，一通道仍是主要的客 货运输通道，二通道也逐步形成一个复杂的拓展的通道，包括从西安、郑州、商 丘、徐州等方向经过安徽到达江、浙、沪、闽、戟等目的地的多条铁路线组成的 大能力运输通道。2.2技术站及作业概况、分工 2.2.1技术站概况及分工(1) 阜阳北站：京九线上的一等路网性编组站，站场为三级四场，双推单 溜自动化驻峰，承担着京九、濉阜和阜淮、潔阜各线货物列车到发、编组及技术 作业等任务。(2) 淮南西站：阜淮线上的一等编组站，站场为二级四场。单推单溜机械 化驻峰，主要担负阜淮、淮南、西张线直通、区段及摘挂货物列车的编组任务。(3) 合肥东站：淮南线上的二等区段站，站场为二级四场，双推单溜驻 峰，主要承担合九线、宁西线、淮南线及合宁线货物列车到发及解编任务。(4) 芜湖东站：淮南线上的一等编组站，站场为二级四场基础上形成的三 级五场，双推单溜自动化驻峰，主要承担着淮南、宁宪、宣杭、院藉、宪铜线货 物列车到发和解编任务。(5乔司站：沪昆线上的一等编组站，站场为二级四场，双推单溜驻峰，主要承担着沪昆线、宣杭线、萧南线货物列车到发和解编任务。2.2.2 2007年4.18新图实施后各技术站作业情况(1) 4.18新图实施十天后各技术站作业概况,如表2-1:表2.1 2007年4.18新图实施后二通道技术站作业概况表图定办 理列数实际办 理列数日均办中 时曰均解 编列无调比技 +139619943232616307+3337.6%6%阜阳北 26013011+21144-1282.0%+3+07%淮南西 333-16784+2177.6%-2+16%合肥东 38630715350+776179+135+06.2%+12%芜湖东 乔司343202+25510098171-355.9+117.9%+6.0% (2) 4.18新图实施后各技术站作业主要变化分析：二通道各技术站实际办理 列数与图定办理列数仍有较大差距，日均实际办理列数为1428列，为图定办理 列数2047列的70%,造成原因的结果是一种可能为图定各项指标与实际差距较 大，另一种可能是运输组织方案不够完善。解编量增加明显的是阜阳北、合肥东、完湖东。淮南西解编量进一步下降， 无调达到82%,编组站功能大大弱化，合肥东站解编量增幅较大，因站场等原因 影响效率下降，在调图过渡一个月内又因机车交路等原因造成了严重的堵塞。2.3 二通道的管内车流2.3.1管内车流的含义二通道的车流可分为两种，一种为通道外产生到达二通道或二通道产生到达 二通道外车流，姑称为直通车流，约占60%;对发送站及到达站均在二通道管内 的车流，本文称之为二通道管内车流，这些车流约占40%,管内车流在总车流中 所占比重在千线中是较大的。2.3.2 二通道技术站列流图第3章编组、区段站工作分工研究淮北地区产生煤炭10列 34列、其中煤炭10列 12N3t=432 阜阳北站 Nai=27834列淮南地区产生煤炭31列 16Nh=436 淮南西站 Ntt=72合肥西4鲜堆东站注：长兴地区产生部分车流青龙山蚌 搏 东 站南京东金华东杭州地区图2.2 2007年4.18新图后二通道主要技术站列流图 通过对二通道主要技术站的货车列流图的分析，可以看出，二通道管内车流 的比例是较大的，以阜淮线为例：全区段运行的96对货车中，有淮北地区产生 的煤炭列车10对，淮南地区产生的煤炭列车31对，占全部车流的42. 7%;另外 二通道每个技术站所在地区的小运转车流较大，如淮南西站至田家庵、张楼车流 达到25对，宪湖东站至铜陵、马鞍山车流达到16对，管内车流及地区车流较大 的特点必须在优化二通道运输的组织中予以优先考虑。2.3.3管内车流较大的原因及趋势二通道的北端有两淮煤矿，二通道内有大量的电厂、钢厂及化工企业，这一 特点决定了二通道有大量的管内车流，随着两淮矿区产量的逐步增加及近年来二 通道沿线电厂大量兴建，二通道管内车流仍有大幅度增加的趋势。第3章编组区段站工作分工研究3.1 二通道编组站、区段站分工现状、原则及优缺点3.1.1编组、区段站分工现状127K对二通道的各地区内小运转车流作业而言，别的技术站无可替代，不存在分 工问题，对绝大部分管内车流而言，因路企直通运输的开行，也基本不存在技术 站解编；因此，技术站的分工主要是针对直通运输车流为主要研究对象，为叙述 方便现仅以下行直通车流的分工进行讨论： 1北合肥东1司95KM 140KM336KMJSL1A._22_图3. 1 2007年4.18调图后下行车流技术站分工情况 由图3_1可知2007年4.18新列车运行图和编组计划实施，二通道形成阜阳 北宪湖东乔司三点格局，将淮南西担当干线的作业量集中阜阳北站办理，由 阜阳北站担负二通道全部车流截流任务，开行到宪湖东、乔司、金华东以远直达 列车；淮南西站释放后的能力用于做好淮南本地区车流集结和服务矿区，为矿区 新增煤炭运量提供保证；合肥东站集结宁西线和合肥本地区车流为主，组织开行 南京东、南翔以远直达列车：宪湖东站形成以芜湖东解编、芜湖西无调直通格 局，组织开行南翔、金华、阜阳北以远直达列车；乔司站承担沪杭、浙餘、宣 杭、萧甬线车流中转，形成改编集中在乔司站，部分作业车保留在艮山门的格 局。区段站工作分工研究3.1.2编组、区段站目前分工的原则目前二通道主要是基于机车类型全部由蒸汽机车更换为内燃机车。可以实行 长交路，减少入库作业时间，提高机车运用效率的现状进行分工的，在698公里 的区段内，五个技术站显得过多，因此淮南西站的编组站功能有必要弱化，合肥 东的作业量上升，但是在二通道的地位也是下降的，因为芜湖东站西距阜阳北 363km,东距乔司336km,适宜作为一个中点，而阜阳北、乔司作为一头一尾具有 无可替代的作用。3.1.3当前分工的优缺点目前二通道技术站的分工有其合理的一面，减少了过多的机车换挂、入库作 业、频繁的列检作业、货检作业；有助于提高二通道的运输效率。但其作为一个 由上海铁路局作出的方案，一方面未将华东路网放在全国路网中考虑，仅以二通 道作为一个孤立的对象考虑；二是淮南西站能力浪费，十分可惜，而合肥东随着 合武、合宁等路网的逐步形成，其功能已不止是一个二通道上的区段站，能力已 不堪重负，出现拥堵现象；三是仅以机车的角度考虑，对车辆耗费时间因素考虑 不多，阜阳北、乔司平均中时为5.0、5.9,对铁路运输效率极其不利；四是在分 工问题上的理论分析依据不足。因此本文从车流优化的角度提出技术站分工的算 法。3.2车流优化问题的目标铁路车流组织优化是一个典型的多目标优化问题，其主要的优化目标包括： 车流在铁路枢纽内的停留时间短；车流在铁路枢纽内的走行距离少；产生的重复 改编车数小。事实上，上述3个目标之间是一种既相容又矛盾的关系，相容性表现为在一 定范围内不同目标之间呈现相同的变化局势，如交换车数少，会导致停留时间短 矛盾性表现为单个目标不可能达到绝对最优，否则必然会与其它优化目标相矛 盾。如单纯追求交换车数最小的优化目标，只要使每一支出发车流均在其产生的 编组站集结编组，就可使铁路枢纽内的交换车数为零，但这种极端的方案在铁路现场是无法实现的。一方面，因为每一个编组站都分别集结出发车流会产生 过多的集结车小时；另一方面，这种极端的方案会占用过多的集结股道数，在一 般情况下，它也是编组站能力所不允许的。二通道车流组织优化问题直线铁路的简单情形，如图所示，虚线表示铁路线 路，列车只能从点1至点5的方向开行，径路是唯一确定的，每一条弧都表示一 个可能的编组去向，问题是在这些可能的方向中选择一些方向开行，使得集结耗 费和改编中转耗费总和最低。图3. 2 二通道车流简单示意图3.3 二通道车流优化模型铁路货物车流一且改编中转，便与该站改编中转或始发的同终点车流合并为 一支车流继续向前运送，这势必要求这些参与合并的车流在后续的路程中具有相 同的车流径路。为了避免合并车流在后续径路存在不一致性，要求所提供的车流 径路是合并式车流径路。在给定车流径路的条件下，车流组织需要进一步确定 车流的编组方案。编组方案包括车流组织所开行的编组去向集B,以及确定全体车流在沿途各 站是否改编中转。因车流径路已确定，故只需要指出在哪些车站改编中转即可。记点集S =1)，*2)，*K)表示铁路技术站集；弧集JaseM表示全体可能的编组去向集，其中(/，_/)表示 至KO，/)e对表示车流量，其中/(/J)表示明至/)的车流 量；矩阵(z，/)表示合并式车流径路，其中力，力表示至力)的车流路径 上的第二个站的标号（=y时,力，力=/）。由矩阵P可导出至力)的车流径路与P等价的也称为合并式车流径路。 中转方案一定是合并式的，即凡在s(i)改编中转并以s(j)为终点的车流， 都必须与f(i, j)合并，然后采用相同的后续中转方案。由于每支车流（含0车 流）的第一个改编中转站(无改编中转站情形下的终点站共同确定了整个中转方案，所以可用矩阵表示，其中q(i, j)表示S至s( j)的车流的 第一个改编中转站(无改编中转站情形下的终点站)的标号,类似于车流径路，由 矩阵Q可导出s(i)至s( j)的车流的改编中转站序列。 t M(i, j)=(s(i),s(q(i, j),s(q(q(i, j), j),-, s( j)由于“(/，/) 5当且仅当j)= j，所以矩阵Q也同时包含了编组去向的信息。合并式中转方案使现场组织简便，各技术站在组织车流时,只需知道车流是 “去哪的”，而不必知道是“哪来的”，在同一车站限定终点站相同的车流集结 在同一个编组去向，从而有效地使用现场设备，合并式车流路径数据量小，信息 量大，只要个数据便可完整地表示一个中转方案，还可按终点站