（交通运输规划与管理专业论文）编组站发展规划决策支持系统研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第f 页 摘要 随着国民经济的快速发展，车流量迅速增长，我国现有编组站基本均处 于超负荷运转状态，因此根据路网以及全路编组站的建设规划，还需有计划 地新建或改建一些具有现代化装备的规模较大的编组站，编组站规划是新建 及改扩建工作的基础，必须对编组站规划工作进行研究。基于案例和知识推 理的智能决策支持系统可以较好的解决缺乏数学模型的半结构化和非结构化 问题，从而做到科学决策。 论文在分析编组站规划工作过程和特点的基础上，提出建立编组站规划 决策支持系统的构想，并对其必要性进行了论证。结合智能决策支持系统和 c b r 系统，根据编组站规划工作流程分析了编组站规划决策支持系统的功能 和系统结构，该系统采用基于案例和知识的推理较好的解决了目前由于缺乏 编组站规划数学模型和公式造成的规划方案中人为因素影响较大的问题。对 系统结构中的数据库子系统、模型库子系统、知识库予系统和案例库子系统 的主要内容和结构进行了设计，并结合领域知识和编组站案例的特点，用逻 辑法和面向对象的表达方法用计算机技术表达了知识和案例。 最后对编组站规划方案拟定和方案评选两个子系统进行分析，对其功能 子模块进行设计，构建了规划方案评价指标体系，介绍了运量预测和方案评 选的常用模型，帮助决策者进行编组站规划方案的科学合理决策。 关键词：编组站：决策支持：规划；c r b a b s t r a c t a st h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h er a t i o n a le c o n o m ya l m o s ta l lt h em a r s h a l l i n g y a r d si nc h i n aa r ei nt h es t a t eo f o v e rl o a d i n g ，b e c a u s eo ft h ei n c r e a s i n go ft h e t r a i nv o l u m e s oa c c o r d i n gt ot h ec o n s t r u c t i n gp l a n n i n go ft h er a i l w a yn e ta n d m a r s h a l l i n gy a r d s i t i s n e c e s s a r y t ob u i l da l lr e b u i l ds o m en o wl a r g es c a r e e q u i p m e n tm a r s h a l l i n gy a r d s b a s e do nt h e p l a n s t h er e s e a r c h w o r ko nt h e m a r s h a l l i n gp l a ni sw o r t h f u lb e c a u s ei t i st h eb a s et oi m p l e m e n tt h ep r o j e c t i n o r d e rt om a k et h es c i e n t i f i c d e c i s i o n s ，t h e i n t e l l e g e n t d e c i s i o n s u p p o r t s y s t e m ( i d s s ) b a s e do nc a s e b a s e dr e a s o n i n g ( c b r ) a n dk n o w l e d g e b a s e d r e a s o n i n g ( k b r ) c a l l b eu s e dt os o l v et h eh a l f - s t r u c t u r a la n dn o n s t r u c t u r e p r o b l e mw h i c h l a c ko f m a t h e m a t i c sm o d e l s i nt h i s p a p e r , b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h ep r o c e s sa n dc h a r a c t e r so ft h e p l a n n i n gw o r ko fm a r s h a l l i n gy a r d s ，t h ec o n c e p to fb u i l d i n gt h ed s sf o ry a r d s p l a n n i n gi sp r e s e n t e d t h en e c e s s a r yt od ot h a ti sa l s ov e r i f i e d ，c o m b i n i n gw i t h i d s sa n dc b r t h ef a c t i o n sa n ds y s t e ms t r u c t u r eo ft h ed s sf o rm a r s h a l l i n g y a r d sp l a n n i n ga r ei n i n t r o d u c e da c c o r d i n g l yt ot h ep r o c e s s i nt h es y s t e m ，t h e c b ra n dk b ra r ea p p l i e dt os o l v et h ep r o b l e m s u c c e s s f u l l yi nm a r s h a l l i n gy a r d s p l a n n i n g ，w h i c hc a l l n o tb em o d e l db ym a t h e t i c s - m o d e l ，a n dd e p e n dm u c ho n h u m a nf a c t o r s t h ep r i n c i p l ec o n t e n t sa n ds t r u c t u r e so ft h ed a t e s u b s y s t e m 、 m o d e ls u b - s y s t e m 、 k n o w l e d g es u b s y s t e m 、c a s es u b s y s t e m a r e d e s i g n e d c o n s i d e r i n g t h es p e c i a lk n o w l e d g ea n dc h a r a c t e r so f m a r s h a l l i n gy a r d sp l a n n i n g c a s e s ，t h ek n o w l e d g e a n dc a s e sa r e p r e s e n t e db yt h e l o g i c m e t h o da n d o b j c o t - o r i e n t e dm e t h o d t h es c h e m ed e s i g na n ds e l e c t i o ns u b - s y s t e mo f m a r s h a l l i n gy a r dp l a n n i n g a r ca n a l y s e d ，w h o s ef a c t i o ns u b m o d e i sa r ed e s i g n e d t h ee v a l u a t i o ni n d e xo f p l a n n i n gs c h e m e sa r ec o n s t r u c t e d t h ec o m m o nm o d e l so ft h ep r e d i c t i o no ft h e t r a n s p o r t a t i o nc a p a c i t ya n ds c h e m es e l e c t i o na r ei n t r o d u c e df o rt h ep u r p o s eo f h e l pb y t h ed e s i g n e rt om a k e d e s i g n ss c i e n t i f i c l ya n dr e a s o n a l k e y w o r d s ：m a r s h a l l i n gy a r d ；p l a n n i n g ；d e c i s i o ns u p p o r t ；c b r 亘童奎塑奎兰塑主堑茎圭堂堕逢壅蔓! 夏一 第1 章绪论 编组站是铁路运输的基本生产单侥，素有货物列车的“制造工厂”之称， 是铁路网上办理货物列车解体、编组作业，并为此设有比较完善的调车设备的 车站。 编组站规划是一项复杂的系统工程，它是由到达场、调车场、出发场和通 过车场、机务段、车辆段、正线及联络线等合理布局形成的有机整体，不仅要 求每一局部设计准确，而且要求整体协调统一、机动灵活。一个完整的设计过 程如图1 1 所示，一般包括提出设计任务、确定设计目标、综合归纳、解析优 化、评价以及结果显示等六个阶段。“ 圈一圈 囤 - i工程设计流程图 计算机决策支持技术( d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m - - d s s ) 是计算机应用的重 要领域之，它涉及计算机科学与技术的许多最新发展以及管理决策理论与方 法，可以把人的判断力和计算机的信息处理能力结合在一起，提高决策者的效 能雨又不妨碍他们的主观能动性，及时有效地为决策人分析、解决复杂的决策 问题促进决策的科学化。”1 在铁路工程界，自8 0 年代以来，决策支持系统的研制得到了蓬勃发展，目 前这一系统在桥梁、隧道、轨道、选线等各专业中的有关预测、规划、评估、 决策甚至初步设计等各个领域都得到了广泛的应用，同其他领域一样，辅助决 策技术在铁路路网、站场布局规划尤其是枢纽及编组站规划方面也开始得到广 泛的重视和普及应用。利用编组站规划决策支持系统进行辅助决策，对提高决策 的科学性是十分有益的，可以在一定程度上避免决策上的失误。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 厦 1 1 论文研究的背景及意义 编组站在路网中是组织车流的据点，对铁路运输生产、对机车车辆周转和 货物送达，有着极其重要的作用。需改编的货物列车，要到编组站解体，然后 编成新的货物列车发往前方编组站或目的地；无改编的通过列车，也要在编组 站换挂牵引机车和进行必要的技术作业，有时还得进行摘挂车组( 需减、增轴 时) 再继续前行。编组站的工作质量和改编作业效率，对整个铁路网的通过能 力、改编能力、作业安全、机车车辆周转、劳动条件等都起着重要的作用。 由于国民经济的快速发展，车流量迅速增长，我国现有编组站基本处于超 负荷运转状态，因此根据国家经济建设要求，路网以及全路编组站的建设规划， 还需有计划地新建或改建一些具有现代化装备的规模较大的编组站，以适应铁 路运输发展的需要。无论新建还是改建编组站，必然要进行大量的投资，其投 资规模巨大，如果决策稍有不慎，就会造成极大的经济损失，并会给其连接线路 的运营生产带来难以估量的负面影响。 影响编组站图型的因素很多，除应考虑编组站在路网中的位置和作用外， 尚应根据引入线路数量、作业量及作业性质、工程条件、占用农田和利用既有 设备等情况进行选择。编组站从开始建设到基本成型，往往需要经历1 0 多年或 更长时间。因此，在决定编组站的规模和选择图型时，不应单纯地根据设计年 度的作业量及其性质等资料作为唯一的依据，而应充分考虑其远期需要，特别 是对地位重要及调节路网车流有重要作用的路网性编组站，更应留有足够的发 展余地。 综上所述，编组站规划不仅是一个复杂的系统工程，而且是一个典型的非 结构化决策问题。同时，在规划过程中具有较高的模糊度和较强的不确定性， 有定量的更有大量的定性问题，因此利用决策支持系统辅助决策，对提高决策 的科学性是十分有益的，可以在一定程度上避免决策上的失误。 1 2 存在的问题及国内外研究现状 1 2 1 现状及存在问题 编组站规划的主要工作是：编组站规模确定、布置图图型的选择及方案的 评价。这三项工作的完成目前主要是对其进行定性分析，即依靠工作人员的知 识和经验进行确定，缺乏有效的规划模型，因此经常会出现由于人为原因而造 蘸南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 成的失误。 编组站的设计工作包括5 个阶段：系统目标确定、可行性分析、方案设计、 方案评价及决策。5 个阶段的工作，至今基本上仍依靠设计人员用手工去完成。 因而，设计质量不高，设计工效较差。尤其是在方案的评价过程中缺乏完整的评 价指标体系和有效的评价数学方法，另外决策者在对规划方案进行决策时无法 将自己的对各项指标的重视程度融入其中，影响了决策的科学性。 编组站规划决策支持系统通过建立知识库与实例库，可以较好的解决在设 计过程中需要依靠设计人员经验和智力解决的一些非计算性的问题，从一定程 度上避免人为误差。通过建立模型库、数据库可以简化工作人员的手工工作， 减少其劳动强度。在决策者进行决策时。考虑决策者决策方法的喜好和个人习 惯，建立多种决策方法模型，通过完整系统的评价指标，以帮助决策者进行更 为准确科学的决策。 1 2 2 国内外研究现状 d s s 在工程设计中的应用，尤其是在编组站规划中的应用与c a d 技术的 发展有着密切的关系，它们为编组站规划实现决策支持提供了强有力的工具。 早在7 0 年代，前苏联、日本及欧美等国就已经先后开发了铁路站场c a d 技术 方面的应用研究，比较典型是日本研究开发的箭翎线辅助设计软件，美国的 p r o f i l e 纵断面辅助设计系统及德国的“创新的铁路c a d 和数据库系统”，通过 对这些软件进行深入的研究，结果表明，国外的系统虽然性能优越，但由于各 个国家的铁路建设形势相差甚远，应用软件的开发哥标各不相同，同时由于各 国作业标准、图式标准等与我国不同。不适应我国国情，要用于我国铁路站场 的勘测设计设计，还需要进行大量的二次开发工作。托5 自8 0 年代以来，我国应用c a d 技术进行铁路站场设计也取得了许多成果， 由于软件开发者对铁路站场计算机辅助设计软件开发的认识不同，软件开发的 目的、目标不同造成软件开发的结果也各不相同。目前已有许多针对站场平面 图设计的c a d 系统，这些系统分担了站场绘制的大部分工作基，c a d 技术在 站场设计中已应用在：中间站设计、区段展设计、站场路基横断面设计、调车 驼峰设计等方面。2 0 0 0 年，由铁道第二勘测设计院和武汉捷力商务有限公司、 铁道第四勘测设计院、河南交通规划勘察设计院联合推出的“新建铁路站场平 纵横勘测设计一体化辅助设计系统”( j l s s s 2 0 0 0f o rw i n 9 5 n t ) ，其设计思路 体现了实现铁路车站勘测设计一体化、数字化、网络化的思想。此外北方交通 西南交通大学硕士研究生学位论文第生亟 大学开发的“车站平面图c a d 系统”，除了能够绘制车站的各种线路设备，还 能够在此基础上实现车站作业的人工安排和动态显示，自动生成车站作业进路， 从丽更有效地起到了辅助设计的作用。但是考察国上述软件在站场设计方面的 实际使用效果。大多是计算机辅助绘图系统，真正解决的问题仅仅是平、纵断 面设计最终成果( 图件) 的反映，即站场平面、纵断面的辅助成图问题，没能 真正实现计算机辅助设计。同时，这些系统也是多以研究为主，真正投入实际 应用的软件很少。2 5 另外国内外也研究开发了较多的交通规划决策支持系统，比较著名的有国 外的m 1 n u t p 、u t p s 、t r i p s 、t r a n p l a n 、m e p l a n 、e m m 2 、h d b 等， 及同济与交通部公路规划设计院联合研制的用于支持区域公路规划的决策支持 系统。但这些系统大体上都是以公路为对象进行开发的，要用于铁路的规划设 计，要进行大量的开发工作。 1 3 决策支持系统概述 决策支持系统( d s s ) 是以管理科学、运筹学、控制论和行为科学为基础， 以计算机技术、仿真技术和信息技术为手段，面向半结构化的决策问题，辅助 支持中、高层决策活动的人一机系统。它以提高决策效果为基本目标，通过提 供数据、信息和背景资料。帮助明确决策目标和进行问题识别，建立修改决策 模型，提供各种各选方案并进行必要的评价优选，通过反复的人一机对话进行 分析、比较和判断，为正确决策提供有效地帮助。【8 1 1 3 。1 决策支持系统的产生与发展 决策支持系统是在管理者应用数量模型解决组织环境中所面临的日常问题 和决策的基础上发展起来的。d s s 的概念是在2 0 世纪时间7 0 年代提出的，它 主要是针对系统分析人员与决策者之间缺乏必要的沟通、管理信息系统只能帮 助管理者对信息作表面上的组织和管理、传统的系统分析方法对系统中的人的 因素和作用考虑不够和缺乏有效地手段，从而发展的运用已较为完善的运筹学 模型，数理统计方法及其软件理论框架的多目标决策分析。同时，人工智能方 面的只是表达技术、专家系统语言及智能用户界面的发展，小型、高效率、廉 价的微机及工作站的出现，数据库及其管理系统，图形专用软件，各类软件开 发工具等均为广泛的研制和应用d s s 提供了良好的物质和技术条件。 从2 0 世纪7 0 年代概念形成到现在，决策支持系统已经在最初概念的基础 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 上进行了无数次的扩充。 1 9 8 0 年s q r a g u e 提出了决策支持系统三部件结构，即对话部件、数据部件 ( 数据库( d b ) 和数据库管理系统( d b s m ) ) 、模型部件( 模型库( m b ) 和 模型库管理系统( m b m s ) ) 。该结构明确了d s s 的组成，也间接地反映了d s s 的关键技术，即模型库管理系统、部件接口、系统综合集成。 1 9 8 1 年b o n c z a k 等提出了d s s 三系统结构，即语言系统( l s ) 、问题处理 系统( p p s ) 、知识系统结构( k s ) 。 到8 0 年代末9 0 年代初，决策支持系统与专家系统结合起来，形成了智能 决策的支持系统( i d s s ) 。专家系统是定性分析辅助决策，它和以定量分析辅助 决策的决策支持系统结合，进一步提高了辅助决策能力。智能决策支持系统是 决策支持系统发展的一个新阶段。 在科学技术迅猛发展的今天，各种新技术都可能同d s s 的应用、开发、使 用原则结合在一起，形成新的d s s 发展方向。如：群体决策支持系统( g d s s ) 、 分布式决策支持系统( d d s s ) 、基于w 曲的决策支持系统( w d s s ) 、3 i 决策支持 系统( 3 i d s s ) i l pi n t e l l i g e n t 、i n t e r a c t i v ea n di n t e r g r a t e dd s s 、空间决策支持系统、 集成式决策支持系统以及多目标决策支持系统等。 1 3 2d s s 的特点 d s s 具有如下特点： 1 针对的问题主要是半结构化或者非结构化的 解决结构化决策问题是个一次性的处理过程，而解决半结构化或者非结 构化决策问题则是一个反复探讨的过程，因为这类问题存在不确定性因素，需 要对决策过程进行研究和探索，因而是一个反复认识和实践的过程。 2 主要用于帮助决策 d s s 本身并不作决策，它仅是一个辅助性工具，即使把决策专家的知识融 合到系统中去也是如此，决策者仍然保持其决策的自主权。 3 人机交互使用 这是由决策问题的性质确定的，系统应能让决策者便于探讨问题。例如 按决策者的希望，系统给出了一个解( 可能给出了相应的理由) ，但决策者对它 还不满意，此时他( 她) 可以修改其要求，系统又能重新设计求解方案并组织 模型进行求解，如此交互进行，直到满意为止。 4 追求的是效果和效益 西南交通大学硕士研究生学位论文箩錾 d s s 要能为组织提供决策的良好效果，即能帮助决策者作出正确决策，使 组织提高经济效益。因此d s s 必须是一个有效的系统，对决策的改善提供支持， 追求决策的有效性。 5 使用数据和模型 在辅助决策过程中，d s s 应能提供有关的决策信息和足够的决策模型，提 供多种可供决策的行动方案和可能的结果，供决策者判断。 6 方便使用 方便的人机界面，才能为决策用户乐于使用，这是d s s 成功的关键所在。 其中特别注意了本系统使用的灵活性和对使用者不断变化需要的适应性，使其 便于扩充和发展。8 1 1 4 本论文的主要内容 编组站规划工作主要包括编组站规模确定、布置图图型的选择及方案的评 价。本文从构建决策支持系统的角度出发，主要研究解决规划过程中缺乏数学 模型，缺乏完整有效的方案评价指标体系及评价方法的问题。本论文的主要内 容包括： 1 简要地介绍了本研究的目的及意义，系统地阐述了编组站规划及其计算 机应用方面国内外研究现状以及存在的问题，并结合决策支持系统的特点，提 出利用决策支持技术帮助规划决策者进行科学合理的决策。 2 系统地阐述了我国编组站设备和作业现状，分析了存在的问题，说明了 编组站规划设计中应遵循的原则，对建立“编组站规划决策支持系统”的必要 性进行了分析。 3 结合编组站规划工作的主要特点，介绍了编组站规划决策支持系统的设 计原则、要实现的目标和主要功能。 4 根据编组站规划方案的确定过程，建立了本系统的系统结构。结合目前 我国编组站规划现状提出了。基于既有编组站规划案例结合专家知识进行推理， 提出规划方案。 5 介绍了本系统中的数据予系统、模型库子系统、知识子系统和案例子系 统的主要结构关键问题的解决方法。 6 根据编组站规划工作流程，编组站规划方案拟定和方案评选两个功能子 系统进行研究，构建了予系统结构，并对其功能模块进行分析。从社会、经济 和技术三个角度构建了编组站规划方案评价指标体系，并推荐使用分层次灰色 西南交通大学硕士研究生学位迨生蔓! 夏 评价法进行方案的评选。 结论，总结整个论文所得到的结论以及有待进一步研究的问题。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 第2 章编组站规划决策支持系统需求分析 系统的研究是从系统分析开始的，通过对我国编组站设备及作业现状，规 划工作的全过程进行分析，针对存在的缺陷和我国国情，分析辅助决策系统的 各个类型、信息量和处理要求，从而得出对编组站规划决策支持系统的功能和 性能方面的要求。 2 1 我国铁路编组站设备及作业现状 2 1 1 我国铁路编组站的建设及发展概况 截至2 0 0 2 年，我国铁路共有4 9 个编组站，其中路网性编组站1 5 个、区域 性编组站1 6 个、地方性编组站1 8 个，无论平面布局，配线设置，还是平纵断面设 计和设备现代化，均有很大改善和提高。编组站的自动化和半自动化驼峰已建成 4 0 余座，约占编组站驼峰总数的5 5 。但也存在下列问题： 1 编组站的建设与线路建设不同步，造成点的能力不足，制约全通道综合能力的 提高： 2 一些重要编组站的主要通道能力不足、股道数量偏少，已成为编组站能力的症 结所在； 3 未认真研究投入产出，离估需求，相互攀比，盖大站房、建大站场成风，造成运营 成本高而利用率不高。 4 现代化建设步子不快，水平不高，普及面不广，未达到省人提效的基本要求： 5 编组站设计的手段落后，设计质量和工效有待提高。 2 1 2 我国铁路编组站的设备现状 2 1 2 l 编组站的主要设备 1 行车设备 行车设备包括：由办理改编列车到达作业股道组成的到达场；由办理编成 列车出发作业股道组成的出发场，或由兼办改编列车到达和出发作业股道组成 的到达场：由办理无改编歹车到发通过作业股道组成的直通场( 也称通过场) ： 以及根据上述各车场办理作业的安全、效率、能力需要而设置、安装的通信、 信号设备。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第9 页 2 调车设备 调车设备包括：利用重力溜放车辆进行调车的驼峰与线路：利用机车推、 拉车辆进行调车的牵出线；由用以车辆分类、集结、编组作业股道组成的调车 场：由用以车辆编组作业股道组成的辅助调车场( 也称子场) ，或由用以车辆编 组作业分段线组成的箭翎形调车场：以及根据驼峰、牵出线、解体、编组作业 安全、效率、能力需要设置和安装的通信、信号与溜放车辆速度控制、溜放车 辆进路控制等设备。 3 机务设备 机务设备包括：用以对机车进行各项整备作业的线路和设备；用以对机车 进行各修程修理的线路和设备等。 4 车辆设备 车辆设备包括：用以对列车和车辆进行技术检查和不摘车修理的设备：用 以对车辆进行各修程修理的线路和设备等。 众所周知，在上述设备中，对编组站的能力、效率、安全有决定性影响的 是行车和调车设备。机务和车辆设备是编组站不可缺少的重要配备设备，一般 不会形成对编组站能力、效率、安全的限制环节，所以我们在规划时重点考虑 行车和调车设备的确定。 2 1 2 2 编组站设备现状分析 1 编组站站型 编组站的站型主要由行车设备和调车设备的相互配列位置决定的。编组站 图型可分为单向和双肉两类，按车场配列不同可分为横列式、混合式和纵列式 三种。目前我国推荐使用的编组站布置图有：一级二场横列式、一级三场横列 式、单向混合式二级四场、单向二级三场混合式、单向纵列式三级三场、单向 三级四场纵列式、双向混合式二级六场、双向混合式二级五场、双向纵列式三 级六场等九种布置图型。 关于我国编组站站型情况，根据铁道部运输1 蜀( 1 9 9 0 ) 3 1 号文颁发的各类编 组站的统计如表2 一l 。 从表中可以看出，在全路编组站中单向纵列式、双向纵列式和混合式站型 大型编组站有2 2 个，占全路编组站总数的4 7 8 ；单向混合式站型的中型编组 站有1 4 个，占全路编组站总数的3 0 4 ；单向横列式和双向横列式站型等小型 编组站有1 0 个，占全路编组站总数的2 1 8 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1o 页 表2 1 各种站型的编组站数量表 数量 编组站类型站型比重 分数合计 单向 纵列式 24 3 路网性编组站 混合式 1 3 2 2 纵列式 51 0 9 双向 1 0 混合式 51 0 9 纵列式 4& 7 单向混合式 5 1 21 0 9 区域性编组站 横列式 36 5 双向混合式 448 7 单向 混合式 8 1 7 4 地方性编组站 横列式 4 1 2 8 7 混合式 24 3 双向5 横列式 36 5 目前我们国家在选择编组站布置图型时，通常从日均解编车数、全部解 编车流中折角车流所占比重、顺反车流量等方面来考虑，选择时，可参考表 2 - 2 的指标。t 诧1 2 驼峰 按日解体能力分为大、中、小三类：大能力驼峰。 大能力驼峰。每昼夜解体能力4 0 0 0 辆以上，调车线不少于3 0 条，设2 条溜放线，并设有车辆溜放速度、溜放进路自动控制系统及推峰机车遥控系 统。 中能力驼峰。每昼夜解体能力2 0 0 0 - - 4 0 0 0 辆，调车线1 7 - - 2 9 条，设2 条溜放线，并设有溜放进路自动控制系统和，宜设有机车推峰速度自动控制 和钩车溜放速度自动或半自动控制系统。 小能力驼峰。每昼夜解体能力2 0 0 0 辆以下，调车线1 6 条及以下，设1 条溜放线，宜设置溜放进路自动控制系统、驼峰机车信号设备或机车遥控系 统，也可采用人工或简易的现代化调车设备。 当前我国铁路上4 9 个编组站中的驻峰类型有：自动化驼峰编组站5 个、 半自动化驼峰编组站3 1 个，机械化、非机械化驼峰编组站1 3 个。 西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页 表2 - 2 编组站布置图型选择指标参考表 日均解编车全部解编车流中折 编组站图型附注 数( 辆)角车流所占比重 单向横列式一级二 2 3 0 0 7 0 0不分 场( 小能力驼峰) 单向横列式级三顺、反驼峰方向解编 3 2 0 0 4 7 0 0不分 场( 中、小能力驼峰)车流均衡 单向混合式( 中能力 该图型在加强尾部 4 5 0 0 5 2 0 0不分能力后其解编能力 驼峰) 可达6 5 0 0 辆 单向纵列式( 大、中 顺驼峰方向解编车 6 5 0 0 8 0 0 0不分 流较强，占总解编车 能力驼峰) 流的6 0 - - 7 0 双向，主要调车系统 采用混合式或纵列 式( 中能力或大能力 次要调车系统日均 6 8 0 0 一1 2 7 0 0 解编车数不超过 驼峰) ，次要系统采 不超过1 5 用横列式( 小能力或 2 5 0 0 辆 中能力驼峰 双向两个调车系统两个调车系统日均 9 0 0 0 一1 0 4 0 0 均采用混合式f 能力解编车数均在4 5 0 0 驼峰)辆以上 根据两个调车系统 担任的解编车数，可 1 2 0 0 0 以上不分 采用布置形式相同 或不同的图型 2 1 3 我国铁路编组站的作业现状 编组站主要担当非通过货物列车的改编作业，通过货物列车的换挂牵引机 车的技术作业，以及办理货物列车改编和通过作业服务的机车整备和机车、车 辆检修作业：此外。还担当本站和所在枢纽地区装卸、到发货车的取送作业， 可以分述如下： 1 改编货物列车在编组站需办理下列作业： 到达作业一一办理接车作业和列车到达后的摘机车、车辆技术检查( 车辆 状态和货物装载状态) 、货票交接等作业。改编列车的到达作业需要在到达场接 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 车线上进行，到达后不能立即解体，需要在到达线上等待。 解体作业一办理车列推上峰顶作业，和车列从峰顶向调车线解散车辆的 溜放作业。解体作业一般在驼峰或者在牵出线完成 编组作业一一车组的挑选和车列组成的编组作业，以及编成车列的转线( 从 调车场到出发场) 作业。车列编组作业需要在调车线和编尾牵出线上进行。 出发作业一车列转到出发线后进行技术检查( 车辆状态和货物装载状 态) 、交接货票、挂牵引机车、试风等作业，以及办理货物列车的出发作业。列 车的出发作业需要在出发场的发车线上办理，如出发线路区间不空闲时，列车 需在出发线上等待。 在调车线上，除办理驼峰溜放车辆和编尾牵出线选编车列的作业外，还办 理车列的集结停留作业。 2 通过货物列车的作业 无改编通过编组站的货物列车作业，按作业过程分。需要办理下列作业 到达作业一一基本上与改编列车的到达作业类似，包括办理接车作业和列 车到达后的摘机车、车辆技术检查( 车辆状态和货物装载状态) 、货票交接等作 业。 增或减轴换挂车组作业一一当无改编通过列车需要改变列车重量时( 增轴 或减轴) ，需要进行加挂车组或摘下车组的调车作业。 根据1 9 9 0 年全路编组站的货车中转时间完成实绩为5 3 6 h ，有调中转时间 为6 9 9 h ，无调中转时间为1 7 h 。另据统计货车在编组站的停留时间占货车周 转时间的2 1 3 。由此可见，加速货车在编组站的作业，压缩货车在编组站的 停留时闻，对加速货车周转和货物的送达有重大作用。 2 1 4 存在的问题 传统的编组站布置图型已不能适应目前和今后我国铁路发展的需要，主要 表现在下歹 j 几个方面： 1 不能适应我国铁路发展重载高密度运输的要求 在新的运营条件下，编组站如仍沿用传统的布置图型和作业方式，则势必 产生下列问题： 编组站的设备能力( 通过能力和改编能力) 将大幅降低 编组站的车辆中转作业时分将大幅度延长 编组站的站坪长度必须增加，这将增加新建编组站选址和现有编组站扩 西南交通大学硕士研究生学位论宴第氇亟 建的困难，同时，又将使基建工程投资增加。 使单向编组站的反( 驼峰) 向改编列车的进出站线路和列车走行公里延 长，从而使编组站建设投资和运营支出增加。 2 不能适应车流性质和作业组织变化的需要 3 不能适应编组站现代化后改编能力大幅度提高而要求部分设备数量和能力相 匹配地发展的需要 2 2 我国铁路编组站规划的原则和要求 2 2 1 对运营的影晌咖 2 2 1 1 调车场配置对运营的影晌 在编组站办理改编列车作业的主要车场中，为进行车列解体、车辆集结和 车辆编组而设有驼峰、调车线、牵出线的调车场，是编组站改编作业的中枢。 办理改编列车作业的主要车场相互配置对编组站的运营影响，集中反映在到、 发等主要车场相对于调车场配置的关系上。其主要的、具体的对运营影响有以 下几个重要方面： 1 改编列车的作业流程“流水式”或“折角式”； 2 改编能力和通过能力包括驼峰的解体能力、编尾牵出线的编组能力、调 车场的改编能力和到达场、出发场( 或到发场) 、咽喉道岔( 到达场出1 2 1 咽喉、出 发场入口咽喉) 等的通过能力： 3 改编车辆的调机、本务机车在编组站内的走行、作业距离包括列车公里、 擎辆公里和调机公里、机车公里； 4 改编车辆、调机在编组站内的作业和停留时间包括车辆小时、调机小时； 5 编组站的作业指挥和管理条件等。 2 2 1 2 直通车场配置对运营的影晌 为办理无改编通过列车的作业而设置的通过( 直通) 车场，其在编组站内的配 置对运营的主要和具体影响有： 1 对通过列车作业和通过车场及其两端咽喉道岔通过能力的影响； 2 对改编列车的作业交叉干扰程度及对改编能力的影响： 3 对办理通过列车增轴和减轴的摘挂作业( 当通过列车需变更列车重量或临时 发生甩挂修理车、整装车、事故车时1 的影响； 4 对办理换挂本务机的影响： 西南交通大学硕士研究生学位论文蔓! ! 里 5 对办理通过列车摘挂作业和换挂本务机作业产生的调机公里、本务机公里、 摘挂车辆公里，以及调机小时、本务机小时、车辆小时等的影响： 6 。对办理通过列车作业的指挥和管理条件等的影响。 2 2 1 3 辅助调车场配置对运营的影响 为办理地区车流作业而设置的地区车场( 辅助调车场) 在编组站内的配置，对 编组站运营的主要和具体影响有： 1 对办理地区车流调车和编组作业和地区车场的改编能力与通过能力的影响； 2 对主要调车场尾部调车作业和改编能力的影响； 3 对办理地区车流作业产生的调机公里、车辆公里，以及调机小时、车辆小时 的影晌； 4 对地区车场的作业指挥和管理条件等的影响。 2 2 _ 2 对工程的影响 调车场、直通车场及辅助调车场作为编组站的主要车场在编组站内的配置， 对工程的主要和具体影响有： 1 站址的选定， 2 占地面积； 3 土、石方工程量； 4 铺轨数量包括正线和站线； 5 铺岔数量包括在到、发场和调车场、辅助调车场铺设的不同型号。控制 方式，重量的各类道岔： 6 给排水工程和房建工程； 7 总工程费用。 2 2 - 3 我国编组站规划的原则和要求 对编组站进行规划时，首先应满足设计年度运置要求，再从与城市规划的协 调、既有设各的利用、环境的影响程度、路网发展的适用性以及工程实旖的可 能性多个方面进行综合分析。 由于编组站主要车场的相互配置，对编组站的运营条件和基建工程产生上 述种种决定性影响，因此，编组站的规划还应符合下列基本原则和要求： 1 具有高效率的作业流程； 2 保证必需的通过能力和改编能力，并使编组站各部分的能力相互匹配和协调： 西南交通大学颧士研究生学位论皇篁j 笠垂 3 站内的列车、本务机、调机、车辆走行作业距离短、作业停留时间少、作业 进路交叉干扰少； 4 作业指挥和管理方便： 5 有利于选址，并具有发展的可能， 6 占地面积小，土石方、给排水、房建工程量少，铺轨、铺岔数量少，工程投 资和运营支出节省。 7 应充分满足近、远期我国铁路运输发展的运营要求和技术进步： 适应重载和高密度运输的运营要求，使编组站具有较大的通过能力和改 编能力、较高的作业效率和较灵活方便的作业条件： 编组站各组成部分的能力要相互匹配和协调，编组站的能力要和衔接线 路区段的能力相互匹配和协调； 有利于采用新技术、新设备，依靠科学技术进步实现编组站设备现代化 和作业自动化。 2 2 4 编组站规划决策支持系统的必要性 在对编组站进行规划时，为满足设计年度运量要求，可以提出不同的站场 设计方案。由于编组站工程占地面积大，工程艰巨复杂，涉及面广，研究方案 时，需要从与城市规划的协调、既有设备的利用、环境的影响程度、路网发展 的适用性以及工程实施的可能性多个方面进行综合分析，在此基础上，选择合 理的规划方案。 目前影响我国编组站规划测设水平和效率的重要因素，是没有突破传统的设 计模式和方法，技术含量低，特别是高科技含量不足；为进一步提高规划、设计的 效率、质量与科学性，迫切需要利用计算机技术、电子信息技术和光电技术等高 新技术改造规划、设计的传统技术构成。 尽管我国铁路部门在“七五”、“八五”期间，对站场计算机辅助设计技术进 行了大量研究和试验，开发完成了若干cad 系统，但这些cad 系统功能主要 表现在提高人工拟定站场平、纵断面设计方案之后的计算、绘图、制表等确定 性过程的作业效率和成果质量上，而在站场规划方案选择、设计成果评价与优化 等方面，则缺乏对设计者人机交互式的适时决策支持，对站场设计前期的规划、可 行性研究，现行cad 系统则更显得力不从心。随着可持续发展战略在我国现代 化建设中的全面实旌，以及我国铁路建设的持续、快速发展，现代运输系统的最佳 设计已不仅仅是要求运行时间最短、工程投资最省或者营运费用最少，而是要求 西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页 一方面因投资而在运输方面获得良好的经济效益，另一方面则能有效的与其它社 会和环境因素相协调。在这种现代设计思想指导下，站场规划设计中的方案选定， 除综合考虑地形、地质、水文等自然条 牛外，还必须顾及交通量、工程投资及公 路使用期内全部使用者费用、环境影响、以及国家、地方有关用地规划与政策。 所有这些尤其是涉及环境影响与道路美学的种种问题，实际上是很难用明确的数 学模型及数学公式给出唯确定的解。 编组站规划决策支持系统为决策者提供所需要的数据、信息和背景资料， 帮助明确决策目标和进行问题的识别，建立或修改决策模型，提供各种备选方 案，并对各种方案进行评价和优选，通过人一机对话进行分析、比较和判断， 为正确决策提供有益帮助。通过编组站规划决策支持系统，可以把个人智力资 源和计算机能力结合起来，对于摆脱目前编组站规划方案选定仍不同程度依赖 于设计者经验和主观判断的局限性，增强编组站规划方案决策的科学性、规范性、 提高决策结果的经济效益、社会效益和环境效益，将具有十分重要的意义。 西南交通大学硕士研究生学位论文第 7 页 第3 章编组站规划决策支持系统设计 3 1 编组站规划决策支持系统的设计原则 前已述及，无论是铁路编组站的新建或是改建，其技术改造复杂、涉及面 广、投资巨大，建设怎样的编组站、要不要对现有编组站进行改、扩建，如何 改建，这都是动辄数千万甚至上亿的重大决策投资问题。 系统设计就是为了能够足够详细地定义一个系统以便使得保证其物理实现 而应用各种技术和原则的过程，得到逻辑上解决问题的方法。一般按照“目标 一功能结构”的程序进行。编组站规划决策支持系统的最终目标是通过现代 化的计算机技术、智能决策技术提高编组站规划决策的科学性，改革传统手工 方式。因此在对编组站规划决策支持系统进行设计时必须满足下列原则啪： 1 实用性原则 对系统的设计是基于我国铁路编组站的实际情况，所设计系统应能对编组 站规划决策起到确实的辅助作用，能满足设计规范及其它技术经济的要求符 合实用的目的，操作方便，便于用户使用。 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，而且还要确保系统能够适应 未来技术长远发展的趋势。 3 标准化原则 编组站规划决策支持系统必须建立统一的站场数据技术标准，并制定相应 的数据格式和信息传输方式，使产品具有通用性和可移植性。 4 整体最优原刚 因为编组站规划决策支持系统涉及到若干子系统，必须确保各个子系统的 合理集成，使系统成为一个有机整体，高度统一。充分利用各个部分之间的联 结，取长补短，使总效果最优， 5 可维护性和可扩充性 系统采用集成化、模块化结构，可根据需要修改某个模块、增加新的功能， 使其具有庭好的可维护性：系统需留有于其它铁路站场、线路设计系统的接口， 亘宣奎望查兰亟主旦塞生堂焦途窒蔓! ! 基一 使系统具有较好的可扩充性。 6 系统简洁性 由于编组站规划工作人员大多数是非专业计算机操作人员，所以系统应具 有层次清楚、简单易学、便于管理的特点。 7 安全可靠性原则 系统运行必须是稳定的，其结论的可信度应达到规定的要求，系统的知识 库、数据库应考率其安全性，建立保护措施。 3 2 编组站规划决策支持系统的设计目标 系统的设计目标是指系统的性能要求一个好的决策支持系统的性能要求必 须满足实际工作的需要，另外结合计算机的工作特点提出如下要求： 1 系统功能齐全，满足应用需要 系统的功能应能贯穿于整个编组站规划的全过程。包括编组站规划前期数据 收集、整理、分析，规划过程中结合专家系统确定编组站的规模、各车场及主 要设备的配置方案，以及对规划方案进行综合评价。 2 用户界面好，操作简单 常用功能必须具有友好的人机界面。中文引导菜单，具有菜单方式和直接命 令两种交互式操作方式。系统使用人员经过短期培训均能熟练使用各种功能。 系统中的鼠标操作、系统菜单、信息提示、快捷键、热键、专业化对话框等都 必须有利于实现界面的友好和操作的简单。 3 。系统易于维护和升级 随着铁路行业的发展，铁路站场的设计规则及技术、设备也会随之发生一些 变化。这些变化要求系统有自适应的能力。即当变化发生时，不必重新编写整 个系统，而仅仅是改变系统中某些模块的相关信息就可以完全适应这些变化。 4 、系统计算快速且精确 系统是辅助编组站进行规划的，它关系到一个编组站的合理性甚至可行性， 所以在系统中对数据要求计算准确。同时能对不厨来源的数据做处理，使之达 到标准化。 5 、系统保密措施完善 各种数据文件为不同用户分配不同的权限，文件的建立