（交通运输规划与管理专业论文）编组站分类方法研究.pdf

北山交通大学颂士学位论文 y8 7 9 7 9 摘要 在我国铁路发展的几十年中，对编组站进行分类的做法已有将近 二十年的历史了。但随着我国国民经济的发展、编组站所在城市的建 设、铁路网的变化，特别是在我国铁路进入跨越式发展的新时期后， 由于编组站的技术水平和改编能力大幅度提高，过去研究的结果已越 来越不能满足今天编组站发展的需要，应对其规模和等级进行新的研 究。根据新时期的建设发展要求，研究适合我国铁路编组站建设、发 展的编组站分类及分类方法，显得闩益重要。 本文从编组站分类的重要性谈起，回顾并总结了我国编组站分类 的历史及现状，进而提出新的编组站分类方法。在对具体分类方法的 研究方面，作者运用模糊聚类分析、综合评价及灰色预测这三种方法 分别对编组站当前的等级划分和中、长期的等级变化趋势进行了探 讨。本文先利用了聚类分析的方法，对选定编组站进行归类，从而确 定其等级，接着又利用综合评价的方法对各编组站进行综合评价，同 时方法二也是对方法一中结果的检验。在利用模糊数学的综合评价模 型和聚类方法对多项指标进行分析的过程中，本文首先对已有的与编 组站分类相关的技术条件进行分析与归纳，确定适当的判断指标集， 然后就这些判断指标对编组站的技术指标进行评价与对比，从而确定 各站分类情况。利用这两种方法得到的结果不仅增强了各编组站之问 的可比性，也为其类型的划分提供了量化的依据。利用模糊数学的综 合评价方法及聚类分析方法对编组站进行综合评价和归类的做法，改 进了以往的分类方法，把编组站的分类方法扩展到了定量研究的范 畴，同时也是第一次尝试用现代数学方法去解决实际铁路运输生产中 北京交通人学硕士学位论文 的编组站分类问题。 另外，为更好地发挥编组站分类对今后建设和运营管理工作的指 导作用，在本文的研究中，作者通过对近十年来部控编组站的运输生 产完成情况进行分析，选定编组站运输生产指标中对划分编组站等级 最为有效的一个指标。借助灰色预测的方法对该指标进行分析，并根 据预测结果对该编组站的等级的未来发展趋势提出相应的建议。 本文所提出的我国编组站分类的量化方法，可为编组站的改、扩 建工作提供更为详实、可靠的依据，从而也使编组站建设项目投资更 为合理、奏效。 关键词：编组站，分类，综合评价模型，模糊数学，聚类方法，灰色 预测 北京交通人学硕士学位论文 a b s t r a c t t h e r eh a v eb e e nn e a r l yt w e n t yy e a r ss i n c ec h i n e s er a i l w a yb e g a n t oc l a s s i f ym a r s h a l l i n gy a r d s h o w e v e r ， w i t ht h ea d v a n c e m e n t o fc h i n ae c o n o m ya n dd e v e l o p m e n to fc i t i e sa n dr a i l r o a dn e t w o r k ， s o m er e s e a r c h e sh a v eb e e no u to ft i m e a c c o r d i n gt ot h en e w r e q u i r e m e n t ， c h i n ar a i l r o a di sc a l l i n gf o rm o r eh e l d f u la n d a d a p t i v er e s e a r c h e si n t h ef i e l do fc l a s s i f i c a t i o nf o r m a r s h a l l i n gy a r d s ，w h i c ha r ev e r yi m p o r t a n tf o rg i v i n ga d v i c e i nm a r s h a l l i n gy a r d sr e c o n s t r u c t j o na n dd e v e l o p m e n t 1 nt h i sp a p e r ， i b e g j nw i t ht h ei m p o r t a n c eo fm a r s h a 】1i n gy a r d c l a s s i f i c a t i o nr e s e a r c h ，a n dt h e nr e t r o s p e c tt h eh js t o r yo f c l a s s i f i c a t i o na n di t sc u r r e n ts i t u a t i o n ： a tl a s tt h en o v e l c l a s s if i c a t i o nm e t h o d s a r e b r o u 曲tu p a c c o r d i n g t o c h a r a c t e r i s t i c so fm a r s h a l l i n gy a r dc l a s s i f i c a t i o n p r o b l e m ， t h r e eq u a n l il a t i v cm e t h o d sa r eu s e di nd i s c u s s i n gl h i sd r o b l e t n t h ef i r slt w o ，n a m e df u z z yc o m p r e h e n s i v ea s s e s s 【i l e n ta n dc l u s t e r a n a l y s i s ，a r ea l lb a s i 几go ni t sf u z z yc h a r a c t e r i s t i c s 1 j i t ht h e h e l po fs o m ei i l o s ti m p o r t a n ti n d e x e sa b s t r a c t e db yt h ea u t h o r ， a c c o r d i n gt ot h em a r s h a l l i n gt e c h n i q u ec o n d i t i o n s ，t h ea u t h o r u s e st h e s et w om e t h o d st oc a l c u l a t es e v e nf i a r s h a ll jn gy a r d s t h e i rs e p a r a t er e s u 】t sa r ee x a c t l yt h es a m e ， w h i c hs h o 耐st h a t t h e s et w om e t h o d sa r ef e a s jb 】e 一i f i 些壁坠塑燮 i n 。r d e rt 。b em 。r e r e l i a b l ei n g u i d i n g i a r s h a l li n gy a r d s r e c o n s t r u c t i 。ni nt h e1 0 n gt e r 肌t h e a u t h o ru s e sg r e yh y p o t h e s i s t op r e d i c tm a r s h a l l i n gy a r dw o r k l o a di nt h en e a r l y f u t u r et 。 s 。tb a s e sf o rt h ed i s c u s s i o n 。fm a r s h a l l i n gy a r d d e v e l 。p m e n t t r e n d s t h 8 8 。r e s e a r c h e si n t h i s p a p e ra r e v e r yh e l p f u li n g u i d j n g r e c o n s t r u c t i o na n di n v e s t j t i e n to fm a r s h a i l i n gy a r d s k 8 yw 。r d s ：m a r s h a l l i n g y a r d ，c l a s s j f i c a t i 。n ，c 。m p r e h e n s i v e 。”a l u a t i 。n m 。d e l ，f u z z ym a t h e i i l a t i c s ，f u z z yc l u s t e ra n a l y s i s ， g r e yh y p o t h e s js 北京交通大学硕上学位论文 1 绪论 1 1 研究背景和意义 铁路编组站是在铁路网中办理货物列车解体、编组作业，并为此 设有比较完善的调车设备的车站。它是铁路运输的基本生产单位，是 路网中大宗车流的集散点，因此被形象地称作“货物列车的工厂”。 编组站主要办理的作业有：改编中转货物列车作业、无改编中转 货物列车作业、部分改编货物列车作业、本站作业车的作业及机务和 车辆检修等作业。其具体内容有：从某站开来韵需要改编的货物列车， 要到编组站先进行解体，然后编成新的货物列车再发往另一站。当然， 并不是所有到达编组站的车流都要进行改编。在前方装车站( 或技术 站) 组织的直达列车，完全可以通过本站而不进行任何调车作业，但 它们也要在编组站进行必要的技术作业后才能继续前行。到达本站的 成组列车、变更列车重量或变更运行方向的列车，只需要进行部分改 编作业即可。除上述大运转列车以外，编组站还有解编、取送小运转 列车的任务。同时，编组站也是供应列车动力( 机车) 的基地。作为 大量列车产生和消失的地点，为准确及时地放行各种货物列车，编组 站上设有机务设备。另外，编组站还承担着供应列车动力，整备、检 修、保养机车，处理机车l 临时故障等任务。因此，编组站在整个铁路 运输生产过程中起着极其重要的作用。编组站的规模合理化对提高 运输生产效率和管理水平，确保路网安全、通畅，加速机车车辆周转， 缩短货物送达时问，提高经济效益和社会效益，促进铁路运输业的可 持续发展十分重要。 编组站等级的研究是路网规划中的一个重要问题其主要任务是 北京交通大学硕士学位论文 根据编组站在整个路网中发挥钧作用，确定其在路网中的地位和规 模，从而指导编组站的发展和改、扩建工作。在目前有限的资金条件 下，确保所选择的编组站项目的实施能够最大限度地满足投资者所追 求的目标。从编组站微观经济效益来说，要求编组站投入运营后以较 小的成本支出获得较大的业绩收入。若在编组站投入正常运营年度 后，其承担的负荷远远小于其具备的能力。这不仅导致单位车辆改编 成本增加，而且也是投资上的浪费；从宏观角度看，由于铁路网上编 组站之间的分工具有高度的非线性关联，路网上某处编组站的新建、 自动化程度或能力的变化会影响路网上其它编组站存在的意义和作 用，所以对编组站项目的投资论证不能就点论点，而是应该使得整个 路网的车流运行态势得到改善，即大部分的车流都能在最有利的中转 地点进行改编作业，并且各编组站的能力得到较好利用。 具体来说，编组站规模是否合理直接影响着编组站自动化程度、 改编能力，及其交付运营后的运营指标和运营支出，同时也对改善整 个路网的车流组织态势、保证铁路网上运输畅通都起着决定性的影 响。在合理的地点以适度的规模修建编组站可以保证投资取得良好的 经济效益。设想如果编组站的改扩建工作没有事先经过总体规划和研 究，没有确定合理的规模和等级，那么在其进入正常运营年度后，将 会出现两种情况：扩建后的编组站依然不能满足需求，仍然是提高路 网能力的瓶颈；盲目扩建使得编组站承担的负荷远远小于它所具备的 能力，从而导致单位车辆的改编成本增加，同时也是投资上的浪费。 由于编组站在铁路运输生产中的重要作用，编组站的规模和配置 合理化，是路网规划中的一个重大问题。对编组站规模的研究其实质 就是对编组站所承担的工作量及其所具备的能力进行研究，从而划定 编组站的合理规模和等级，简单她说就是对路网上现有编组站进行等 北京交通大学硕士学位论文 级研究。这项工作的意义在于，它为编组站的政、扩建工作提供了一 个指导标准。由于编组站的建设投资动辄数亿元，占地上千亩。若选 择规模不当，不仅在资源上造成巨大的损失，而且也难以实现全路车 流组织的最优方案。如果建设之前，规模确定合理就不会造成这一不 良后果的出现“1 。 1 2 研究现状 早在1 9 8 9 年的时候，根据当时车站技术管理需要，铁道部编制 下发了编组站技术条件标准，即铁路编组站、区段站技术( 分类) 条件( t b 2 1 0 7 8 9 ) ，并于1 9 9 0 年6 月1 日实行。该标准根据编组站 在路网中的地位和作用将其分为路网性编组站、区域性编组站和地方 性编组站三个等级，并对各等级编组站做了基本的定性描述。另外， 现行站规又对编组站等级做了进一步的定量规定，为分类工作提 供了更详实的依据。1 。但在实际操作中，由于多方面原因划分结果更 多的是依据了编组站的当前站型，这种划分依据在一定程度上降低了 其结果对我国编组站乃至路网规划与建设的指导意义。另外，对于既 有枢纽和编组站来说，由于形成时间较长，随着国民经济的发展、所 在城市的建设、铁路网的变化，过去研究的结果已越来越不能满足今 天编组站发展的需要，应对其规模和等级进行新的研究“。由此可见， 对编组站的等级重新进行科学、合理的研究是我国编组站建设工作中 的一项重要并急需解决的问题。 1 3 分类研究的重点和难点 占 在编组站分类的研究中，我们所面临的重点和难点主要有以下几 北京交通丈学顿士学位论文 ( 1 ) 如何较为合理地确定与编组站等级划分相关的指标集。在研究 编组站问题时，我们常涉及到的一些指标有：编组站的总出入 辆数、有调中转辆数、无调比重、编组站衔接干线数、最大改 编能力、编组去向数等许多与编组站作业量和能力直接相关的 指标，在众多的指标中，究竟哪些指标最能体现编组站的基本 特点，并能有效地区分开各种类型的编组站。这一问题是非常 值得我们去深入探究的，因为只有事先确定了有效的指标集才 能使所得的结论更为合理、可靠。 ( 2 ) 如何协调这些指标。在利用选定的指标进行分析评判时，怎样 协调这些指标才能使它们的共同作用达到最佳的效果。因为不 同的指标有着不同的重要性，我们在讨论问题时不能一概而 论，应该有主次的进行考虑。 ( 3 ) 选定合理的定量方法进行研究。在以往的编组站分类研究中， 由于种种原因，分类工作在很大程度上是利用非定量的方法进 行的，本文将引进定量的方法来对这一问题进行进一步的研 究。本文引入的三种定量方法各有长处，在利用这三种方法进 行研究时，可根据不同的实际情况作出相应选择。 ( 4 ) 结合实际情况，对定量分析结果进行综合考虑。对于某些编组 站，除我们事先选定的几个指标外，还会有一些对其等级判断 影响较大的指标，我们也应该全面的考虑这些指标。 北京交通人学硕l 。学位论文 2 我国编组站分类的研究状况 我国现有编组站的分类情况及其研究方法有其发展形成的历史 背景。编组站的分类是随着路网建设而不断发展变化的，要搞好新时 期编组站的建设与发展，首先涉及的就是编组站分类和布局研究。 2 1 编组站分类依据的变更 2 0 世纪8 0 年代末，铁道部批准、颁布了t b 2 1 0 7 8 9 编组站、 区段站技术( 分类) 条件标准。8 9 标准按照各编组站在路网中的 地位与作用、承担的车流组织任务与改编作业量、配套的站场布置与 驼峰装备等定性和定量条件，将全路编组站分为路网性、区域性、地 方性( 简称路网站、区域站、地方站) 三大类，由铁道部运输局统一掌 管。 近2 0 多年来建设与运营实践证明，8 9 标准的分类是正确的、 必要的，既有利于编组站建设发展，又有利于编组站运营管理。但是， 对于既有枢纽和编组站来说，由于形成时间较长，随着国民经济的发 展、所在城市的建设、铁路网的变化随着时间的推移，特别是我国 铁路进入跨越式发展新时期后，由于编组站的技术水平和改编能力大 幅度提高，编组站管理体制不断改革，8 9 标准规定的编组站分类 有关的定性、定量标准偏低；管理体制也不适应发展需求，过去研究 的结果已越来越不能满足今天编组站发展的需要，应对其规模和等级 进行新的研究“，根据新时期的建设发展要求，研究制定编组站分类 和管理的新标准。 在新时期条件下，路网发展，主要编组站衔接线路( 方向) 增加： 货运量增长和车流组织优化，要求编组站通过能力和改编能力强化； 北京交通大学顿i - 学位论文 铁路现代化，必先要求编组站作业实现自动化、信息化、智能化等铁 路跨越式发展指明的发展方向，结合当前编组站的技术水平和作业能 力，建议新时期我国铁路三类编组站采用新的定性和定量标准( 详见 3 3 ) 。 根据铁路运输管理体制改革的目标和发展方向，为保证全国铁路 运输安全畅通必需的完整性和统一性，实现国家对铁路的有效调控， 跨局( 公司) 的全路性运输的组织和调度指挥，应由铁道部掌管( 现阶 段具体工作由铁道部运输调度指挥中心承担) ；局( 公司) 管内的运输 生产，由作为企业法人实体和市场竞争主体的各局( 公司) 自主经营。 据此，建议全路编组站采用下列管理体制：路网性和区域性编组站的 建设与运营主要由铁道部运输指挥中心掌管和协调；地方性编组站的 建设与运营，主要由所属路局( 公司) 自主掌管。 2 2 编组站分类的历史演变 1 9 7 4 年前，铁道部掌握的编组站共有8 6 个，1 9 8 1 年对全路编组 站进行了调整，根据车流结构和路网结构的特点，取消了阳泉、江岸、 柳树屯、骆驼营等编组站，增加了济南西、武昌东、艮山门、吉林北 等站，数量不变，仍为8 6 个，其中铁道部重点掌握的为3 8 个。1 9 8 6 年，全路编组站调整为3 8 个。无论是1 9 7 4 年的8 6 个还是1 9 8 6 年的 3 8 个，其确定方法都缺乏正式的技术标准依据。1 9 8 9 年，根据当时 车站技术管理的需要铁道部编制下发了编组站技术条件标准，即铁 路编组站、区段站技术( 分类) 条件，并于次年7 月实行。由于该 标准的颁稚，1 9 9 0 年核定全路共有编组站4 6 个，其中路网性编组站 1 3 个，占2 8 ：区域性编组站1 6 个，占3 5 ；地方性编组站1 7 个， 占3 7 。按分布地区分，东北地区有1 0 个，占2 2 ；华北地区有6 个， 北京交通大学预1 学位论文 占1 3 ；华东和中南地区各有1 1 个，占2 4 ；西南有5 个，仅占1 1 ； 西北地区有3 个，仅占碍。 自1 9 9 7 年1 0 月1 日以来，全路编组站调整为4 9 个( 其中：路 网性编组站1 5 个，区域性编组站1 7 个，地方性编组站1 7 个) 。2 0 0 1 年7 月l 同，根据运输组织和车站分工的变化，在编组站总数4 9 个 不变的情况下，增加了南岔站，取消哈尔滨站“”。 表2 一l ：1 9 9 0 年全国铁路编组站分布及类型嘲 地按地何与作用分类 铁路局 区 合计 路网性编组站区域性编组站地方性编组站 哈尔滨 36 5哈尔滨三间房牡丹江 东 沈阳西、苏家屯、 长春、通辽、梅河 沈阳71 5 2四平 北 山海关 口 小计】02 1 7 北京51 0 9丰台两、石家庄南仓、人同西太原北 韭 呼和浩特 l2 2包头西 北 小计61 3 1 济南 48 7济南西、徐州济南、蓝村 垡 昆山门、来舟、新龙 上海7l5 2南京东、南翔鹰潭 东 华、淮南西 小计 1 12 3 9 江岸西、武昌南、 郑州61 3 1郑州北、襄樊北 宜东、宝鸡东 中 广州48 7株洲北 j 州北、衡阳北怀化南 南 柳卅i 12 2 柳州南 小计 1 1 2 3 4 北京交通大学硕士学位论文 兰州 24 4 兰州西武威南 婀 乌鲁木齐 l2 2 鸟两 北 小计36 6 西 成都东、贵阳南、 成都51 0 9安康东、昆明东 南 重庆强 总计 4 61 0 0 1 31 61 7 2 3 编组站分类现状分析 目前，全路部控编组站的基本构成可简单的归纳为表2 2 ： 表2 2 ：全路部控编组站列表 局别站名类别局别站名类别 哈尔滨南路网性济济南西路网性 哈 牡丹江地方性徐州北路网性 尔 三问房区域性南青岛西地方性 滨 南彷地方性南京东路网性 长春地方性南翔路网性 四平区域性阜阳北路网性 沈阳南路网性上海乔司地方性 沈阳沈阳西路网性 艮山门地方性 通辽地方性来舟地方性 梅河口地方性淮南西地方性 山海关路网性鹰潭路网性 南昌 北京南仓区域性向塘西区域性 北京变通大学硕士学位论文 丰台西路网性株洲北路网性 石家庄路网牲衡阳北区域性 广州 大同区域性江村区域性 太原 太原北地方性怀化南地方性 呼和包头西地方性柳州柳州南区域性 江岸西区域性成都东区域性 武汉武昌南区域性成都贵阳南区域性 襄樊北路网性重庆西区域性 郑州郑州北路网性昆明昆明东地方性 西安东区域性兰州西区域性 西安宝鸡东 区域性 兰州武威南 地方性 安康东地方性迎水桥地方性 乌局乌西地方性 路网性编组站1 5 个，其中京哈( 沈大) 线4 个：哈尔滨南、沈阳 南、沈阳西、山海关站；京广线4 个：丰台西、石家庄、郑州北、株 洲北站；京沪线4 个：济南西、徐州北、南京东、南翔站：京九线1 个：阜阳北站；浙赣线1 个：鹰潭站；焦柳线1 个：襄樊北站。 区域性编组站1 6 个，地方性编组站1 8 个，按局别分如表2 3 ： 从表( 2 3 ) 可咀看出，我国路网性编组站绝大部分分布在京哈、 京沪、京九、京广及陇海等主要干线的主要截流点。区域性编组站、 地方性编组站共3 4 个，分布在路网中干线与主要线路的连接处，发 挥着重要的集散车流的作用。同时也能看出我国铁路编组站布局的不 合理之处。 北京交通大学硕上学位论文 表2 3 ：各类编组站按局别统计表 按地位与作用分类 地区铁路局 路网性区域性地方性总计百分比 哈尔滨 l1248 东北沈阳3 l371 4 小计 4 2 5 1 12 2 北京 2lo36 呼和浩特 00l12 华北 太原o l12 4 小计2 2261 2 济南 2o136 上海3o 4 71 4 华东南昌1 lo24 西安 o2l36 小计6 151 22 5 武汉 12o36 郑州 l o0 l2 中南广卅il214 9 柳州o 10 l2 小计 3721 22 5 成都03o 36 西南昆明001l 2 小计o3 148 兰州0 l236 西北乌鲁木齐o 0 11 2 小计 ol348 合计 1 51 61 84 91 0 0 2 4 传统编组站分类方法存在的问题 一直以来，我国编组站分类的方法都是利用8 9 标准，根据编 组站在路网中的地位和作用将编组站划分为路网性、区域性和地方性 托京交通大学硕十学位论文 三个等级，并利用其对各等级编组站所做的基本的定性描述和现行 站规中对编组站等级做的进一步的定量规定，作为编组站分类工 作的基本依据。但仍存在许多问题： ( 1 ) 在编组站分类的实际操作过程中，由于多方面原因编组站的分 类工作并没有很好的起到辅助编组站布局研究、指导编组站改 扩建工作的作用，相反，很多时候划分结果更多的是依据了编 组站的当前站型，这种划分依据在一定程度上降低了其结果对 我国编组站乃至路网规划与建设的指导意义。 ( 2 ) 对于既有枢纽和编组站来说，由于形成时间较长，随着国民经 济的发展、所在城币的建设、铁路网的变化，过去研究的结果 己越来越不能满足今天编组站发展的需要，应对其规模和等级 进行新的研究“”。 ( 3 ) 编组站分类研究中缺乏综合考虑的定量划分依据。虽然在8 9 标准、新站规和新标准中都涉及到对各类型编组站的技术 条件进行较为明确的区分，但在实际操作中，很多编组站的技 术指标并不能全部满足某一等级编组站所要具备的所有条件。 在这一情况下，人们通常通过主观的、经验的方法来判断该站 的等级，从而降低了划分结果的可靠性。 ( 4 ) 以往的编组站分类研究中往往根据的是一些现实数据，这些 数据对目前编组站的等级划分有一定参考价值，但就编组站的 长期建设而言缺乏前瞻性。编组站的分类工作是路网布局研究 的重要组成部分，它指导着今后编组站的发展和建设工作，因 此，利用对未来建设具有指导意义的分类方法进行研究将对编 组站的改扩建工作产生更为直接、有效的指导作用。 由此可见，对编组站的等级重新进行科学、合理的研究是我国编 北京交通人学硕f ：学位论文 组站建设工作中的一项重要并急需解决豹问题。 针对以上传统编组站分类方法的不足之处，本文提出利用三种定 量的方法对编组站分类方法进行研究。这种对编组站分类进行定量研 究的方法是一种较为合理、科学的方法。本文依据现有对编组站分类 所进行的规定和已知的编组站作业量数据，利用新的定量方法来对编 组站的等级进行研究。利用这种方法得出的结果不但增强了各编组站 之间的可比性，也为其类型的确定提供了量化的依据。 2 5 编组站分类研究的基本思路 编组站是铁路网中组织车流的据点，它不但承担着绝大部分有调 中转车流的改编工作，同时也对无改编的列车提供了必要的技术作 业。可见，编组站对铁路运输生产、机车车辆周转和货物送达都有着 极其重要的作用。 编组站等级研究的主要任务就是确定路网上编组站合理的能力， 在合理的地点以适度的规模修建编组站才能保证建设投资取于导良好 的经济效益。对编组站规模的研究其实质就是对编组站所承担的工作 量及其所具备的能力进行研究，从而划定编组站的合理规模和等级， 简单地说就是对现有铁路编组站进行等级研究。 因此，编组站分类的基本思路可归纳如下：以现有的编组站分类 技术条件为依据对编组站在路网中所发挥的作用进行综合评价与归 类，并充分利用编组站工作量对其进行中、长期研究，从而获得较为 科学合理的划分结果。 论文主要是从定量的角度来对编组站等级进行划分，这种划分方 式打破了以往主要凭借经验的主观划分法。 北京交通入学硕士学位论文 3 编组站分类的基本理论依据 3 1 铁路编组站、区段站技术分类标准 部颁标准t b 2 1 0 7 8 9 ( 铁路编组站、区段站技术( 分类) 条件) 对编组站分类的规定为”1 ： ( 1 ) 路网性编组站 位于路网、枢纽地区的重要地点，承担大量中转车流改编作业， 编组大量技术直达列车和直通列车的大型编组站。 ( 2 ) 区域性编组站 位于铁路干线的重要地点，承担较多中转车流解编作业，编组较 多的技术直达列车和直通列车的中型编组站。 ( 3 ) 地方性编组站 承担中转车流改编作业，编组一定数量直通列车和技术直达列车 的小型编组站。 根据对全路8 0 9 ( ) 年代初的车流及全路4 6 个编组站的位置、性 质、站型、作业量等资料进行综合分析表明：我国铁路平均运程已经 有了很大的提高，由于远程车流有了较大增加，对路网车流组织影响 增大，因此，在位于路网、枢纽地区的主要地点设置一定数量的大型 编组站，编组大量技术直达列车和直通列车是必要的。对位于铁路干 线交会的重要地点设置大中型编组站，它们对一定区域范围及路网车 流组织影响较大；对铁路干线和支线的交汇点或铁路枢纽地区、港口、 工业区，设置承担短程车流组织为主兼办中、远程车流组织的编组站。 各类编组站的作业量、技术装备也都有较大的提高和发展。 3 2 划分编组站类型的重要参数 根据国内外的分析研究，下列几个因素是划分编组站类型的重要 北京交通大学硕士学位论文 参数。 l 编组直达去向数 一般来讲，凡是以编组直达，直通列车为主的，大都是路网中的 主要编组站：而以解编区段、摘挂列车为主的，基本上属于辅助编组 站。 2 编组去向总数和有调作业量 所谓编组去向总数，除去直达、直通列车到站数外，还包括区段、 摘挂列车、枢纽小运转列车等编组计划规定的所有组号。而有调作业 量是包括解体编组的全部车辆数。比较准确地掌握编组站近、远期的 工作量，是决定编组站性质的第二项重要资料。 3 有调比 有了有调作业量，再参考有调比，实际上就可以求出全站办理辆 数，也可以得出无改编中转车数。这对编组站分类是一个必须考虑的 因素。 4 编组站在路网中的位置 前三项都是从车站作业的性质和工作量来考虑的。但是，不能只 把它们作为判断编组站等级的依据，还应考虑编组站在路网中的位 置。路网上居重要地位的编组站，必须具有一定的潜力和弹性，以适 应各方向运输不平衡和国防建设要求“。 3 3 确定编组站等级的主要技术条件 3 3 1 路网性编组站确定的主要指标 路网性编组站，一般位于首都、大经济区中心和主要省区首府与 经济据点所在地，应具备的主要技术条件是：设在路网重要的大通道 北京交通大学硕士学位论文 上，衔接辱条( 个) 以上主要铁路干线( 方向) ；承担2 个以上跨羯( 公 司) 远程技术直达列车到站的编组任务；日均担当1 2 0 0 0 辆以上出入 中转车和8 0 0 0 辆阻上有调中转车作业量；从站场布置和技术装备来 说，应设有单向纵列式、双向纵列式或混合式图型的站场，并采用自 动化或半自动化驼峰及调车场尾部调车集中控制等技术装备，逐步实 现编组站作业综合自动化。它们在路网运营工作上属于战略布点。这 是枢纽规划中的骨干。 3 3 2 区域性编组站确定的主要指标 区域性编组站，一般位于重要省市区首府和经济据点所在地，应 具备的主要技术条件是：设在地区重要铁路通道上，衔接3 条( 个) 以 上铁路干线( 方向) ：承担2 个以上跨局( 公司) 技术直达和直通列车到 站编组任务；日均担当7 0 0 0 辆以上出入中转车和5 0 0 0 辆有调中转车 作业量：从站场布置和技术装备来说，应设有单向混合式、纵列式或 双向混合式图型的站场，并采用半自动化或自动化驼峰及调车场尾部 调车进路集中控制等技术装备。在路网上属于重要支点，是分兵把关 的“口”。 3 3 3 地方性编组站确定的主要指标 地方性编组站，一般位于大型铁路枢纽、重要工矿、港湾地区， 应具备的技术条件是：衔接2 条( 个) 以上铁路干支线( 方向) ：承担局 ( 公司) 管内到发的枢纽、工矿、港湾地区小运转、区段、直通列车到 站的编组任务：r 均担当4 0 0 0 辆以上出入中转车和2 5 0 0 辆以上有调 中转车作业量：设有单项混合式、横列式图形的站场，采用半自动化 北京交通人学颂j j 学位论文 或其它控制设备的驼峰和根据需要设调车场尾部调车集中控制等技 术装备。少量位于枢纽地区的地方性编组站，起着辅助枢纽内主要编 组站作用的，即辅助性编组站”3 。 以上所列出的基本划分依据是我国编组站长期工作的一些经验 积累和总结得出的，它对我们的编组站划分工作起到了一定的指导作 用。 北京交通 学砸 学位论文 4 模糊综合评判与聚类分析钓基本原理 随着科学研究的不断深入，人们需要研究的关系越来越复杂，对 系统的判别和推理的精确性要求也越高。但有些事物，其本身含义就 是不确定的，它们的成员也没有精确定义的判别准则，也就是说，这 类事物本身就具有模糊性。所谓模糊性，是指存在于现实中的不分明 现象。例如，我们很难在“安静”与“不安静”、“健康”与“小健 康”之间找到明确的划分界线。从差异的一方到另一方，中涮经历了 一个从量变到质变的连续过渡过程。模糊数学就是描述这类模糊事物 和现象的数学，它是用来研究模糊现象的定量处理方法，它将数学的 应用范围从清晰现琢扩大到模糊现象的领域。 4 1 模糊集的相关定义 41 1 论域 通常把所论对象的全体，称为全集或论域，用u ( 或肖) 表示。 4 1 2 模糊集 我们所熟悉的普通集合( 为了与模糊集相区别，故称之为普通集 合) 论要求：论域u 中每个元 ，对于子集爿c u 来说，要么“。 要么“二者必居其一，且仪居其一，决不允许摸棱两可的情况 出现。冈而，子集“由映射 c u _ 0 ，1 ( 4 1 ) 唯一确定。即集合爿可出特征函数 = ：三 c - 吲 来刻划。由于这种函数仅取两个值，所以在表选概念方面有其局限性 只能表达“非此即彼”的现象，而不能表达存在于现实中的。办 只能表达“非此即彼”的现象，而不能表达存在于现实中的。亦 北京交通大学硕士学位论文 此办彼”的现象。 在某些问题早，如划分一组线段中的“长线段”和“短线段”， 区别一群人中的“年轻人”和“老年人”，结论的两个方面都不存在 明确的晃限。由“长”到“短”，由“年轻”到“年老”，中间经历了 一个从量变到质变的连续过渡过程。所以，对于“长的线段”、“年轻”、 “年老”的集合不能用普通集合论里仅取o 或1 两个值的特征函数来 刻划。为了体现类似问题中的这种连续过渡过程的共性，美国控制论 专家查理，于1 9 6 5 年，将普通集合论里特征函数的取值范围由 o ，1 ) 推广到闭区间 0 ，1 】，于是便得到模糊集的定义。 定义1设在论域【，上给定了一个映射 4 ：u 呻【o l 】 ( 4 3 ) “ 寸似) 则称爿为u 上的模糊集( 胁z y ) 集。 4 1 3 隶属函数 在普通集中，论域u 中的子集爿的隶属函数可表示为映射 c ：u _ o ，1 ) ( 4 4 ) 其具体对应的规则是： c 知，= ：) 美三 c 4 吲 式中： c 。爿的特征函数，也叫隶属函数。 在模糊集中，论域u 中的子集爿( 模糊子集) 的隶属函数可表示 为爿 ) ，4 ( “) 称为爿的隶属函数( 或称为“对彳的隶属度) 。 北京交通大学颂i 二学位论文 4 1 4 确定隶属函数的方法 以用f 统计法来确定“年轻人”的隶属函数为例子来说明。 以年龄为论域u ，是“年轻人”在u 上的f 集。选取= 2 7 岁，用f 统计试验确定对一的隶属度。具体做法是：选择若干合适 人选，各自认真考虑“年轻人”的含义后，请他们写出各自认为“年 轻人”最适宜最恰当的年限( 从多少岁到多少岁) ，即将模糊概念明 确化。若再次试验中覆盖2 7 岁的年龄区间的次数为m ，则称m ”为 2 7 岁对于“年轻人”的隶属频率。表( 4 一1 ) 是抽样调查试验的结果， 从中可以发现2 7 岁对“年轻人”的隶属频率稳定在0 7 8 附近，因而 可取： 一( 2 7 ) = 0 7 8 表4 1 ：2 7 岁对“年轻人”的隶属频率 试验次数嚣l o2 03 0 4 0 5 06 07 08 0 9 0 隶属次数m61 42 33 l3 94 75 36 26 8 隶属频率w ” o 6 o 7o 7 7o 7 80 7 8o ，7 6o7 6o 7 8o 7 6 对于多个年龄段( 分组别) 也可以运用相同的方法分别进行统计。 即在相同的实验次数下分别纪录各年龄段中属于“年轻人”的频数， 并依此求出各组的隶属频率，这种统计方法就是f 统计。 f 统计在形式上类似于但又不同于概率统计，并用确定性手段研 究不确定性。 f 统计试验的基本要求是：要对论域上固定的元是否属于论域上 一个可变动的普通集合4 ( 4 作为f 集a 的弹性疆域) ，作一个确切 北京交通人学硕i ：学位论文 的判断。这要求在每次试验中，丘必须是一个取定的普通集合。在各 次试验中，是固定的，而a 在随机变动。作n 次试验，计算 “。对a 的隶属频率：兰正型燮 ( 4 6 ) 随着n 增大，隶属频率也会呈稳定性。频率稳定值叫做对爿的 隶属度。 在进行f 统计试验时，必须遵循一个原则：被调查人员一定要对 模糊词汇的概念熟悉并有用数量近似表达这一概念的能力；对原始数 据要进行初步分析，删去明显不合乎逻辑的数据。 以上的f 统计，是针对只有两个相反的模糊概念在论域进行“竞 选”的情况。其隶属函数具有以下的性质： v 甜u ，爿( 群) + 4 ( 甜) = 1 ( 4 7 ) 在此基础上，还可以提出更多相的f 统计的理论。多相统计的结 果，能得到各相在论域u 上的隶属函数。它们具有性质； v “己，爿i ( “) 十爿2 ( ”) + + 4 。( “) = l ( 4 8 ) 本文对编组站的分类，采用的就是多相统计的方法。它也是利用 随机区间的思想来处理模糊性的试验模型，例如建立矮个子以、中等 个子4 和高个子爿，三个模糊概念的隶属函数。 设 只= 矮个子，中等个子，高个子 ， u = ( o ，3 )单位：m 每次模糊试验确定u 的一次划分，每次分划确定一对数( 告，叩) ： f ：矮个子与中等个子的分界点： 北京交通大学硕士学位论文 叩：中等个子与高个子的分界点； 反之，给定( 亭，刁) ，也就确定了映射e ，即分出了矮个子、中等 个子和高个子，从而使模糊概念明确化了。 因此，可将这三相模糊试验改变成如下的随机试验：将( 毒，玎) 看 作二维随机变量进行抽样调查，求得喜、叩的概率分布后，在推导出4 、 4 和以的隶属函数。 4 1 5f 关系的合成 f 关系的合成是贯穿于模糊综合评价中最主要豹运算方法，是研 究综合评价的基础。 在普通集中，设q p p r lr p 缈ls p ( u 形) 若 缸，w ) s j v ，使0 ，v ) q 且以，v ) r ，则称关系s 是由关系q 与 r 合成的，记作 s = q 。尺 ( 4 9 ) 而q 。r = 鼢，w ) 1 v ，0 ，v ) q ，( v ，w ) r 用特征函数表示，有 q 。r 0 ，w ) = v ( q 0 ，v ) r ( v ，w ) ) ( 4 1 0 ) v e r 将上述关系推广到f 关系，从而有f 关系合成的定义。 设 q = ( g 。) ，。，f 眇y ) 则q 对r 的合成 q 。月= s = ( 却) f 妙矿) ，其中， ，、 5 。2 善b 。r j ( f = l ，2 ，m ，= l ，2 ，4 一，n ) ( 4 1 1 ) f 矩阵的合成也称为f 矩阵的乘积或简称f 乘法。它与普通矩阵 乘法的运算过程一样，只不过将实数“+ ”改为“v ”( 取大) ，实数“” 北京交通大学硕十学位论文 改为“ ”( 取小) 。 4 2 模糊综合评判 4 2 1 综合评判原理 对于因素实现的满意程度的评价，在本文中我们采取专家打分的 方法，先利用一个评判指标集： 矿= v l ，匕。，匕) 其中：h ( 扛l ，2 ，”) 为第f 项指标。专家打分时依据的判断概念就本 文来说包括：肯定属于、基本属于、基本不属于、不属于，取分值用 小于l 的小数来表示，则各项指标的判断概念与分值的对应关系见表 ( 4 2 ) ： 表4 2 ：专家打分标准参考表 l 判断概念肯定属于基本属于基本不属于不属于 l l 对应分值o 9 以上 o 9 o 50 5 o 20 2 以下 l 为了便于求得指标对各个级别的隶属度，将指标分为4 个等级， 构成等级集用u 表示： u = ( 1 ，2 ，3 ，4 ) 其中，1 ，2 ，3 ，4 ，等级分别对应肯定属于、基本属于、基本不属于、 不属于四个判断概念。 等级集u 可以看成4 个模糊集合，单项指标的评判实质上就是计 算该项指标隶属于各个等级的程度。对于定性指标和定量指标而言， 最后指标值应转化成具有同一量纲的值，即专家所给分值。设x 为指 标的这一值，则指标值对等级，( ，= 】，2 ，3 ，4 ) 的隶属关系可用式( 4 一】2 ) 北京变通人学顾一i ：学位论文 表示： 其中，所，c l 为常数。 砖( 曲= e 一( 晋 2 ( 4 1 2 ) 以上函数形式称作正态型隶属函数，这是因为指标的分值与等级 隶属度之间是正态函数的关系( 在模糊数学中，由f 统计法可以证明 这点) ，计算的结果和现实比较吻合。为了更直观、更容易说明问 题，我们将计算的结果进行了归一化处理，这样做对后评估的最后结 论几乎没有什么影响： 即进行归一化后， 箴( x ) = 1 ( 4 1 3 ) 人们一般认为，当z = 时，指标对f 等级的隶属度最大，此时 “( 工) = 1 ，其余次之。当工= ( t + ) 2 ( f _ 1 ，2 ，3 ，4 ) 时，该指标隶属于 相邻两等级的程度相同，定为i ( x ) = o 5 。由这两个条件，可得下式： 以( ，) = l( f - l ，2 ，3 ，4 ) h ( 半卜t ，s ， c 4 叫， 肼( 半卜 北京交通人学硕j ：学位论文 一( 二生) 一 “( x ) = p 。2 f 一( 必) ： “( 工) = 8 。 【1 i 一( ! 当) ： 心( z ) = 8 。 i l x s i x i i x x l ， ( 4 一1 5 ) 其中：lc | l = 黼，当x ，j 时； = 铡尚 眦 令r ( 砷= “( x ) ，：( 工) ，乜( j ) ，段( x ) ，我们称为r ( 刁隶属函数， 它的值反映了单项指标隶属于各等级的程度。 4 2 2 综合评价矩阵 单项指标评判的结果是综合评判的基础，为反映项目后评估的全 面情况我们采用下面的方法利用单项指标的评判结果构造综合评判 矩阵： 根据给定的第f 项指标值置，做单项指标评判后即可得到： f ( 一) = ，( t ) ，：( x 。) ，。( 一) ，m ( 一) 】 ( 4 一1 6 ) 对每一项指标均做单项指标评判，将结果写成矩阵形式： 爰= ( 。) 。 。( x 一) j t ) 2 1 ( x ：) 掣2 2 ( 屯) 。( x n ) 。：o 一) l ( 工1 ) ：。( z ：) 硅( 工一) ( 4 1 7 ) 北京交通大学硕士学位论文 其中：n 为指标个数，t 为等级个数( 本文中，的值是4 ) 。矩 阵r 中的第f 行反映了第j 项指标隶属于各个等级的程度；第，列代表 了该工程项目