路径自动搜索原理与实现

1、编组站CIPS系统路径表自动生成的研究Study on automatically generatingthe table of routes in CIPS ofmarshalling station(申请清华大学工程硕士专业学位论文)培 养 单 位：计算机科学与技术系工程领域：计算机技术申 请 人：钟卫红指导教师：何克忠教 授联合指导教师：丁 昆高 工二八年五月关于学位论文使用授权的说明本人完全了解清华大学有关保留、使用学位论文的规定，即：清华大学拥有在著作权法规定范围内学位论文的使用权，其中包括：（1）已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研

2、究生上交的学位论文；（2）为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所供校内师生阅读，或在校园网上供校内师生浏览部分内容；（3）根据中华人民共和国学位条例暂行实施办法，向国家图书馆报送可以公开的学位论文。本人保证遵守上述规定。（保密的论文在解密后遵守此规定）作者签名： 导师签名： 日 期： 日 期： 摘要摘 要编组站是办理大量货物列车解体和编组作业的车站。编组站综合集成自动化系统（简称CIPS）是整合并集成了我国目前编组站（普通车站）各种成熟的过程控制分系统，构建了统一信息平台，统一处理平台，统一操作平台，实现了管控一体综合自动化。编组站CIPS系统由CIPS综合信

3、息管理分系统（简称CIPS管理系统）和CIPS集成过程控制分系统组成。CIPS管理系统最重要的功能是自动生成车站的调度计划，并将调度计划转化为指令。车站的调度计划通常含有机车车辆走行或移动的路线信息，计划中所含的路线信息称为经路,长的经路可以拆分成基本的路径，这些路径信息是过程控制系统实现自动控制的指令来源，因此路径即是编组站CIPS系统计划管理的基础，也是过程控制的基础，拥有一个全面完整的路径表和相扰路径表对CIPS管理系统来说是至关重要的。根据站场数据自动生成一个全面完整的路径表和相扰路径表是本论文研究的重点。车站的调度计划、经路、路径及组成路径的基础设备（包括道岔、信号机、无岔区段）是本

4、论文研究的数据对象，本论文从编组站CIPS管理系统的角度分析了计划、经路、路径、区段之间的关系。经路是多条路径的组合，路径则是由线路、道岔、无岔区段、信号机组成的。通过对本文研究对象（线路、路径、道岔、无岔区段、信号机）的抽象、分析和定义，建立了有关对象的数据结构。本论文分析了自动搜索路径的算法及数据结构，通过对道岔、信号机、无岔区段的研究，决定采用多重链表来表示站场图的存储结构，采用盲目搜索法中的广度优先搜索法来搜索路径并生成基本路径表，在此基础上用比较法来生成相扰路径表。经路反映的是由始端线路到终端线路的走行路线，包括通过改变走行方向而到达的路线。经路是由多个路径构成的，在相同的起点至终点

5、间存在不同的经路选项，存在不同的经路选项就存在最优经路的问题，本论文探讨了在两个作业不相扰和两个作业相扰这两种情况下最优经路的选择。本论文的研究成果已应用于正在使用中的成都北编组站CIPS管理系统，还将应用于即将启动的武汉北编组站等其他编组站CIPS管理系统。关键词：编组站 CIPS 路径表 相扰路径表 最优经路 AbstractAbstractMarshalling stations carry out the task of disassembly and assembly of a great quantity of freight trains. Computer Integral P

6、rocess System of marshalling station (simplified CIPS) consolidates and integrates all kinds of mature process control systems currently used in marshalling stations (common stations) in our country, constructs an united information platform, an united treatment platform and an united operation plat

7、form, realizes the synthetical automation function that integrated information management and process control. CIPS of marshalling station includes CIPS synthetical information management subsystem (simplified CIPS management system) and CIPS integrated process control subsystem.The most important f

8、unction of CIPS management system is generating station dispatching plans automatically, and transforming dispatching plans into instructions. Station dispatching plans usually include way messages about which engines and vehicles run or remove. The way messages included in plans are called path. A

9、long path can be taken apart into many basic routes. According to instructions followed by these routes information ,process control system can realize automatic control. Routes are not only the base of CIPS of marshalling station to mange plans, but also the base of process control. It is very sign

10、ificant for CIPS management system to have the table of whole routes and the table of whole contradictious routes. The research emphasis of my thesis is to automatically generate the table of whole routes and the table of whole contradictious routes.The research data subjects of my thesis contain st

11、ation dispatching plans、paths、routes and basic equipments included in routes (switchs、signals and sections without switch). From the angle of CIPS management system, my thesis analyses the relations of plans、paths、routes and sections.A path includes many routes, routes are composed of lines、switchs、

12、signals and sections without switch. By means of abstracting、analysing and defining the research data subjects (lines、switchs、signals and sections) , my thesis establishs the data structure of these subjects.My thesis analyse the algorithm and data structure of automatic searching routes。By means of

13、 studying switchs、signals and sections without switch, my thesis puts forward to use multilist to describe the storage structure of a station drawing, use breadth_first search algorithm to search routes and generate the table of whole basic routes, use comparison method to generate the table of whol

14、e contradictious routes under the table of basic routes.A path reflects the running way from source line to destination line, the running direction may be changed in the path. A path is composed of many routes,so there are many different paths from the same source line to the same destination line,

15、how to choose the best path in these paths becomes a problem. My thesis studies how to choose the best path on condition that two operation dont contradict each other or contradict each other.The research result of my thesis has been practised in CIPS management system in Northern Station of Cheng D

16、u, and will be used in CIPS management system in Northern Station of Wu Han and so on. Keywords: marshalling station CIPS the table of routes the table of contradictious routes the best path33目录目 录第一章 引言11.1 选题背景11.1.1 编组站11.1.2 驼峰21.1.3成都北编组站312成都北CIPS编组站综合集成自动化系统简介4121 CIPS系统的功能结构5122 CIPS系统的物理结构6

17、123 CIPS系统的功能特点613在开发编组站CIPS系统时遇到的一些问题714本文研究的主要内容9141本文研究的范围9142各章内容简介9143本文主要贡献10第二章 研究对象的分析1121 研究的对象1122 对编组站线路的分析12221 线路的位置及方向12222 线路的分类1323 对路径的分析14231 路径来源于计划14232 计划中各类路径的分析15233自动生成路径的基本原则1624路径上设备的分析17241 对路径上信号机的分析17242 对路径上区段的分析1725 本章小结19第三章 研究对象的数据定义2031 车场定义2032 上下行系统定义2033 车场咽喉（场域）

18、定义2034 线路的定义21341 线路的静态属性21342 线路的动态属性2235 路径的定义22351路径的静态属性22352路径的动态属性2336 路径上设备的定义23361 路径上信号机的定义23362 路径上道岔的定义24363 路径上无岔区段的定义“”2437 本章小结25第四章 相关算法2641图的遍历26411 图的定义和术语26412 图的存储结构29413图的遍历法2942图的遍历在基本路径表生成中的应用31421 路径表的自动生成31422 相扰路径表的生成374.2.3 在实际工作中的应用3843最优经路问题的探讨39431作业没有相扰39432作业相扰4044 本章小

19、结41第五章 总结与展望42参考文献44致 谢45个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果46引言第一章 引言1.1 选题背景1.1.1 编组站编组站是铁路网上集中办理大量货物列车到达、解体、编组出发、直通和其它列车作业，并为此设有比较完善的调车作业的车站。 其主要任务是根据列车编组计划的要求，大量办理货物列车的解体和编组作业。对货物列车中的车辆进行技术检修和货运检查整理工作，并且按照运行图规定的时刻，正点接发列车。所以，人们往往称编组站为编组列车的工厂。 编组站的主要任务和作用可以归纳为： 解编各种类型的货物列车； 组织和取送本地区的车流，即小运转列车； 设在编组站的机务段还需供应列车动力

20、，以及整备、检修机车；设在编组站的车辆段及其下属单位（站修所、列检所）还要对车辆进行日常维修和定期检修等。 编组站一般设有专用的到达、发车和调车场，以及驼峰调车设备、机车整备和车辆检修设备。通常设在有3条及以上的铁路交汇点，或有大量车流集散的工矿企业、港口，大城市所在地区。位于工业区或港口附近并专为工业区或港口服务的编组站，又称工业编组站或港湾编组站。中国现有编组站49处，分为： 路网性编组站设置在有3条及以上主要铁路干线的交汇点，编组2个及以上远程技术直达列车（通过1个以上编组站的列车），每昼夜编解6000辆及以上车辆。 区域性编组站设置在有3条及以上铁路干线的交汇点，主要编组相邻编组站直通

21、列车，每昼夜编解4000辆及以上车辆。 地方性编组站设置在有3条及以上铁路干、支线的交汇点，或工矿区、港湾区、终端大城市地区附近，主要编组相邻编组站、区段站、工业站、港湾站间的直通、区小运转列车，每昼夜编解2000辆及以上车辆1。编组站内有两种影响和制约编组站能力的自动化设备：驼峰和计算机联锁。1.1.2 驼峰驼峰货车快速编解设备 驼峰是编组站的主要特征，它是地面上修筑的犹如骆驼峰背形状的小山丘，设计成适当的坡度，上面铺设铁路，利用车辆的重力和驼峰的坡度所产生的位能辅以机车推力来解体列车的一种调车设备，是编组站解体车列的一种主要方法。在进行驼峰调车作业时，先由调车机将车列推向驼峰，当最前面的车

22、组（或车辆）接近峰顶时，提开车钩，这时就可以利用车辆自身的重力，顺坡自动溜放到编组场的预定线路上，从而可以大大提高调车作业的效率。驼蜂一般设在调车场头部，适合于车列的解体作业。 驼峰根据设备条件的不同，可分为简易驼峰、非机械化驼峰、机械化驼峰、半自动化驼峰和自动化驼峰。驼峰的范围是指峰前到达场（在不设峰前到达场时为牵出线）与调车场之间的一部分线段，包括推送部分、溜放部分和峰顶平台等。 推送部分是指经驼峰解体的车列其第一钩车位于峰顶时车列全长所在的线路范围。设置这一部分的目的是为了使车辆得到必要的位能，并使车钩压紧，便于摘钩。 溜放部分由峰顶至编组场头部各股道警冲标后100米（机械化驼峰）或50

23、米（非机械化驼峰或简易驼峰）处的线路范围。这个长度叫做驼峰计算长度，计算长度的末端叫做驼峰的计算停车点。因为调车线的警冲标不在同一横向位置上，所以每一调车线各有一个计算停车点。该点只是计算的根据，在现场并无任何标志。 峰顶平台推送部分与溜放部分的连接处设有的一段平坦地段。 为了强化铁路编组站，最有效的措施之一就是实现驼峰自动化。驼峰调车作业的自动化，主要包括：车辆溜放速度的自动调节和自动控制；车辆溜放进路的自动选排和自动控制；驼峰机车推送速度的自动调节和自动控制；摘解风管和提钩作业的自动化等。 上述几项内容中最主要的和最关键的是车辆溜放速度的自动控制，它是驼峰自动化的核心内容。车列在驼峰编组站

24、进行解体作业时，为了保证安全和作业的要求，必须在一定地点设置调速工具，根据需要对车辆的溜行速度实行调节，使之符合运营要求。1.1.3 成都北编组站本文所研究的成都北编组站是设计日常解编能力12000辆的大型的路网型编组站，是已建成的亚洲最大的编组站，如图1.1所示。成都北站设计为双向三级六场的编组站，解释为：Ø 双向上、下行分开；Ø 三级按到、编、发功能分为三个场，并按纵列式排布；Ø 六场成都北车站由六个车场组成。有别于成都北站型，其他类型的编组站或区段站可能有不同的站型，如单向上、下行合用；二级到达场与驼峰场纵列式排布，没有专设出发场，而是以驼峰调车线作为编发线

25、发车；一级到发场与驼峰场按横列式排布，到达列车通过牵出线牵出后推峰解体。通常编组站都有二个以上车场，驼峰场与到发场是最基本的。到达与出发分在不同的车场使车场数目增加。此外，还可能专设有直通场，其功能专门处理无调中转列车。在较大的编组站，还设有专门的交换场，负责存放上、下行间的交换车流。成都北编组站是专业货车中转车站，没有货场或专用线，因此基本没有货运业务，具有一定的特殊性，而通常编组站除了处理货车中转的核心业务之外，兼有少许数量的辅助货运业务，可能还设有专业货场。图1.112成都北CIPS编组站综合集成自动化系统简介2003年8月，在成都北编组站建设的招投标中，北京全路通信信号研究设计院投标文

26、件提出的编组站CIPS系统理念，由于贴近设计要求与运输需求，创新起点高，创新方案系统、完整、清晰、可行而胜出。（Freight Classification Computer Integrated Process System），简称编组站CIPS系统。该系统整合并集成我国目前编组站（车站）各种成熟的过程控制分系统，统一信息管理，建立信息共享平台，有机地构建成管控一体化的整体系统。121 CIPS系统的功能结构图1.2：系统功能结构图1金字塔部分表示CIPS的功能结构模型，共分为五层，顶层为运营决策层，层四为管理信息层，层三为生产调度层，层二为过程监控层，底层为过程控制层（DCS系统）。左侧部

27、分表示了CIPS的实现结构，编组站综合集成自动化系统（CIPS）由CIPS综合信息管理分系统和CIPS集成控制分系统组成，即在CIPS过程控制分系统基础上，以CIPS信息管理分系统为核心，组建成一个完整的新系统。具体分工上，各个集成控制分系统对应了控制层和监控层；信息管理分系统对应了调度层、管理层及决策层。122 CIPS系统的物理结构图1.3：编组站CIPS结构及其环境如图2所示，编组站CIPS系统分为综合管理系统和综合控制系统两个部分。123 CIPS系统的功能特点1231调度计划自动执行编组站CIPS管理系统首要目标是将调度计划中与站内经路有关的部分直接下达给控制系统自动执行，亦即以管理

28、系统所编制的接发车计划、调车计划、本务机站内折返计划、调车机工作计划等为依据，产生并向联锁、驼峰、停车器自动化分系统实时下达调度指令，操控进路自动办理，使编组站所有的列车进路、调车进路、机车走行进路和溜放进路自动执行，实现作业过程控制全面自动化。1232调度决策指挥自动化 采用优化决策、人工智能、专家系统等方法，提供站内调车机、线路与走行经路等资源的合理分配与优化使用方案，实现站内车站班计划、阶段计划、车流推算、调车计划、本务机折返和调车机调动等计划的自动编制；同时，随着执行过程的自动反馈，动态优化调整各计划以适应当前情形，从而真正实现调度决策指挥自动化。 1233大幅度减员增效 通过调度计划

29、的计算机辅助决策指挥；计划统一编制、动态调整以及扁平化管理；计划直接发布至控制环节执行，取消正常情况下人为参与控制等手段，可有效地大幅度减少车站作业人员、调度人员与管理人员。1234集中控制自动化程度的大幅度提高与作业人员的大幅度减少，以及站内当前所有工况尽收眼底，被CIPS直观地展示出来，使得在调度大厅集中监控与操纵全站到、解、集、编、发的作业成为可能、必要和必然，获得单一指挥、统一办理、流水执行、高效运转的效果。 1235提高编组站整体效率，缩短车辆在编组站作业周期 通过编组站整体闭环，优化调度，合理安排各工序间的衔接；加大自动化力度；取消人工计划布控、作业人员横向沟通协调及实况汇报等通信

30、联络时间；扩展调机司机和外业人员的信息视野；利用车号、燃轴等检测信息预告服务于技术作业等手段，提高编组站的整体作业效率，有效减少车辆在编组站的中转时间与停留时间，并降低站内平均结存车保有量。 1236 信息资源的充分利用新编组站管理系统的核心是数据整合、信息集成，车号识别、轴温探测、脱轨器表示、电务监测、环境监控、电源监测及图像监视等信息被集成与共享，可提高作业预见性，使站内各个作业流程更加顺畅贯通。13在开发编组站CIPS系统时遇到的一些问题编组站CIPS系统分为综合管理系统和综合控制系统两个部分。其中综合管理系统又是CIPS系统中最具特色的部分。综合管理系统最重要的功能是车站调度计划的管理

31、，即生成接发列车计划、本务机车计划、调车作业计划、调车机车计划等，这些计划通常含有机车车辆走行或移动的路线信息，反映机车车辆在编组站内的运动轨迹，计划中所含的路线信息称为经路。计划中的经路有长有短，最长的经路可能跨越几个调车场，不同的调车场有不同的控制子系统控制，编组站CIPS系统需要向各控制子系统发出面向它们的指令，使各控制子系统能够协同工作，这就需要将长的经路拆分成基本的路径，同时这些路径信息也是综合控制系统实现自动控制的指令来源，因此路径即是编组站CIPS系统计划管理的基础，也是过程控制的基础。编组站CIPS系统是管控一体的系统，不是单纯的管理系统。在编组站的作业过程中，情况随时在发生变

32、化，要求系统及时响应，计划随时调整，给控制系统的指令也要及时发生变化，指令中的路径也会改变。考虑到编组站通常规模很大，线路、路径很多，编组站CIPS系统在生成计划、调整计划的处理中没有采用实时计算路径的方法，而是采用查表法，这样有利于系统及时响应外部变化并作出处理。因此对编组站CIPS系统来说，一个准确、全面的由许多路径构成的路径表，是编组站CIPS系统基础数据中非常重要的部分，而且站场不同，其数据也完全不同。路径表又分为基本路径表和相扰路径表，基本路径反映机车车辆在编组站内最小的走行轨迹；相扰路径是针对基本路径而言的，一旦某条基本路径确定，其占用的线路资源就会影响其它若干基本路径的使用，这些

33、受影响的基本路径称为某条路径的相扰路径。编组站作为办理大量货物列车解体和编组作业的车站，其站场规模通常很大，以论文研究对象成都北编组站为例，成都北编组站按双向三级六场设计的，在下行到达场与上行出发场之间新建机务段。下行到达场设到发线10条，驼峰推峰机车走行线1条，正线1条；下行出发场设到发线10条，牵出线2条，直通线1条，正线1条；下行调车场设调车线32条，土石方工程按32条布置。上行到达场设到发线10条，按峰推峰机车走行线1条，正线1条；上行出发场设到发线10条，牵出线2条，直通线1条，正线1条；上行调车场设调车线32条。像成都北编组站规模的站场，线路有几百条，线路之间的基本路径可达一千五百

34、多条，相扰路径可达七、八千条，如果单纯用手工完成工作量很大，一个人需要两、三个月，极容易出错；而且一旦站场发生改变，哪怕是不大的变化，都很可能造成前功尽弃的后果。因此用计算机实现编组站CIPS系统线路表、路径表的自动生成，不仅能够缩短系统的开发周期，更重要的是能够保证路径表的完整和正确，从而保障调度计划的高效和过程控制的可靠。经路是由路径构成的，相同起点、终点的经路可能有不同的路径组合，在基本路径表的基础上，确定不同经路的最优经路表提供给编组站CIPS系统，能够减少系统在编制计划过程中动态计算最优经路的时间，有利于系统快速、准确地编制计划。14本文研究的主要内容141本文研究的范围l 本文首先

35、要根据车站的作业计划，从编组站的站场图形中确定车站的线路资源，分析线路、路径及整个站场上各种设备如道岔、区段、信号机之间的关系。l 研究搜索线路之间路径的算法，自动生成线路之间的路径表。l 根据路径表，自动生成相扰路径表。l 对线路间的最佳路径、经路作进一步探讨。142各章内容简介第一章 引言，介绍了编组站概况，简单介绍了编组站CIPS管理系统，提出了在编组站CIPS管理系统开发过程中遇到的一些问题。第二章 研究对象的分析，为了自动生成编组站CIPS系统的基础数据.路径表和和相扰路径表，详细分析了编组站中的设备。第三章 研究对象的定义，定义了路径表包含的设备：线路、路径、道岔、无岔区段、信号机

36、第四章 自动搜索路径的算法研究，详细阐述了采用盲目搜索法中的广义搜索法自动搜索路径的过程，并给出了程序运行结果。本章最后对最优经路进行了探讨143本文主要贡献本文主要是为编组站CIPS系统生成基础数据，本文的研究成果已用于开通的成都北CIPS管理系统，并将用于其它编组站的CIPS管理系统。研究对象的分析第二章 研究对象的分析21 研究的对象编组站是办理大量货物列车解体和编组作业的车站，具有改编能力较强的调车设备，是产生货物列车的加工厂，通过本务机车、调车机车、列车、车辆在编组站内的位置移动，完成列车到达、车辆解体、车辆集结、车辆编组、列车出发等一系列作业。上述一系列作业的完成都涉及到下列对象：

37、线路编组站内可临时存放车辆或机车的线，包括车站出入线、到达线、出发线、调车线、牵出线、禁溜线、场间联络线、机走线、机待线、倒装线、站修线、货场线、专用线、加冰线等等。经路调度计划需要在站内移动车列（或列车）从任意一处线路到另一处线路之间的走行路线。经路可能包括多个经由的线路和路径，经路也包括通过改变走行方向而到达的路线。路径编组站内相邻两处线路之间的通路，中间不含有其他线路，不包括通过改变走行方向的“之”字形通路。路径没有方向，但是路径的使用是有方向的。线路通过路径构成了站场平面。路径是经路的最小单位。进路过程控制意义上的介于阻挡信号和准入信号之间的路线。进路按照信号机类别及其指挥的对象不同分

38、为列车进路、调车进路、推送进路、驼峰溜放进路、平面单勾溜放进路、平面单勾连续进路等等。进路具有方向性，并具有明确的始点和终点。对于调车进路，阻挡信号和准入信号之间，若无同方向信号为基本进路，否则为长进路，一条长进路由2个以上基本进路组成。基本进路是由无岔区段、道岔和道岔区段、信号机等组成。机车车辆的走行和移动是通过其在路径上的进路执行实现的。区段一个基本进路内包含了一个以上的连续分段的轨道区段（无岔区段和道岔区段），进路两侧的外方还有接近区段和离去区段。图2.1清楚地将计划、经路、路径、区段之间的关系表达出来：图2.1从综合管理系统的角度看，路径是连接相邻两线路的通路，路径的起点和终点都是线路

39、，如果把线路看做点，把路径看作线，编组站的站场实际上就是由这些点和线构成的站场网络图，其中的点和线根据站场作业要求和线路设计条件填加了许多静态属性。这里所说的线不是简单的两点一线，它是由过程控制意义上的进路以及进路内的区段（道岔区段和无岔区段）构成，两条线路能否构成路径实际上是由进路能否沟通决定，进路能否沟通最终决定于区段能否连通。从综合管理系统的角度上可以抛开过程控制意义上必须的进路和信号机，认为路径就是由组成路径的道岔区段和无岔区段构成的，也可以进一步认为编组站的站场实际上是由线路以及沟通线路的区段组成的。本论文研究的经路、路径对象可以具体细分到区段、线路，因此研究的经路、路径应从研究线路

40、、区段入手。22 对编组站线路的分析编组站平面由站内轨道线路及道岔组成，形成自身独特的站场形状。将站场进一步抽象，分为可存车的线路和连接线路之间的路径，线路从本质上来说就是无岔区段，这里所说的线路是特指其中的可存车线路。221 线路的位置及方向线路是一个中间没有分叉的轨道，通常有两个端口，也有的线路只有一个端口，即尽头线。线路的每个端口均可以出入车辆，但如果原线路上有车辆时，来自不同端口的车辆相对于原线路上的车辆其排列顺序不同。对于线路的每个端口，可以有三个属性：所处的域：描述某端口所处的域别。线路分为场间线路及场内线路，若场间线路，其线路的两端分属于不同的场及不同的域；场内股道两端属于相同的

41、场不同的域，但是也不排除某线路在同场同域的可能性；地理方向：分上行端或下行端，从该端进入的车，其来车方向往上行，则为上行端，来车方向往下行为下行端；车流方向：分上游端或下游端，从该端进入的是顺流为上游端，从该端进入的车是逆流为下游端。如图2.2所示，对于上行系统，线路的上行端就是上游端；对于下行系统，线路的下行端则为上游端，上行端就是下游端，两者相反。采用上、下行定义，其整个编组站的线路定义具有一致性，而采用上、下游定义，符合车流方向。线路不同的定义在不同的场合有不同的用途。下游上游车流方向下行咽喉上行咽喉下行咽喉上行咽喉上游下游车流方向上行方向图2.2 线路及车流的方向222 线路的分类线路

42、按其性质可分为：l 存车/走行线：线路首先可分为可停留车线与走行线两类，其中存车线（停留车线）是计划中用来存车的，当然有的停留车线在未存车时也可以兼作走行线，例如到达场和出发场股道，均可以用来存车，但是至少必须留出一条线作为机车走行线。再例如禁溜线停留车，而迂回线通常是走行线。专门的走行线属于通道，一般是不停留车的。从计划的角度，其站内现车通常是指停留车线上的现车，而其他线上（走行线及路径上）的车属于“在途”的过渡车。存车线根据其站场设计与使用习惯停留不同的车形成了专门的用途，走行线也根据设计有所不同，例如机车走行、调机走行等。l 场内/联络线：线路又可分为场内线路和场间（包括场与站外、场与机

43、务段等）联络线。场内线与场的使用有关，大多为存车线，而不同场间的联络线通常是走行线，或牵出线。l 双侧/尽头线：通常一条线可以从两头出入车，但是也有尽头线，只有一个出入口。如果尽头线属于走行线，是专门用于“转头”的，例如机待线。线路按使用类型可分为：通过线、接车线、发车线、接发线、超限货物接线、牵出线、本务机入库线、本务机出库线、机待线（调机转头线）、调车机停留线、调车线、走行线、机走线、加冰线、迂回线、禁溜线、调机整备线、区间引入线、选车线、军用线、装车线、卸车线、粗杂货物装卸线、零担货物装卸线、集装箱作业线、轨道吊停留线、怕湿货物停留线、笨重货物装卸线、专用线的车辆交接线、轨道衡线、车辆检

44、修线、车辆段预检线、段修线、专业货物（长轨装车、枕木、煤、油）装卸线、洗车线、调机走行线等等，不胜枚举。23 对路径的分析231 路径来源于计划对于编组站CIPS系统，由于取消了车站值班员人为执行计划的环节，要求自动执行，计划中所有隐含的必然要执行的内容必须明了化，路径就是其中之一。在计划中加入路径的内容，充分体现了计划与进路集成的特点，路径也是计划与进路控制之间集成的“桥梁”。计划至进路的解决方案要点是：计划中的经路通过其路径来表述，再由进路执行系统将路径转换为进路。结合路径的表示方式，计划中的经路，无论从站内的任意一处至另外任意一处，都可以用由始至终所要经过的一系列线路名称顺序加以描述，包

45、括其中可能出现的“之”字形迂回经路。这些关键数据线路及顺序也就决定了其中每一段的路径走行方向。线路名称顺序表中的每两者之间就意味和代表了其之间有路径，而一系列线路名称顺序则代表了两地间从源开始需要经过的所有线路及路径，包括走行方向。在这里，我们可以理解，线路名称顺序中的每个线路，同时也就是整个经路的“路标”。随着每一个具有方向要求的路径及线路被诠释成为进路，则站内任意两点之间的经路，就最终对应到了具体的执行进路上。对于任何一个作业计划单项而言，需要产生的路径计划其实就是简单的经由线路排列组合表。该表由计划编译器将其变成对应的指令集，送至子系统，子系统最后将指令集变为进路，完成了从计划到进路的整

46、个过程。距离短，经由的线路少；距离长，经由的线路多。作为一个特例，表中只有两个线路时，其经路内只包含有一个路径，属于最简单的情况。计划中最常见的调车情况之一是：要求车列或单机从某线路（甲）沿路径走，行至中间就返岔去往同场别的另一条线路（乙），其整个经路的表述是：甲丙乙。其中丙为经由线路牵出线或其他线路，而不论车列或单机是否一定到达过了丙地。对应的进路办理过程是先从甲往丙排一条进路，过返岔点时按照已知从丙至乙的进路打算，对提前满足进路条件的中间折返点至乙部分先排出来，允许车列或单机看回头信号折返（也可选择继续前行）。折返后甲往丙剩余进路自动解锁。要解决计划的路径问题，CIPS系统需做两件事：第一

47、，补充计划中的每个运动始发和目的地，使其明朗化，例如一个调车作业通知单前要交待调车机车要去做第一件事之前在哪里，这一点通过调机跟踪可以解决。又如本务机车出入段，由于机务段有多个出入口，必须明确指出从何口出或入。在列车接发计划及一个调车作业计划列表中其始发地和目的地已经明确了。第二，在运动始发和目的地之间作出途经线路列表，内含了可能出现的一次或多次折返要求。这里存在决策问题，并且可供选择的排列组合也很多。这是CIPS系统需要着重研究的重点和难点之一。考虑到传统习惯及调度员的传统工作范围，其计划中的路径应该尽可能自动优化编制，尽量避免调度员的介入。232 计划中各类路径的分析按照作业性质区别，路径

48、可以分为：列车运行路径对于一个场而言，当来、去方向别与到、发线别确定后，接发列车路径是唯一的，而且只有一个。在多场的情况下，由于列车可能穿越场，凭据进路信号行车，列车一般会通过其他场的直通线路，虽然通常也是唯一的，但其在车站内不同场的“经由”关系必须在计划中明确指出来。机车走行路径机车出入段路径机车型号对路径的限制机待线使用方案调机单机返场路径及到、发场机车走行线别本务机车及调车机车单机返岔牵出线及路径机车场间转移越区联络线别及路径调车作业路径解体计划：驼峰推送线及解体峰位的选择编组计划：峰尾至出发场牵出线的选择取送车：转场越区联络线、返岔牵出线及经由路径（包括经由的股道）的确定。233自动生

49、成路径的基本原则路径可以看成是相邻两个线路之间进路的集合，代表着通过进路连接而通的道路，并不是任意两个线路都可以构成路径，基本路径表的自动生成的目的之一就是要判断任意两个线路之间是否存在路径的问题，其自动生成必须遵循下列原则：l 路径中间不允许含有其他线路，以保证路径的最小化。l 路径中间不允许有改变走行方向的“之”字形通路。基本路径的搜索仅仅依靠线路是不可能实现的，必须依靠线路与区段以及区段内部的关系数据进行搜索，一旦搜索成功就可给该路径确定唯一的路径名称和内部路径号。路径的属性可以通过线路的属性自动生成的。路径的长度是通过路径经过的所有区段长度累加得到的，需要注意的是：基本路径可以由多条不

50、同长进路构成，因此其路径长度可能有几个，路径的长短是判定其是否最优的指标之一24路径上设备的分析连接线路的路径是由区段、信号机组成的，其中区段又分为无岔区段和道岔，研究路径的自动生成，需要仔细研究路径上的设备及设备之间的关系241 对路径上信号机的分析信号机按外型分为高柱信号机和矮柱信号机，按用途分为调车信号机、预告信号机、进站信号机、出站信号机、通过信号机、驼峰主体信号机等等，车站调度员一般不会多留意编组场内信号机的种类、数量等问题，本文只分析信号机的方向及与路径上其他设备的关系。图2.3 信号机示意图如图2.3所示，左边为信号机外方，右边为信号机内方，箭头表明列车的运行方向，本文依此建立信

51、号机与周围设备的联系。242 对路径上区段的分析路径上的区段又分为道岔区段和无岔区段2421 道岔区段编组站内的道岔类型一般包括单动道岔、双动道岔、复式交分道岔等，在本文的研究中，关心的是道岔和周围设备的关系，而不是道岔的类型，故把它们抽象出来可以表示为以下几种图形图2.4 道岔示意图如图2.4(a)所示的道岔1064为单动道岔，图2.4(a)表明了单动道岔的三个方向（岔尖方向、定位方向、反位方向）；图2.4(b)所示为双动道岔，双动道岔可以看成两个单动道岔，只不过在动作的时候存在一定的联锁关系，双动道岔的名称由两个单动道岔的名称组合而成，图2.4(b)所示的双动道岔称为1050/1052。如

52、图2.5 所示的道岔1030/10321034/1036为复式交分道岔，可以拆分为如图 2.6 所示的一个双动道岔1034/1036和一个单动道岔1030/1032的组合图2.5复式交分道岔示意图图2.6 复式交分道岔的拆分图2422 无岔区段这里的无岔区段特指不能作为线路资源的无岔区段。我们可以把无岔区段抽象为一条线段。25 本章小结本章从编组站CIPS管理系统的角度分析了计划、经路、路径、区段之间的关系。本文所研究的对象是经路、路径，经路是多条路径的组合，路径则是由线路、道岔、无岔区段、信号机组成的。本章对本文所研究的对象进行了分析和详细说明。研究对象的数据定义第三章 研究对象的数据定义本

53、文处理的对象采用层层范围圈不断缩小，来表达某个特定作业的区域，通常是：车站系统（上下行）场（到达场、驼峰厂、处发场） 线集线路车站系统（上下行）场域路径通常计划的层次随着层层细化，其作业范围也在不断缩小，因此本文对研究对象的定义也采用这种由大到小不断细化的方式。31 车场定义场别：编组站有多个车场，不同的作业涉及不同的车场，对不同的车场应定义编码来区别。场分工：每个车场均有其专业分工，编组站的场有到达场、驼峰场、出发场、直通场、货场等，也应用相应的编码区别开来。32 上下行系统定义在双向编组站中，分为上行系统与下行系统。在铁路信号专业中，规定以北京站为中心参照点，车流方向去往北京方向的为上行，

54、反之为下行。按照全国统一规则，将编组开出列车为上行的惯称上行系统，即主要处理运行方向为上行的车流；将编组开出列车为下行的惯称为下行系统，即主要处理运行方向为下行的车流。考虑到列车走行的顺畅，通常上、下行系统在站场设计上是反向的，也有并行顺向的站场。上下行系统编码：在此定义，下行系统=1，上行系统=2。对于成都北，下行系统包括、场，上行系统包括、场。33 车场咽喉（场域）定义车场的域：每个车场通常有上下行两侧，即两个端口，也称之为咽喉，每个咽喉定义为一个域。由于站型设计的原因，有的场只有一个域（尽头场），而有的场有三个域（如燕尾站型，上行端或下行端有两个端口）。域的方向：在铁路信号专业中，车场（

55、或车站）中的进路有统一规定的方向，以北京站为中心参照点，分为上行方向，或下行方向。而咽喉也因此而定义为上行咽喉与下行咽喉。靠近北京方面（下行接车）为下行咽喉，道岔、信号机命名编号为奇数，另一侧为上行咽喉，设备命名编号为偶数。因此域也有了方向属性，处于上行咽喉的称为上行域，反之，处于下行咽喉的域为下行域。域的分工：域的作用与分工是有所区别的，编组站的域可以分为，接车区域、发车区域、驼峰头部、驼峰尾部、推峰咽喉、牵出咽喉。域是进路控制子系统（驼峰及联锁）可以分割的最小单位，当然一个子系统也可以管辖多个域。域应根据子系统分界严格划分边界。34 线路的定义线路是一个中间没有分叉的轨道，通常有两个端口，也有的线路只有一个端口，即尽头线。线路的每个端口均可以出入车辆，但如果原线路上有车辆时，来自不同端口的车辆相对于原线路上的车辆其排列顺序不同。341 线路的静态属性l 线路的编码：将一个站的所有线路统一编码，即站内编码唯一性。l 线路的位置：所属场别（跨场线路有两个场别）、所属域别（非尽头线有两个域）、线路名称、线路编号l 线路物理特性：有效长、换算容车属、地理信息（GPS定位）、坡度l 线路其他特征：是否允许存车、是否允