CN101916402A - 一种铁路编组调车方法 - Google Patents
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Abstract
一种铁路编组调车方法,本发明利用二叉树的有序性特点快速搜索出最优车组下落合并方案,先车组重新编号,再确定重编后序列中每个车组的后续可选组,建立二叉树,遍历二叉树,将生成的遍历记录得到车列下落备选方案,当可用轨道为n时,选出n-1个下落栈序列,剩下车组组成暂合列,最后评价得到的几组下落备选方案,找出最优方案。本发明针建立了二叉树搜索过程,建立从二叉树遍历结果得到调车方案的规则,利于计算机实现自动编制调车计划,克服人工操作对调度员记忆力和经验依赖程度高的缺点,降低工人劳动强度,加速铁路系统的信息化进程。
Description
技术领域
本发明涉及一种列车编组的调车方法,更具体的来说,涉及一种基于二叉树搜索快速得到最优下落合并方案的列车调车方法。
背景技术
铁路调车作业是铁路运输过程的重要组成部分。在技术站内,摘挂列车的车流是按照方向集结,待编车流在股道里面的排列顺序是随机的,不符合列车编组计划的要求。进行编组摘挂列车的调车作业,目的就是将随机的摘挂车流排列顺序转化为符合列车编组计划要求的车组排列顺序。
传统方法编制按照站顺编组摘挂列车的调车钩计划时,一般需要经过车组下落、选择调车方案、按方案开列钩计划等步骤。当车组下落后,由于某些情况下调车线路有限或者为了尽量减少调车对线路的占用,经常需要将部分列组成暂合列合并使用线路,根据下落列及轨道的数目选择好下落列的合并方案,调车方案就基本形成,接着列车在下落合并方案的基础上进行收编,由于收编方式依赖于车组下落合并方案,所以大部分编组优化工作,就下落合并方案进行讨论。为了减少调车钩数,现在铁路系统大部分使用铁路运输专家胡安洲公开的一种“统筹对口调车法”进行编组调车,这种方法通过调车表得到下落合并方案。设下落列为p,若2k-1<p<2k,令k=[log2 p]+1,其中[ ]为取整;否则,令k=log2 p。对于“统筹对口调车法”,当p为2的整数次幂,则有唯一的合并方案,至少需要k+1条线路来进行调车。当2k+1<p<2k时,则按照2k的调车方案基础上产生,将有2k-p个空闲位,即有组方案需要选择,同样需要k+1条线路来进行调车。该方法筛选过程复杂繁琐,且线路变化受制于k+1条,不能灵活变动。
发明内容
本发明为了克服上述调车法的不足之处,发明了一种利用二叉树的有序性特点快速搜索出最优车组下落合并方案的方法。本发明编组调车方法具体步骤如下:
A、车组重新编号。假定编组摘挂列车的牵出线在调车场的右侧,则从左侧开始,找到原始编号为1的车组重新编号为1,再向右找原始编号为1的车组,将其递增地重新编号为2;当所有原始编号为1的车组都已找到,再从车列最左侧开始找出所有原始编号为2的车组,按相同的方法,从左至右依次递增重新编号;依此类推,直到所有的车组重新编号。
B、确定重编后序列中每个车组的后续可选组。设某车组的原始编号为m,其后续可选组是指原始编号车列中编号同为m以及所有编号为m+1的车组。
C、建立二叉树。根据重新编号后的车列建立二叉树。车列最左侧车组做为二叉树根结点,其相邻右侧车组编号比根结点大,则右侧车组作为其右子树的根结点,否则作为其左子树的根结点;从左至右,依次拿下一个相邻右侧车组的编号与二叉树中的结点按从上至下的顺序逐层进行比较,若待比较车组的编号比所遇二叉树结点的数值小则落入相应结点的左子树内,反之,落入该结点的右子树内,直至比较到二叉树的最底层。当最右端车组也编入二叉树结束。
D、遍历二叉树。按先根次序遍历二叉树,生成一系列由车组后续可选组组成的遍历记录。具体步骤如下:
(1)二叉树遍历从根结点开始,先将根结点入栈。
(2)按先根结点——接着左子树——再右子树的先根次序搜索下一个新结点。
(3)将搜索到的车组入栈,若新搜索到结点对应的车组为已存在栈的栈内元素的后续可选组则入该栈,否则建立新栈,将该车组入新栈。
(4)如果入栈的结点为树叶结点,将所有栈内元素大于1的栈记录下来,否则返回步骤(2)。
(5)若二叉树结点没遍历完,则按先根次序遍历,搜索到下一个新结点,将新结点与其根结点之间搜索到的车组分别从其所在栈中出栈,销毁空栈,并返回步骤(3)将新结点入栈。
(6)所有结点已遍历则结束。
E、由步骤D生成的遍历记录得到车列下落备选方案。当可用轨道为n时,选出n-1个下落栈序列,剩下车组组成暂合列。确定备选方案的步骤如下:
(1)编后序列组成的遍历记录中,如果某车组编号比其后的车组编号大,则从序列中去除该车组。
(2)选出元素最多的编后序列:设还有h个序列需要选择,假如元素最多且没有相同元素的编后序列有l组,当l≤h,l个序列全部入选作为下落列,同时下一步还需选出序列为h-l个;当l>h从l组序列中组合选出h组序列,作为并列方案。如果元素最多的编后序列中有d个序列含有相同元素,则这d个序列作为并列备选方案。
(3)上一步选出的序列里所有元素在其他组序列中去除。
(4)除了完整可选组以外,选出序列里有两个以上可选组,则保留车组数目最多的可选组车组,其他不完整可选组去除。
(5)重复步骤(2)-(4),直到选出n-1组序列,将选出序列之外的车组合并为暂合列。
F、评价得到的几组下落备选方案,找出最优方案。
本发明的一个特征是,在二叉树生成过程中,利用二叉树的有序性一定程度上对下落序列进行了初步优选。针对编组调车的特点建立了特有的二叉树搜索过程,独创性地建立从二叉树遍历结果得到调车方案的规则;
本发明的另一个特征是,不同于“统筹对口调车法”利用调车表进行调车,利用二叉树有序性及利于搜索的特点,能快速高效找到车组下落合并方案,且产生的方案比起“统筹对口调车法”调车方案有组需要选择来看数量少,却能达到相同的优化目标,实现减少调车钩、提高调车机车使用效率、减少列车在编组站停留时间,从而节约经济成本、加快铁路系统货物周转的目的。
本发明的另一个特征是,对比传统方法需要选择方案多,方案选择上依赖于大量专家经验,选择的方案越多,计算机实现越困难,且需要长期存储大量常用方案的问题,本发明选择方案数少,克服了传统方法的以上缺点,利于计算机实现自动编制调车计划,克服人工操作对调度员记忆力和经验依赖程度高的缺点,降低工人劳动强度,加速铁路系统的信息化进程。
本发明的另一个特征是,在计算机实现列车收编时,分解的暂合列少,降低了收编的复杂性,利于计算机实现自动编制调车钩计划。
本发明的另一个特征是,当线路受限时,传统方法需要至少k+1条线路,而本发明在只要调车线路大于2条的情况下都可适用,可灵活调整方案,更适用于情况复杂多变的实际铁路系统。
附图说明
图1实例一建立的二叉树;
图2遍历二叉树流程图;
图3实例二建立的二叉树。
具体实施方法
实施例1:
首先假设可用调车轨道数n=4,一辆车列的初始排列顺序为
4 2 5 3 1 2 4 4 6 2 7 7 5 6 1 8 6
编组目标为:
1 1 2 2 2 3 4 4 4 5 5 6 6 6 7 7 8
A、首先将车组重新编号。从左侧开始,找到原始编号为1的车组重新编号为1,再向右找原始编号为1的车组,将其递增地重新编号为2;当所有原始编号为1的车组都已找到,再从车列最左侧开始找出所有原始编号为2的车组,按相同的方法,从左至右依次递增重新编号;依此类推,直到所有的车组重新编号。得到的编号结果如下:
原始序列:4 2 5 3 1 2 4 4 6 2 7 7 5 6 1 8 6
编后序列:7 3 10 6 1 4 8 9 12 5 15 16 11 13 2 17 14
B、确定编后序列中每个车组的后续可选组。对于原始编号为m的车组,其后续可选组是指原始编号车列中编号同为m以及所有编号为m+1的车组。
例如:编后序列中
7的后续可选组为
3的后续可选组为
C、建立二叉树。根据重新编号后的车列建立二叉树,车列最左侧车组做为根结点,依次从左到右,编号比根结点大的车组作为其右子树的根结点,编号比根结点小的作为其左子树的根结点,直到最右端车组也编入二叉树结束。建立的二叉树如图1所示。
D、按图2所示流程图,搜索二叉树,得到遍历记录如下:
编后序列 对应的原始序列
1、2 1、1
3、6、4、5 2、3、2、2
7、10、8、9 4、5、4、4
7、10、12、11 4、5、6、5
7、10、12、15、16、17 4、5、6、7、7、8
7、10、12、15、13、14 4、5、6、7、6、6
E、由步骤D生成的遍历记录里选出下落备选方案。可用轨道数为4,则选出3个最优下落序列。步骤如下:
(1)编后序列中,如果某车组编号比其后的车组编号大,则去除
1、2
3、4、5
7、8、9
7、10、11
7、10、12、15、16、17
7、10、12、13、14
(2)选出编后序列7、10、12、15、16、17;
(3)将选出的编后序列的车组在其他序列中去除
1、2
3、4、5
8、9
11
7、10、12、15、16、17
13、14
(4)7、10、12、15、16、17有两个不完整可选组,删去7、10得:
1、2
3、4、5
8、9
11
12、15、16、17
13、14
(5)第一次得到的选出序列为12、15、16、17,接着选出序列3、4、5,最后一组中1、2和8、9以及13、14都可选。余下车组作为暂合列。则有三组方案可选(原始序列):
第一组
6、7、7、8
2、2、2
1、1
4、5、3、4、4、5、6、6
第二组
6、7、7、8
2、2、2
4、4
4、5、3、1、5、6、1、6
第三组
6、7、7、8
2、2、2
6、6
4、5、3、1、4、4、5、1
F、评价备选方案,确定最优方案。
选择调车方案时考虑的因素主要有:
a、邻组的数量
如果待编车列中的相邻车组包含在同一列内,则分解待编车列时,相邻车组可作为一个车组溜放。因而,每利用一个邻组,就可节省一个溜放钩。
b、暂合列内后续可选组的组别数
从左至右在同一可选组里的相邻车列编入一组,如果原始车列两个编号不同的车列已在一组中,则之后在遇到这两个编号的相邻车组不得再编入一组。完整可选组可与其左右相邻可选组并为一组,暂合列内不同的组别决定了溜放钩的次数,组别越多,溜放钩越多。
c、暂合列内可对口的组别
暂合列内可对口的组别包括上线可对口组和暂合列可对口组。上线可对口组指暂合列里的组在上线有可对口列;暂合列可对口组指在上线没有可对口列,但是暂合列左端有可对口的组别。当暂合列对口空闲组的数目大于1,则意味着暂合列要重复分解,则溜放次数将增加。
d、端组
分车列端组和暂合列端组。待编车列最右端的车组称为车列端组。在调车方案里,若车列端组下落在暂合列,则分解待编车列时可不溜出该车组,直接连挂暂合列,节省一钩。暂合列最右端的车组为暂合列端组。在调车方案中,如果重复分解该暂合列时,其端组向上线分解,则可不溜出,由机车带动连挂上线车组,节省一个溜放钩。
e、坐底
分待编车列坐底和暂合列坐底。在分解待编车列时,其前端车组可以停留在原线路不牵出,称为待编车列坐底。车列坐底可节省一个溜放钩。在分解暂合列时,如果其前端车组对口线路空闲,该车组也可以停留在原线路不牵出,称为暂合列坐底,也可节省一个溜放钩。
选择最优方案的判据如下:
由于方案一的评价分值最高,则第一组方案最优。
经过列车分解暂合列的收编过程,最终车列完成编组目标,验证第一组方案的确是最优,验证结果如下:
方案 | 溜放钩 | 连挂钩 | 总钩数 |
一 | 14 | 5 | 19 |
二 | 16 | 5 | 21 |
三 | 22 | 6 | 28 |
相较“统筹对口法”中p=5,实例一需要组方案选择,本发明明显减少了方案选择的复杂性,并且得到了相同的最优方案。本发明明显减少了方案选择的复杂性,并且得到了相同的最优方案。假设可用调车轨道只有3条,本发明则可相应调整为选出两个序列,而“统筹对口法”至少需要4条线路,不再适用。
实施例2:
首先假设可用调车轨道数n=4,一辆车列的初始排列顺序为
5 1 7 2 4 4 5 7 3 6 2 5
编组目标为:
1 2 2 3 4 4 5 5 5 6 7 7
A、首先将车组重新编号。
原始序列:5 1 7 2 4 4 5 7 3 6 2 5
编后序列:7 1 11 2 5 6 8 12 4 10 3 9
B、确定每个车组的后续可选组。例如,编后序列中
2的后续可选组为
C、建立二叉树,如图3所示。
D、按图2所示流程图,搜索二叉树,得到调车可选序列如下:
编后序列 对应的原始序列
1、2、4、3 1、2、3、2
5、6 4、4
7、8、10、9 5、5、6、5
11、12 7、7
E、由步骤D生成的记录得到下落备选方案。可用轨道数为4,则选出3个最优下落序列。步骤如下:
(1)编后序列中,如果某车组编号比其后车组编号大,则去除
1、2、3
5、6
1、2
7、8、9
11、12
(2)选出编后序列1、2、3;
(3)将选出的编后序列车组在其他序列中去除;
1、2、3
5、6
7、8、9
11、12
(4)选出序列中没有超过两个不完整可选组;
(5)选1、2、3为第一个下落列,再选出序列7、8、9,最后一组5、6和11、12都可选。余下车组作为暂合列。则有二组方案可选(原始序列):
第一组
1、2、2
5、5、5
4、4
7、7、3、6
第二组
1、2、2
5、5、5
7、7
4、4、3、6
F、评价方案,得出最优方案。
根据以上评判规则可知,两组方案一样都可选。
经过列车分解暂合列的收编过程,列车完成编组目标,验证得两组方案的钩数的确相同,并且达到最优目标,结果如下:
方案 | 溜放钩 | 连挂钩 | 总钩数 |
一 | 12 | 5 | 17 |
二 | 12 | 5 | 17 |
Claims (1)
1.一种铁路编组调车方法,其特征在于包括以下步骤:
A、车组重新编号假定编组摘挂列车的牵出线在调车场的右侧,则从左侧开始,找到原始编号为1的车组重新编号为1,再向右找原始编号为1的车组,将其递增地重新编号为2;当所有原始编号为1的车组都已找到,再从车列最左侧开始找出所有原始编号为2的车组,按相同的方法,从左至右依次递增重新编号;依此类推,直到所有的车组重新编号;
B、确定重编后序列中每个车组的后续可选组设某车组的原始编号为m,其后续可选组是指原始编号车列中编号同为m以及所有编号为m+1的车组;
C、建立二叉树根据重新编号后的车列建立二叉树,车列最左侧车组做为二叉树根结点,其相邻右侧车组编号比根结点大,则右侧车组作为其右子树的根结点,否则作为其左子树的根结点;从左至右,依次拿下一个相邻右侧车组的编号与二叉树中的结点按从上至下的顺序逐层进行比较,若待比较车组的编号比所遇二叉树结点的数值小则落入相应结点的左子树内,反之,落入该结点的右子树内,直至比较到二叉树的最底层,当最右端车组也编入二叉树结束;
D、遍历二叉树按先根次序遍历二叉树,生成一系列由车组后续可选组组成的遍历记录,具体步骤如下:
(1)二叉树遍历从根结点开始,先将根结点入栈;
(2)按先根结点——接着左子树——再右子树的先根次序搜索下一个新结点;
(3)将搜索到的车组入栈,若新搜索到结点对应的车组为已存在栈的栈内元素的后续可选组则入该栈,否则建立新栈,将该车组入新栈;
(4)如果入栈的结点为树叶结点,将所有栈内元素大于1的栈记录下来,否则返回步骤(2);
(5)若二叉树结点没遍历完,则按先根次序遍历,搜索到下一个新结点,将新结点与其根结点之间搜索到的车组分别从其所在栈中出栈,销毁空栈,并返回步骤(3)将新结点入栈;
(6)所有结点已遍历则结束;
E、由步骤D生成的遍历记录得到车列下落备选方案当可用轨道为n时,选出n-1个下落栈序列,剩下车组组成暂合列,确定备选方案的步骤如下:
(1)编后序列组成的遍历记录中,如果某车组编号比其后的车组编号大,则从序列中去除该车组;
(2)选出元素最多的编后序列:设还有h个序列需要选择,假如元素最多且没有相同元素的编后序列有l组,当l≤h,l个序列全部入选作为下落列,同时下一步还需选出序列为h-l个;当l>h从l组序列中组合选出h组序列,作为并列方案;如果元素最多的编后序列中有d个序列含有相同元素,则这d个序列作为并列备选方案;
(3)上一步选出的序列里所有元素在其他组序列中去除;
(4)除了完整可选组以外,选出序列里有两个以上可选组,则保留车组数目最多的可选组车组,其他不完整可选组去除;
(5)重复步骤(2)-(4),直到选出n-1组序列,将选出序列之外的车组合并为暂合列;
F、评价得到的几组下落备选方案,找出最优方案。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20101215 |