CN103366262B - 一种铁路运输物流智能调度系统及其调度计划生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁路运输物流智能调度系统及其调度计划生成方法。系统由智能调度计算机、物流管理计算机、信号系统计算机、物流管理服务器、物流管理数据库、ERP接口数据库、铁路机车安控系统组成，功能由调度计划条件生成模块、调度状态空间搜索模块、调度计划生成模块、调度计划筛选模块等四部分组成。智能调度计算机、物流管理计算机、物流管理服务器、物流管理数据库、ERP接口数据库等计算机与服务器之间通过以太网通信，智能调度计算机与信号系统计算机之间采用RS232通讯，智能调度计算机与铁路机车安控系统通过工业无线网络通讯。本发明可对工业铁路运输过程中的车辆实现智能调度。

Description

一种铁路运输物流智能调度系统及其调度计划生成方法

技术领域

本发明涉及计算机技术、网络与通信、数据仓库、智能信息处理等多种理论与技术，主要应用于工业铁路运输物流的智能调度。

背景技术

当前，铁路运输是大型企业内部运输的重要形式。铁路运输调度作业计划(也称为行车作业计划、调车作业计划)制定的好坏直接关系到车站设备是否得到综合有效利用，关系到是否能全面高效地完成运输生产任务，保证规范作业安全生产，从而影响到企业的生产、经营和管理效率。

调度作业计划的编制要考虑到许多复杂因素，如车流的有效接续，调机及到发线的合理使用，机车作业时间，线路的长短等，作为一个调度计划员，尽管可能经验丰富，但是仍有可能存在疏忽和考虑不周的情况。更为重要一点，在站场规模较大且时间性要求较高的情况下涉及时间、距离、优先级等数据，人工很难在短时间内进行精确计算并给出最优的调度方案。

同时，作为事故多发领域，安全生产对于铁路运输尤为重要，所有铁路运输部门都制定了详尽的作业规范以保障运输安全。除了提高人员素质外，以技术手段保证这些作业规范的严格落实也是及其重要的。

目前编制调度作业计划的优秀的调度人员也已经成为企业的稀缺资源，需要长期培训与实践训练。

因此为了提高调度计划的编制质量、节约资源、提高生产调度的效率、保障作业安全，研究实现企业铁路智能调度作业计划系统是极其有意义的。

目前在国内工业铁路运输领域中的关于调度方面的研究多集中在信号控制与物流跟踪方面，在调度作业计划智能编排方面尚无成功技术。

发明内容

本发明为解决上述工业铁路运输物流智能调度问题，提供了一种铁路运输调度作业计划的智能编制方法，本技术通过编组状态空间搜索、状态仿真、智能推理、最优路径搜索等算法完成铁路运输调度作业计划的智能编排并最终实现工业铁路运输调度的自动化。保证了调度作业计划的编制质量，提高了编制效率，规范了运输安全生产作业。

本发明的技术方案如下：

一种铁路运输物流智能调度系统，工业铁路运输物流智能调度系统由智能调度计算机、物流管理计算机、信号系统计算机、物流管理服务器、物流管理数据库、ERP接口数据库、铁路机车安控系统组成；所述智能调度计算机与信号系统计算机之间通过RS232通讯线连接，智能调度计算机、物流管理计算机、物流管理服务器、物流管理数据库、ERP接口数据库等各计算机与服务器之间通过以太网通讯线连接，智能调度计算机与铁路机车安控系统通过无线通讯方式连接。

铁路运输物流智能调度系统，调度运算过程在所述智能调度计算机中实现，由调度计划条件生成模块、编组调度状态空间搜索模块、调度计划生成模块、调度计划筛选模块组成。

铁路运输物流智能调度系统的调车计划生成方法，由智能调度计算机生成铁路运输行车作业计划，行车作业计划执行方式如下：将调度计划条件生成模块生成的铁路运输行车作业计划发送到信号系统计算机，由编组调度状态空间搜索模块和调度计划生成模块、调度计划筛选模块根据接收到的铁路运输行车作业计划自动选排进路，开放进路，并根据车辆的行驶、到达情况自动实现清沟确认，并将确认信息反馈到智能调度计算机。

铁路运输物流智能调度系统的调车计划生成方法，调度计划条件生成模块的处理方法是：将所有调度需求转化为三种调度计划条件：第一种是要车(即摘车)条件；第二种是送车(即挂车)条件；第三种是既有要车条件又有送车条件；

①要车条件是某一条或多条股道需要车辆，以及车辆的类型与数量，形式如{(R_i，T_ij，n_ij)∣i，j＝1，2……}；R_i为股道编号，T_ij为车辆类型，可以为空，n_ij为该种车辆的数量，可以为空，当T_ij或n_ij为空时表示不指定车辆类型或数量，由系统自动判断；每一个股道下各种车辆是按由左到右排序的，各股道之间没有顺序。

②送车条件是某一条或多条股道将车辆送走，以及需送走车辆的类型与数量；形式如{(R_i，T_ij，n_ij)∣i，j＝1，2……}或者{t_i∣i＝1，2……}；R_i为股道编号，T_ij为车辆类型，可以为空，n_ij为该种车辆的数量，可以为空，t_i为车辆编号；当T_ij，n_ij为空时表示挂走该股道上的全部车辆，当仅n_ij为空时表示挂走该股道上该种车辆类型的全部车辆；各股道或车辆之间均没有顺序。

调车计划生成方法，编组调度状态空间搜索模块的处理方法是：首先根据调车计划条件生成所有可能的挂车车组组合列表；并对挂车车组组合列表中的每一个车组组合进行全排列；然后再对每一个车组排列进行合法性筛选；再对合法的车组排列中的临近车组进行合并；经过以上处理的车组排列的合集即为编组调度状态空间。

调车计划生成方法，所述挂车车组组合列表生成方法如下：

①根据调度计划条件确定本次调度任务的各车辆类型的最大挂车数量，确定方法为其中N_j为本次调度任务中车辆类型j的最大挂车数量，n_ij为要车条件中车辆类型j在R_i股道上的数量；m_ij为送车条件中车辆类型j在R_i股道上的数量；

②搜索符合条件的车组组合，搜索要求：

a)送车条件中指定股道上指定车辆类型与车数的车组必须放入每一个车组组合中；

b)车组组合中每一个车辆类型的所有车组的车辆数量之和等于Nj；

c)每个车组组合中同一个车辆类型的所有车组中，最多只允许一个车组的车组包含的车辆数不等于挂车辆数，也就是说一个车辆类型只允许拆开一个车组；

d)要能覆盖所有可能的车组组合方式。

调车计划生成方法，调度计划生成模块的处理方法是：采用挂车驱动、摘车引导、以挂定摘的方法，对编组调度状态空间中的每一个车组排列进行车组排列分段，以确定摘车点，分别按作业方向为“左”或“右”各生成一单调度计划，在两个方向的处理中分别顺序处理车组排列中的车组与摘车点，处理方法如下：判断车组的作业方向侧是否存在障碍车，若存在则插入障碍车处理操作；对应车组排列中的每一个车组生成挂车计划，每生成一勾挂车计划就对此前已生成的障碍车计划和挂车计划进行仿真执行，修改站场状态；对应摘车点按照摘车车辆类型与数量生成摘车作业计划，同样每生成一勾摘车计划就对此前已生成的摘车计划进行仿真执行，修改站场状态；最后在以上生成的作业计划中每两勾作业计划之间插入需要的通过计划。

调车计划生成方法，调度计划筛选模块的处理方法是：对权利要求8生成的每一单计划计算调度代价其中Gi表示该单计划的总勾数，表示所有计划的勾数平均值，Ri表示该单计划执行后站场上空闲股道数相比执行前减少的空闲股道数，表示所有计划的执行前相比执行后减少的股道数的平均值，Li表示该单计划的路径总距离，表示所有计划的路径距离的平均值，W_G、W_R、W_L分别为勾数权值、空闲股道权值、路径距离权值，为常数；以调度代价最小为筛选调度计划的依据，选择Ci最小的计划为最佳调度作业计划。

调度计划生成方法，车组排列分段的处理方法是：预先扫描车组排列中的车组，计算其目的区域，对车辆类型与目的区域进行分类，生成如下数据{(S_i，T_ij，n_ij)∣i，j＝1，2……}，表示在S_i区域需要摘T_j车辆类型n_ij辆车；在每一个挂车车组后，求该车组与前面所有未摘车量的合集，判断该合集中每一个车辆类型是否有需要摘到本区域的足够数量的车，即是否小于n_ij)；若满足就插入摘车操作点，其数据内容如下{(S_i，T_ij，n_ij)∣i，j＝1，2……}，表示要在S_i区域摘T_j车辆类型n_ij辆车；然后判断车组排列中下一个车组是否在另一个区域，若在另一个区域，则改变区域号，再进行上一步的判断与插入摘车点的操作。

调度计划生成方法，所述的障碍车处理操作方法是：

①根据本单作业的作业方向，判断待处理车组在所处股道上的作业方向侧是否存在其它车辆，若存在，则将这些车辆全部做为障碍车；

②在本区域按以下顺序查找障碍车目的股道：同一作业方向最外侧车辆与障碍车最里侧的车辆的车辆类型相同的股道、有车股道、空股道，、要求查找的股道的剩余有效长度大于障碍车所有车辆长度的股道；找到一种类型的股道后就不再查找下一种类型的股道；若存在两条以上的股道，则按以下顺序筛选：调车线、站线、正线、到发线、存车线、地磅线；若仍存在两条以上的股道，则按距离障碍车的路径长短进行筛选；最终选择出一条股道作为障碍车目的股道；

③插入2勾障碍车调离计划，第1勾：股道号Rid、作业方式W、作业车辆数Tn、作业方向Wd，其中Rid为障碍车所在股道的编号，W＝“+”，Tn为障碍车的车辆数，Wd＝障碍车在股道的方向侧；第2勾：股道号Rid、作业方式W、作业车辆数Tn、作业方向Wd，其中Rid为障碍车目的股道的编号，W＝“-”，Tn为障碍车的车辆数，Wd同“第1勾”。

调度计划生成方法，根据车组排列中的车组生成挂车计划的方法是：对应车组排列中的每一个车组生成一勾挂车计划，形式如下：股道号Rid、作业方式W、作业车辆数Tn、作业方向Wd，其中Rid为车组所在股道的编号，W＝“+”，Tn为车组的挂车辆数，Wd为本单作业的作业方向。

调度计划生成方法，所述摘车作业计划生成方法对车列数据进行如下处理：

①判断车列尾部的车辆的目的股道是否满足摘车条件，若满足就生成摘车作业计划，形式如下：股道号Rid、作业方式W、作业车辆数Tn、作业方向Wd，其中Rid为车列尾部车辆的目的股道的编号，W＝“-”，Tn为车列尾部具有相同目的股道的连续车辆数，且此数量要小于目的股道的剩余容车数，Wd按如下原则确定：若目的股道为有车股道，则Wd＝车头在车列中的方向；若目的股道为空股道，则Wd根据车列进入目的股道的最短路径的方向确定；

②若不满足就查找最近的空闲的非尽头线，插入二勾计划，实现车头调转，第1勾：股道号Rid、作业方式W、作业车辆数Tn，作业方向Wd，其中Rid为最近的空闲非尽头线的股道编号，W＝“-”，Tn为车列中所有车辆数，Wd根据车列进入Rid的最短路径的方向确定；第2勾：股道号Rid、作业方式W、作业车辆数Tn、作业方向Wd，其中Rid同第1勾，W＝“+”，Tn同第1勾，Wd为车头在车列中原来方向的反方向；

③然后再转①，若从②转①后，车列尾部车辆的目的股道仍不满足摘车条件，则返回摘车失败。

13、根据权利要求7所述的调度计划生成模块，其特征在于：通过计划生成方法是：

①逐勾处理每一勾调度作业计划，以上一勾计划作业股道的作业方向侧的信号机为始端信号机，以下一勾计划作业股道的作业方向侧的信号机为终端信号机，进行路径搜索；

②特别地，当上一勾作业股道为空线时增加一次搜索：以上一勾计划作业股道的作业方向的另一侧信号机为始端信号机，以下一勾计划作业股道的作业方向侧的信号机为终端信号机，进行路径搜索；

③将两次搜索的路径长度进行比较，选择短的路径；查看搜索到的路径，若路径中包括停放线股道，则按路径中停放线的顺序依次在上一勾计划与下一勾作业计划之间插入通过计划，形式如下：股道号Rid、作业方式W，其中Rid为路径中的停放线股道编号，W＝“○”。

本发明的有益技术效果是：本发明专利综合运用计算机、网络、数据仓库、人工智能与智能信息处理等理论与技术，依据企业生产作业计划信息并结合铁路站场情况、车流物流情况、相关作业单位的各控制、管理系统反馈的实时信息，通过编组状态空间搜索、状态仿真、智能推理、最优路径搜索等算法完成铁路运输调度作业计划的智能编排并最终实现工业铁路运输调度的自动化。保证了调度作业计划的编制质量，提高了编制效率，规范了运输安全生产作业，同时也减轻了调度人员工作强度，并降低了对人员的要求。

附图说明

图1是本发明的总体结构图。

图2是车辆位置跟踪示意图。

图3是本发明的功能模块结构示意图。

具体实施方式

参见图1、图2和图3所示。

工业铁路运输物流智能调度系统，系统由智能调度计算机(1)、物流管理计算机(2)、信号系统计算机(调度集中计算机或联锁计算机)(3)、物流管理服务器(4)、物流管理数据库(5)、ERP接口数据库(6)、铁路机车安控系统(7)组成，智能调度计算机(1)与信号系统计算机(3)之间通过通讯线连接采用RS232通讯，智能调度计算机(1)、物流管理计算机(2)、物流管理服务器(4)、物流管理数据库(5)、ERP接口数据库(6)等各计算机与服务器之间通过以太网通讯线连接，智能调度计算机(1)与铁路机车安控系统(7)通过无线通讯连接。

工业铁路智能调度方法主要由调度计划条件生成模块、调度计划生成模块、调度状态空间搜索模块、调度计划筛选模块等部分组成。

其中智能调度计算机结合物流管理数据库的现车与物流信息、ERP接口数据库的各装卸进度信息、库房料场的信息以及信号系统计算机的作业计划完成信息自动生成调度作业计划，经过筛选后，传送给信号系统计算机和铁路机车安控系统；物流管理计算机负责进出厂作业、装卸车作业、基础数据维护、运输生产计划维护、统计、查询等；物流管理服务器负责对车流与物流的跟踪；信号系统计算机负责按照智能调度计算机生成的调度作业计划开放进路，执行调度作业计划，并将执行结果反馈给物流管理服务器；铁路机车安控系统接受智能调度计算机生成的调度作业计划，并将其传送给机车司机与调车员，指导其进行作业，同时将机车安控系统计算的车列长度信息传送给智能调度计算机用于复核实际作业情况是否与调度作业计划相符。

工业铁路调度作业计划自动生成是由智能调度计算机实现的，由调度计划条件生成模块、调度状态空间搜索模块、调度计划生成模块、调度计划筛选模块等部分组成。

智能调度计算机生成的铁路运输调度作业行车作业计划(含列车作业计划与调车作业计划)的形式如下：{作业计划号Pid，机车号Lid，(计划勾号Wid，股道号Rid，作业方式W，作业车辆数Tn，作业方向Wd，摘勾方向Pd)，(计划勾号Wid，股道号Rid，作业方式W，作业车辆数Tn，作业方向Wd，摘勾方向Pd)……}。其中作业方式W包括3种：“+”为挂车作业，表示要挂车辆到机车上；“-”为摘车作业，表示要将机车上的车辆摘下到股道上；“○”为通过作业，表示车列要通过股道。作业方向Wd表示车列进入股道的方向，有两个方向，分别定义为“左”和“右”。摘勾方向Pd表示从机车的哪一边摘车，这只有在机车两边均挂有车辆并且作业股道为空股道的情况下才有效，有两个方向，分别定义为“左”和“右”。

系统提供了两种作业模式，一种是自动触发生成调度作业计划；一种是人工指定条件生成调度作业计划。对于自动触发模式，系统自动搜索三种触发条件，分别是：①装卸完成信息；②上一单作业计划是否完成；③小运转发车时间到。当搜索到这三种条件之一时，就启动调度作业计划生成程序，在站场内搜索需要挂走的车辆和需要要车的股道。并进一步生成调度作业计划。对于人工指定条件的模式，系统提供了相关界面供操作人员输入要车条件和送车条件。系统根据这些条件生成调度作业计划。

调度计划条件生成模块将所有的调度需求转化为三种调度计划条件：一种是要车(即摘车)条件；一种是送车(即挂车)条件；第三种是既有要车条件又有送车条件。其中：

(1)其中要车条件：是指生成的条件是某一条或多条股道需要车辆，及车辆的类型与数量。指定以下条件的一个或多个：需要车辆的股道，股道所需的车辆类型及各种车辆的数量，各种车辆的顺序。形式如下：

{(Ri，Tij，nij)∣i，j＝1，2……}

其中Ri为股道编号；Tij为车辆类型，可以为空；nij为该种车辆的数量，可以为空。当Tij或nij为空时表示不指定车辆类型或数量，由系统自动判断。

每一个股道下各种车辆是按由左到右排序的。各股道之间没有顺序。

(2)其中送车条件：是指生成的条件是某一条或多条股道将车辆送走，及需送走车辆的类型与数量。有两种指定方式，一种为指定车辆位置与车辆类型；一种为指定车号。

方式一：指定以下条件的一个或多个：需要挂走车辆的股道，挂走车辆的类型及各种车辆的数量。形式如下：

{(Ri，Tij，nij)∣i，j＝1，2……}

其中Ri为股道编号；Tij为车辆类型，可以为空；nij为该种车辆的数量，可以为空。当Tij，nij为空时表示挂走该股道上的全部车辆；当仅nij为空时表示挂走该股道上该种车辆类型的全部车辆。

各股道或车辆之间均没有顺序。

方式二：指定车号，形式如下：

{ti∣i＝1，2……}

其中ti为车辆编号。车辆之间没有顺序。

编组调度状态空间搜索模块是在调度计划条件生成模块的基础上对所有相关车组进行所有可能的调度顺序排列，以此排列作为编组调度状态空间。其处理方法是：首先根据调车计划条件生成所有可能的挂车车组组合列表；然后对挂车车组组合列表中的每一个车组组合进行车组的全排列；然后再对每一个车组排列进行合法性筛选；再对合法的车组排列中的临近车组进行合并。经过以上处理的车组排列的合集即为编组调度状态空间。

其中在进行挂车车组组合列表生成时，其处理方法如下：

(1)根据调度计划条件确定本次调度任务的各车辆类型的最大挂车数量。确定方法：

$Nj=MAX(\underset{i}{\Σ}{n}_{ij},\underset{i}{\Σ}{m}_{ij})$

其中Nj为本次调度任务中车辆类型j的最大挂车数量，n_ij为要车条件中车辆类型j在Ri股道上的数量；m_ij为送车条件中车辆类型j在Ri股道上的数量。

(2)符合条件的车组组合搜索。搜索要求

送车条件中指定股道上指定车辆类型与车数的车组必须放入每一个车组组合中。

车组组合中每一个车辆类型的所有车组的车辆数量之和等于Nj。

每个车组组合中同一个车辆类型的所有车组中，最多只允许一个车组的车组包含的车辆数不等于挂车辆数，也就是说一个车辆类型只允许拆开一个车组。

要能覆盖所有可能的车组组合方式。

(3)车组的数据结构

每个车组包括以下数据项：

车组序号

位置类型：股道/机车

位置：股道编号或机车编号

车组包含的车辆数

挂车辆数

起始序号。指在该股道上或车头上的序号。

车辆类型：由以下数据项综合决定：车型、品名、局车/厂车、收货单位名称、空车类型。

车辆序号列表。

(4)车组组合的数据结构

车组组合是车组的列表，各车组之间没有顺序关系。

(5)车组排列的数据结构

车组排列是车组的有序列表，各车组之间有顺序关系。

调度计划生成模块根据前述生成的编组调度状态空间采用“挂车驱动，摘车引导，以挂定摘的方法”进行调度作业计划生成，其处理方法是：对编组调度状态空间中的每一个车组排列进行排列分段，以确定摘车点(即插入摘车计划的位置)；分别按作业方向为“左”或“右”各生成一单调度计划，在两个方向的处理中分别顺序处理车组排列中的车组与摘车点：判断车组的作业方向侧(即前述的“左”或“右”)是否存在障碍车，若存在则插入障碍车处理操作；对应车组排列中的每一个车组生成一勾挂车计划；每生成一勾挂车计划就对此前已生成的障碍车计划和挂车计划进行仿真执行，修改站场状态；对应摘车点按照摘车点的摘车车辆类型与数量生成摘车作业计划；最后在以上生成的作业计划中每两勾作业计划之间插入需要的通过计划。

对于所述的车组排列分段方法，其处理方法是：预先扫描车组排列中的车组，计算其目的区域，对其车辆类型与其目的区域进行分类，生成如下数据{(Si，Tij，nij)∣i，j＝1，2……}，表示在Si区域需要摘Tj车辆类型nij辆车；在每一个挂车车组后，求该车组与前面所有未摘车量的合集，判断该合集中每一个车辆类型是否有需要摘到本区域的足够数量的车(即是否小于nij)，若满足就插入摘车操作点，其数据内容如下{(Si，Tij，nij)∣i，j＝1，2……}，表示要在Si区域摘Tj车辆类型nij辆车；然后判断车组排列中下一个车组是否在另一个区域，若在另一个区域，则改变区域号，再进行上一步的判断与插入摘车点的操作。

在调度计划生成模块中还需要实现对障碍车的处理。所述的障碍车处理模块，其处理方法是：①根据本单作业的作业方向，判断待处理车组在所处股道上的作业方向侧是否存在其它车辆，若存在，则将这些车辆全部做为障碍车；②在本区域按以下顺序查找障碍车目的股道：同一作业方向最外侧车辆与障碍车最里侧的车辆的车辆类型相同的股道；有车股道；空股道。要求查找的股道的剩余有效长>障碍车所有车辆长度的股道。找到一种类型的股道后就不再查找下一种类型的股道。若存在两条以上的股道，则按以下顺序原则筛选：调车线、站线、正线、到发线、存车线、地磅线。若仍存在两条以上的股道，则按距离障碍车的路径长短进行筛选。最终选择出一条股道作为障碍车目的股道；③插入2勾障碍车调离计划：

第1勾：股道号Rid，作业方式W，作业车辆数Tn，作业方向Wd。

其中Rid为障碍车所在股道的编号，W＝“+”，Tn为障碍车的车辆数，Wd＝障碍车在股道的方向侧；。

第2勾：股道号Rid，作业方式W，作业车辆数Tn，作业方向Wd。

其中Rid为障碍车目的股道的编号，W＝“-”，Tn为障碍车的车辆数，Wd同“第1勾”(例外：对于障碍车目的股道为空股道的情况，由最短路径决定Wd)；。

在调度计划生成模块中可以直接根据车组排列中的车组生成挂车计划，其处理方法是：对应车组排列中的每一个车组生成一勾挂车计划，形式如下：

股道号Rid，作业方式W，作业车辆数Tn，作业方向Wd。

其中Rid为车组所在股道的编号，W＝“+”，Tn为车组的挂车辆数，Wd为本单作业的作业方向(“左”或“右”)。

在调度计划生成模块中所述的摘车作业计划生成，其处理方法是：对车列数据进行处理，①判断车列尾部的车辆的目的股道是否满足摘车条件，若满足就生成摘车作业计划，形式如下：

股道号Rid，作业方式W，作业车辆数Tn，作业方向Wd。

其中Rid为车列尾部车辆的目的股道的编号，W＝“-”，Tn为车列尾部具有相同目的股道的连续车辆数，且此数量要小于目的股道的剩余容车数，Wd按如下原则确定：若目的股道为有车股道，则Wd＝车头在车列中的方向；若目的股道为空股道；则Wd根据车列进入目的股道的最短路径的方向确定。

然后对该勾计划进行仿真。

②若不满足就查找最近的空闲的非尽头线；插入二勾计划，实现车头调转，形式如下：

第1勾：股道号Rid，作业方式W，作业车辆数Tn，作业方向Wd。

其中Rid为最近的空闲非尽头线的股道编号，W＝“-”，Tn为车列中所有车辆数，Wd根据车列进入Rid的最短路径的方向确定。

第2勾：股道号Rid，作业方式W，作业车辆数Tn，作业方向Wd。

其中Rid同第1勾，W＝“+”，Tn同第1勾，Wd为车头在车列中原来方向的反方向。

然后对该2勾计划进行仿真。然后转①。

③若从②转①后，车列尾部车辆的目的股道仍不满足摘车条件，则返回摘车失败。

在调度计划生成模块中还需要对生成的调度作业计划进行仿真，以便根据仿真后后的站场继续进行下一步搜索。仿真的处理方法是：首先根据站场现车情况建立仿真现车数据，包括股道上的车辆和车列上的车辆，然后根据车组排列中的车组编号复制对应车组数据到仿真车组数据；对生成的调度作业计划在以上仿真现车数据中进行车辆位置跟踪运算；然后根据调度作业计划对车组排列中的车组位置进行跟踪，方法为：根据调度作业计划的股道号Rid、作业方式W、作业车辆数Tn、作业方向Wd搜索涉及的车组排列中未处理的车组，改变其位置与起始序号。

在调度计划生成模块中每一单调度作业计划生成的最后一步是在各勾计划之间补充通过计划。通过计划生成模块的处理方法是：逐勾处理每一勾调度作业计划：以上一勾计划作业股道的作业方向侧的信号机为始端信号机，以下一勾计划作业股道的作业方向侧的信号机为终端信号机，进行路径搜索。特别的当上一勾作业股道为空线时增加一次搜索：以上一勾计划作业股道的作业方向的另一侧信号机为始端信号机，以下一勾计划作业股道的作业方向侧的信号机为终端信号机，进行路径搜索，将本次搜索的路径与上一搜索的路径长度进行比较，选择短的路径。查看搜索到的路径，若路径中包括停放线股道，则按路径中停放线的顺序依次在上一勾计划与下一勾作业计划之间插入通过计划：股道号Rid、作业方式W。其中Rid为路径中的停放线股道编号，W＝“○”。

通过上面的调度作业计划生成模块会生成可能的很多单作业计划，需要通过调度计划筛选模块从这些计划中筛选出最适合的调度作业计划。调度计划筛选模块的处理方法是：以调度代价最为筛选调度计划的依据。对调度作业计划生成模块生成的每一单计划计算调度代价 $Ci=(Gi/\stackrel{\‾}{G})*W_G+(Ri/\stackrel{\‾}{R})*W_R+(Li/\stackrel{\‾}{L})*W_L$

其中Gi表示该单计划的总勾数；表示所有计划的勾数平均值；

Ri表示该单计划执行后站场上空闲股道数比执行前减少的空闲股道数；表示所有计划的执行前比执行后减少的股道数的平均值；

Li表示该单计划的路径总距离；表示所有计划的路径距离的平均值；

W_G、W_R、W_L分别为勾数权值、空闲股道权值、路径距离权值。为常数。

选择Ci最小的计划为最佳调度作业计划。

生成的最佳调度作业计划由系统显示给操作人员审查，如确定无误可以发送执行；如需修改，系统也提供了修改计划的界面，修改后的计划发送执行。

同时为了便于调度人员审查调度作业计划的合理性，系统还提供了仿真界面，可以对生成的计划进行仿真执行以观察计划执行后的站场是否符合作业要求以验证作业计划的正确性。

最后由智能调度计算机生成的铁路运输最佳调度作业计划可采用2种方式执行：一种是将生成的铁路运输行车作业计划发送到信号系统计算机，由信号系统计算机根据接收到的铁路运输行车作业计划自动选排进路，开放进路，并根据车辆的行驶、到达情况自动实现行车作业计划的清勾(一勾作业执行结束的确认)，并将清勾信息反馈到智能调度计算机；另一种是在智能调度计算机未与信号系统计算机连接的情况下，生成的铁路运输行车作业计划在智能调度计算机上由人工根据车辆的行驶、到达情况进行清勾。

Claims (10)

1.一种铁路运输物流智能调度系统的调车计划生成方法，所述系统由智能调度计算机、物流管理计算机、信号系统计算机、物流管理服务器、物流管理数据库、ERP接口数据库、铁路机车安控系统组成；所述智能调度计算机与信号系统计算机之间通过RS232通讯线连接，智能调度计算机、物流管理计算机、物流管理服务器、物流管理数据库、ERP接口数据库等各计算机与服务器之间通过以太网通讯线连接，智能调度计算机与铁路机车安控系统通过无线通讯方式连接；调度运算过程在所述智能调度计算机中实现，由调度计划条件生成模块、编组调度状态空间搜索模块、调度计划生成模块、调度计划筛选模块组成；其特征在于：由智能调度计算机生成铁路运输行车作业计划，行车作业计划执行方式如下：将调度计划条件生成模块生成的铁路运输行车作业计划发送到信号系统计算机，由编组调度状态空间搜索模块和调度计划生成模块、调度计划筛选模块根据接收到的铁路运输行车作业计划自动选排进路，开放进路，并根据车辆的行驶、到达情况自动实现清沟确认，并将确认信息反馈到智能调度计算机；调度计划条件生成模块的处理方法是：将所有调度需求转化为三种调度计划条件：第一种是要车条件；第二种是送车条件；第三种是既有要车条件又有送车条件；

①要车条件是某一条或多条股道需要车辆，以及车辆的类型与数量，形式如{(R_i，T_ij，n_ij)∣i，j＝1，2……}；R_i为股道编号，T_ij为车辆类型，可以为空，n_ij为该种车辆的数量，可以为空，当T_ij或n_ij为空时表示不指定车辆类型或数量，由系统自动判断；每一个股道下各种车辆是按由左到右排序的，各股道之间没有顺序；

②送车条件是某一条或多条股道将车辆送走，以及需送走车辆的类型与数量；形式如{(R_i，T_ij，n_ij)∣i，j＝1，2……}或者{t_i∣i＝1，2……}；R_i为股道编号，T_ij为车辆类型，可以为空，n_ij为该种车辆的数量，可以为空，t_i为车辆编号；当T_ij，n_ij为空时表示挂走该股道上的全部车辆，当仅n_ij为空时表示挂走该股道上该种车辆类型的全部车辆；各股道或车辆之间均没有顺序。

2.根据权利要求1所述的调车计划生成方法，其特征在于：编组调度状态空间搜索模块的处理方法是：首先根据调车计划条件生成所有可能的挂车车组组合列表；并对挂车车组组合列表中的每一个车组组合进行全排列；然后再对每一个车组排列进行合法性筛选；再对合法的车组排列中的临近车组进行合并；经过以上处理的车组排列的合集即为编组调度状态空间。

3.根据权利要求2所述的调车计划生成方法，挂车车组组合列表生成方法如下：

①根据调度计划条件确定本次调度任务的各车辆类型的最大挂车数量，确定方法为其中N_j为本次调度任务中车辆类型j的最大挂车数量，n_ij为要车条件中车辆类型j在R_i股道上的数量；m_ij为送车条件中车辆类型j在R_i股道上的数量；

②搜索符合条件的车组组合，搜索要求：

a)送车条件中指定股道上指定车辆类型与车数的车组必须放入每一个车组组合中；

b)车组组合中每一个车辆类型的所有车组的车辆数量之和等于Nj；

c)每个车组组合中同一个车辆类型的所有车组中，最多只允许一个车组的车组包含的车辆数不等于挂车辆数，也就是说一个车辆类型只允许拆开一个车组；

d)要能覆盖所有可能的车组组合方式。

4.根据权利要求1所述的调车计划生成方法，其特征在于：调度计划生成模块的处理方法是：采用挂车驱动、摘车引导、以挂定摘的方法，对编组调度状态空间中的每一个车组排列进行车组排列分段，以确定摘车点，分别按作业方向为“左”或“右”各生成一单调度计划，在两个方向的处理中分别顺序处理车组排列中的车组与摘车点，处理方法如下：判断车组的作业方向侧是否存在障碍车，若存在则插入障碍车处理操作；对应车组排列中的每一个车组生成挂车计划，每生成一勾挂车计划就对此前已生成的障碍车计划和挂车计划进行仿真执行，修改站场状态；对应摘车点按照摘车车辆类型与数量生成摘车作业计划，同样每生成一勾摘车计划就对此前已生成的摘车计划进行仿真执行，修改站场状态；最后在以上生成的作业计划中每两勾作业计划之间插入需要的通过计划。

5.根据权利要求1所述的调车计划生成方法，其特征在于：调度计划筛选模块的处理方法是：对生成的每一单计划计算调度代价其中Gi表示该单计划的总勾数，表示所有计划的勾数平均值，Ri表示该单计划执行后站场上空闲股道数相比执行前减少的空闲股道数，表示所有计划的执行前相比执行后减少的股道数的平均值，Li表示该单计划的路径总距离，表示所有计划的路径距离的平均值，W_G、W_R、W_L分别为勾数权值、空闲股道权值、路径距离权值，为常数；

以调度代价最小为筛选调度计划的依据，选择Ci最小的计划为最佳调度作业计划。

6.根据权利要求4所述的调度计划生成方法，其特征在于：车组排列分段的处理方法是：预先扫描车组排列中的车组，计算其目的区域，对车辆类型与目的区域进行分类，生成如下数据{(S_i，T_ij，n_ij)∣i，j＝1，2……}，表示在S_i区域需要摘T_j车辆类型n_ij辆车；在每一个挂车车组后，求该车组与前面所有未摘车量的合集，判断该合集中每一个车辆类型是否有需要摘到本区域的足够数量的车，即是否小于n_ij)；若满足就插入摘车操作点，其数据内容如下{(S_i，T_ij，n_ij)∣i，j＝1，2……}，表示要在S_i区域摘T_j车辆类型n_ij辆车；然后判断车组排列中下一个车组是否在另一个区域，若在另一个区域，则改变区域号，再进行上一步的判断与插入摘车点的操作。

7.根据权利要求4所述的调度计划生成方法，其特征在于：所述的障碍车处理操作方法是：

①根据本单作业的作业方向，判断待处理车组在所处股道上的作业方向侧是否存在其它车辆，若存在，则将这些车辆全部做为障碍车；

②在本区域按以下顺序查找障碍车目的股道：同一作业方向最外侧车辆与障碍车最里侧的车辆的车辆类型相同的股道、有车股道、空股道，要求查找的股道的剩余有效长度大于障碍车所有车辆长度的股道；找到一种类型的股道后就不再查找下一种类型的股道；若存在两条以上的股道，则按以下顺序筛选：调车线、站线、正线、到发线、存车线、地磅线；若仍存在两条以上的股道，则按距离障碍车的路径长短进行筛选；最终选择出一条股道作为障碍车目的股道；

③插入2勾障碍车调离计划，第1勾：股道号Rid、作业方式W、作业车辆数Tn、作业方向Wd，其中Rid为障碍车所在股道的编号，W＝“+”，Tn为障碍车的车辆数，Wd＝障碍车在股道的方向侧；第2勾：股道号Rid、作业方式W、作业车辆数Tn、作业方向Wd，其中Rid为障碍车目的股道的编号，W＝“-”，Tn为障碍车的车辆数，Wd同“第1勾”。

8.根据权利要求4所述的调度计划生成方法，其特征在于：根据车组排列中的车组生成挂车计划的方法是：对应车组排列中的每一个车组生成一勾挂车计划，形式如下：股道号Rid、作业方式W、作业车辆数Tn、作业方向Wd，其中Rid为车组所在股道的编号，W＝“+”，Tn为车组的挂车辆数，Wd为本单作业的作业方向。

9.根据权利要求4所述的调度计划生成方法，其特征在于：摘车作业计划生成方法对车列数据进行如下处理：

①判断车列尾部的车辆的目的股道是否满足摘车条件，若满足就生成摘车作业计划，形式如下：股道号Rid、作业方式W、作业车辆数Tn、作业方向Wd，其中Rid为车列尾部车辆的目的股道的编号，W＝“-”，Tn为车列尾部具有相同目的股道的连续车辆数，且此数量要小于目的股道的剩余容车数，Wd按如下原则确定：若目的股道为有车股道，则Wd＝车头在车列中的方向；若目的股道为空股道，则Wd根据车列进入目的股道的最短路径的方向确定；

②若不满足就查找最近的空闲的非尽头线，插入二勾计划，实现车头调转，第1勾：股道号Rid、作业方式W、作业车辆数Tn，作业方向Wd，其中Rid为最近的空闲非尽头线的股道编号，W＝“-”，Tn为车列中所有车辆数，Wd根据车列进入Rid的最短路径的方向确定；第2勾：股道号Rid、作业方式W、作业车辆数Tn、作业方向Wd，其中Rid同第1勾，W＝“+”，Tn同第1勾，Wd为车头在车列中原来方向的反方向；

③然后再转①，若从②转①后，车列尾部车辆的目的股道仍不满足摘车条件，则返回摘车失败。

10.根据权利要求4所述的调度计划生成方法，其特征在于：通过计划生成方法是：

①逐勾处理每一勾调度作业计划，以上一勾计划作业股道的作业方向侧的信号机为始端信号机，以下一勾计划作业股道的作业方向侧的信号机为终端信号机，进行路径搜索；

②特别地，当上一勾作业股道为空线时增加一次搜索：以上一勾计划作业股道的作业方向的另一侧信号机为始端信号机，以下一勾计划作业股道的作业方向侧的信号机为终端信号机，进行路径搜索；

③将两次搜索的路径长度进行比较，选择短的路径；查看搜索到的路径，若路径中包括停放线股道，则按路径中停放线的顺序依次在上一勾计划与下一勾作业计划之间插入通过计划，形式如下：股道号Rid、作业方式W，其中Rid为路径中的停放线股道编号，W＝“○”。