CN109063225A - 一种面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方法 - Google Patents

一种面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方法,该方法包括:铁路物流中心站平面布局初始化;仿真参数初始化;仿真实体及仿真事件表实例化;事件推演,更新系统状态及仿真时钟;仿真结束,输出仿真结果。本发明在仿真总体流程设计中充分考虑多货物功能区布局对列车走行进路及列车作业过程的影响。仿真方法采用面向对象的离散事件仿真系统仿真原理,将铁路物流中心站各物流作业过程处理为对应的离散事件,基于事件推演机制(NETA)实现物流作业过程的仿真;保证了列车作业过程仿真精度,为铁路物流中心站设计规划提供辅助决策支持。

Description

一种面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方法
技术领域
本发明涉及交通仿真技术领域,更具体地,涉及一种面向多货物 功能区铁路物流中心运营仿真方法。
背景技术
铁路物流中心指依托铁路、具有完善信息网络、具有为社会或企 业自身提供物流服务、功能健全、集聚辐射范围大和存储吞吐能力强 等功能的大型货运枢纽。
铁路物流中心以其货运设施齐全、物流服务功能强大、附加延伸 功能健全、经济效益好等特点在欧洲及美国的货运体系中发挥了重要 的作用。几年来,铁路货运市场传统“黑货”占绝对主体的形势发生 改变,高附加值货物如电子产品、小汽车、日用百货、快递包裹等货 物需求量迅速增长,要求铁路货运部门向社会提供高质量的货运服 务,铁路物流中心的建设运营被提升日程,成为我国铁路企业货运体 制改革中的一项关键内容。
铁路物流中心的建设成本十分巨大,需要对规划设计方案进行准 确评价和分析,但目前在铁路物流中心物流能力测算和评价过程中存 在诸多问题。一方面,由于铁路物流中心设施设备众多,物流作业十 分复杂,传统货运站场设计中所广泛采用的经验公式解析法预测误差 较大,难以适应现代铁路物流中心设计规划的需求,需要采用仿真手 段实现物流中心内部作业过程的重现,克服传统经验公式方法的不 足。另一方面,我国铁路物流中心包含多种类型的货物功能区,大大 增加了铁路物流中心内部铁路网结构和物流作业过程的复杂度,目前 已有的商业仿真软件难以针对物流中心内部的列车作业过程实现精确仿真,针对多货物功能区的铁路货运枢纽仿真方法有待改进。
因此,需要提供一种面向多货物功能区铁路物流中心站的运营仿 真方法和系统对铁路物流中心设计方案进行准确评价,该方法需要考 虑货物功能区布局对列车走行进路的影响以及列车进路调度规则,确 保仿真方法的精度和准确性,进而为铁路物流中心的设计规划提供辅 助决策支持。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种面向多 货物功能区铁路物流中心运营仿真方法,实现对铁路物流中心内部 主要物流作业过程的仿真,提高仿真精度和准确性,为现代铁路物 流中心站设计规划提供辅助决策支持。
为达到以上目的,本发明采取的技术方案是:
一种面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方法,包括以下步 骤:
S1、铁路物流中心平面布局初始化
确定铁路物流中心基本布置形式,确定各货物功能区之间相对位 置关系,确定各货物功能区内部设施布置形式,并基于铁路物流中心 铁路股道拓扑结构图为各类型列车设定作业走行进路;
S2、仿真参数初始化
设定铁路物流中心运营仿真所需的参数;
S3、仿真实体及仿真事件表实例化
在步骤S1和步骤S2的基础上,离散事件仿真系统基于面向对象 的建模原理(Object Oriented Model)生成各类型仿真实体,仿真实 体包括在仿真过程中生成并在仿真结束前消失的外部仿真实体和在 仿真过程之初T=0时生成并始终存在的内部仿真实体;所述外部仿 真实体包括列车及货卡仿真实体,根据列车及货卡仿真实体到达车站 和离开车站的时刻表建立初始事件表EList(Events List),设定初始 仿真时钟T=0;
S4、仿真事件推演
基于离散事件仿真系统(DES)的事件推演机制(NETA)进行 事件推演,从事件表EList中第一个事件开始执行,仿真时钟T跳转 至该事件时刻,一个事件的执行伴随着新的离散事件产生和系统状态 的改变,推演过程中不断对事件表EList和仿真时钟T进行更新,并 记录所有实体状态的动态信息;
S5、终止条件判断
当事件表EList中所有事件都已经被执行,即EList=null时,仿 真过程结束,离散事件仿真系统读取数据库中保存的实体状态记录信 息,计算物流统计指标。
以现代铁路物流中心为研究对象,以离散事件仿真系统理论为基 础,考虑货物功能区布局对列车移动过程的影响,将列车进路调度方 法嵌入离散仿真模型。其中,货物功能区布局对列车移动过程的影响 指:不同货物功能区的相对位置关系决定了铁路物流中心的内部铁路 网结构,站内列车移动必须按照规定的列车走行进路进行,列车走行 进路的设定又以铁路网结构为基础。
优选地,步骤S2中所述参数包括4种类型,分别是列车属性及 作业参数、货卡属性及作业参数、装卸机械设备性能参数和场区设施 属性参数。
优选地,所述列车属性及作业参数、货卡属性及作业参数、装卸 机械设备性能参数和场区设施属性参数的取值均有两种方式,第一种 取值是:直接采用铁路物流中心现场调研数据作为参数值;第二种取 值是:采用经数据分析处理后的数学分布期望值作为仿真参数值。
优选地,所述内部仿真实体包括仓库、停车场、站台、股道和装 卸设备等。
优选地,所述物流统计指标包括物流作业量指标、列车运营作业 指标、货卡运营作业指标、装卸机械使用率指标和场区设施运营指标。
优选地,步骤S4仿真事件推演具体包括如下步骤:
S4.1、调取当前事件表EList中的第一个事件Enow,仿真时钟T 跳转至第一个事件Enow的开始时刻;
S4.2、执行第一个事件Enow,更新相关仿真实体状态信息,生成 新的离散事件Enew,离散事件仿真系统记录仿真实体状态值;其中, 当第一个事件Enow为列车调度作业事件时,则事件推演过程依照列车 进路调度仿真方法执行;
S4.3、将第一个事件Enow从事件表EList移除,将新的离散事件 Enew加入事件表EList,并按照事件开始时刻升序的顺序对事件表 EList中所有事件进行排序;
S4.4、检查事件表EList中是否还存在事件,若存在事件,跳转 至步骤S4.1,若EList=null,推演结束。
优选地,所述列车进路调度仿真方法用于仿真站内调度作业过 程,具体指:根据列车进路间的物理关系及列车动态位置信息,判断 某一条列车进路的占用状态,若该列车进路空闲,则该列车开始移动; 否则,该列车在原位置等待,直至该列车进路状态由占用变为空闲。
优选地,所述列车进路调度仿真方法具体包括以下步骤:
S4.2.1、基于NETA机制产生对应的列车移动请求,并从数据库 中调用对应的列车移动请求的列车走行进路(Train Route,TR);
S4.2.2、检查列车走行进路TR包含的所有节点及股道的占用状 态,若所有元素的占用状态为空闲时,列车走行进路TR的状态为空 闲状态,并执行步骤S4.2.3,否则,列车走行进路TR的状态为占用 状态,并将对应列车添加至等待队列;
S4.2.3、当列车走行进路TR的状态为空闲状态时,产生对应列 车的移动事件,并根据列车移动时间数据,分批次更新列车走行进路 TR中各节点及股道的占用状态;
S4.2.4、检查等待队列中是否还有等待移动的列车,若没有等待 列车,方法结束,否则,跳转至步骤S4.2.1,直至等待队列为空。
本发明的有益效果如下:
本发明提供的面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方法,在 仿真总体流程设计中充分考虑多货物功能区布局对列车走行进路及 列车作业过程的影响。仿真方法采用面向对象的离散事件系统仿真原 理,将铁路物流中心站各物流作业过程处理为的对应的离散事件,基 于事件推演机制(NETA)实现物流作业过程的仿真。考虑货物功能 区布局的物流仿真系统基于列车进路调度方法和走行进路设计,在列 车移动前预先判断对应列车进路是否空闲,并根据进路的状态向列车 发出移动或等待的指令,实现对列车作业过程的精确仿真,减少仿真 误差,能够有效提高铁路物流中心运营仿真的精度及评价分析结果的 准确性,进而为铁路物流中心站设计规划提供辅助决策支持。
附图说明
本发明有如下附图:
图1示出本发明面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方法 的流程图。
图2示出本发明面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方法 中离散事件推演机制图。
图3示出本发明面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方法 中列车走行进路调度仿真方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本发明作进一步详细说明。
本发明公开了一种面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方 法,该方法包括:铁路物流中心站平面布局初始化;仿真参数初始化; 仿真实体及仿真事件表实例化;事件推演,更新系统状态及仿真时钟; 仿真结束,输出仿真结果。其中,“平面布局初始化”、“参数初始化” 的结果是“仿真实体及仿真事件表实例化”的输入;并且,基于“仿 真实体及仿真事件表实例化”得到的初始离散事件表是“事件推演, 更新系统状态及仿真时钟”的输入。本发明可以针对多货物功能区铁 路物流中心站的主要物流作业过程实现仿真,保证列车作业过程仿真 精度,为铁路物流中心站设计规划提供辅助决策支持。
本发明实施例提供一种面向多货物功能区铁路物流中心运营仿 真方法,如图1所示,该方法包括以下步骤:
S1、铁路物流中心站平面布局初始化
确定铁路物流中心基本布置形式,确定各货物功能区之间相对位 置关系,确定各货物功能区内部设施布置形式,并基于铁路物流中心 铁路股道拓扑结构图为各类型列车设定作业走行进路;
S2、仿真参数初始化
设定铁路物流中心站运营仿真所需的各类型参数,主要分为4种 类型,分别是列车属性及作业参数、货卡属性及作业参数、装卸机械 设备性能参数、场区设施属性参数;
S3、仿真实体及仿真事件表实例化
在步骤S1和步骤S2的基础上,离散事件仿真系统基于面向对象 的建模原理(Object Oriented Model)生成各类型仿真实体
本发明的仿真实体包括两类,分别为外部仿真实体和内部仿真实 体,外部仿真实体指在仿真过程中生成并在仿真结束前消失的实体, 如列车和货卡等实体,货卡上设有集装箱;内部仿真实体指在仿真过 程之初(T=0)生成并始终存在的实体,如站台、仓库、停车场、股 道、道路等。并根据列车及货卡仿真实体到达车站和离开车站的时刻 表到建立初始事件表EList(Events List),设定初始仿真时钟T=0。
S4、仿真事件推演
基于离散事件仿真系统(DES)的事件推演机制(NETA)进行 事件推演,从事件表EList中第一个事件开始执行,仿真时钟T跳转 至该事件时刻,一个事件的执行伴随着新的离散事件产生和系统状态 的改变,推演过程中不断对事件表EList和仿真时钟T进行更新,并 记录所有实体状态的动态信息;
S5、终止条件判断
当事件表EList中所有事件都已经被执行,即EList=null时,仿 真过程结束,离散事件仿真系统读取数据库中保存的实体状态记录信 息,计算物流统计指标。
统计指标包含5部分,分别为物流作业量指标、列车运营作业指 标、货卡运营作业指标、装卸机械使用率指标、场区设施运营指标。 其中所述列车属性及作业参数、货卡属性及作业参数、装卸机械设备 性能参数、场区设施属性参数的取值均有两种方式,第一种取值是: 直接采用铁路物流中心现场调研数据作为参数值;第二种是:采用经 数据分析处理后的数学分布期望值作为仿真参数值。
本发明以现代铁路物流中心为研究对象,以离散事件仿真系统理 论为基础,考虑货物功能区布局对列车移动过程的影响,将列车进路 调度方法嵌入离散仿真模型。其中,货物功能区布局对列车移动影响 指:不同货物功能区的相对位置关系决定了铁路物流中心的内部铁路 网结构,站内列车移动必须按照规定的列车走行进路进行,列车走行 进路的设定又以铁路网结构为基础。
如图2所示,步骤S4离散事件推演机制包括如下子步骤:
S4.1、调取当前事件表中EList中的第一个事件Enow,仿真时钟 T跳转至第一个事件Enow的开始时刻;
S4.2、执行第一个事件Enow,更新相关仿真实体状态信息,生成 新的离散事件Enew,离散事件仿真系统记录仿真实体状态值;其中, 当第一个事件Enow为列车调度作业事件时,则事件推演过程依照列车 进路调度仿真方法执行,
S4.3、将第一个事件Enow从事件表EList移除,将新的离散事件 Enew加入事件表EList,并按照事件开始时刻升序的顺序对事件表 EList中所有事件进行排序;
S4.4、检查事件表EList中是否还存在事件,若存在事件,跳转 至步骤S4.1,若EList=null,推演结束。
本发明中列车进路调度方法用于仿真站内调度作业过程,具体 指:根据列车进路间的物理关系及列车动态位置信息,判断某一条列 车进路的占用状态,若该列车进路空闲,则该列车可以开始移动;否 则,该列车在原位置等待,直至该列车进路状态由占用变为空闲,方 法流程如图3所示,具体包括:
S4.2.1、基于NETA机制产生对应的列车移动请求,并从数据库 中调用对应的列车移动请求的列车走行进路TR;
S4.2.2、检查列车走行进路TR包含的所有节点及股道的占用状 态,若所有元素的占用状态为空闲时,列车走行进路TR的状态为空 闲状态,并执行S4.2.3,否则,列车走行进路TR的状态为占用,并 将对应列车添加至等待队列;
S4.2.3、当列车走行进路TR的状态为空闲时,产生对应列车的 移动事件,并根据列车移动时间数据,分批次更新列车走行进路TR 中各节点及股道的占用状态;
S4.2.4、检查等待队列中是否还有等待移动的列车,若没有等待 列车,方法结束,否则,跳转至步骤S4.2.1,直至等待队列为空。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举 例,而并非是对本发明的实施方式的限定,对于所属领域的普通技术 人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变 动,这里无法对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本发明的技术方 案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知 的现有技术。

Claims (8)

1.一种面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、铁路物流中心平面布局初始化
确定铁路物流中心基本布置形式,确定各货物功能区之间相对位置关系,确定各货物功能区内部设施布置形式,并基于铁路物流中心铁路股道拓扑结构图为各类型列车设定作业走行进路;
S2、仿真参数初始化
设定铁路物流中心运营仿真所需的参数;
S3、仿真实体及仿真事件表实例化
在步骤S1和步骤S2的基础上,离散事件仿真系统基于面向对象的建模原理生成各类型仿真实体,仿真实体包括在仿真过程中生成并在仿真结束前消失的外部仿真实体和在仿真过程之初生成并始终存在的内部仿真实体;所述外部仿真实体包括列车及货卡仿真实体,根据列车及货卡仿真实体到达车站和离开车站的时刻表建立初始事件表EList,设定初始仿真时钟T=0;
S4、仿真事件推演
基于离散事件仿真系统的事件推演机制进行事件推演,从事件表EList中第一个事件开始执行,仿真时钟T跳转至该事件时刻,一个事件的执行伴随着新的离散事件产生和系统状态的改变,推演过程中不断对事件表EList和仿真时钟T进行更新,并记录所有实体状态的动态信息;
S5、终止条件判断
当事件表EList中所有事件都已经被执行,EList=null时,仿真过程结束,离散事件仿真系统读取数据库中保存的实体状态记录信息,计算物流统计指标。
2.如权利要求1所述的面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方法,其特征在于,步骤S2中所述参数包括4种类型,分别是列车属性及作业参数、货卡属性及作业参数、装卸机械设备性能参数和场区设施属性参数。
3.如权利要求2所述的面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方法,其特征在于,所述列车属性及作业参数、货卡属性及作业参数、装卸机械设备性能参数和场区设施属性参数的取值均有两种方式,第一种取值是:直接采用铁路物流中心现场调研数据作为参数值;第二种取值是:采用经数据分析处理后的数学分布期望值作为仿真参数值。
4.如权利要求1所述的面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方法,其特征在于,所述内部仿真实体包括仓库、停车场、站台、股道和装卸设备。
5.如权利要求1所述的面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方法,其特征在于,步骤S4仿真事件推演具体包括如下步骤:
S4.1、调取当前事件表EList中的第一个事件Enow,仿真时钟T跳转至第一个事件Enow的开始时刻;
S4.2、执行第一个事件Enow,更新相关仿真实体状态信息,生成新的离散事件Enew,离散事件仿真系统记录仿真实体状态值;其中,当第一个事件Enow为列车调度作业事件时,则事件推演过程依照列车进路调度仿真方法执行;
S4.3、将第一个事件Enow从事件表EList移除,将新的离散事件Enew加入事件表EList,并按照事件开始时刻升序的顺序对事件表EList中所有事件进行排序;
S4.4、检查事件表EList中是否还存在事件,若存在事件,跳转至步骤S4.1,若EList=null,推演结束。
6.如权利要求5所述的面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方法,其特征在于,所述列车进路调度仿真方法用于仿真站内调度作业过程,具体指:根据列车进路间的物理关系及列车动态位置信息,判断某一条列车进路的占用状态,若该列车进路空闲,则该列车开始移动;否则,该列车在原位置等待,直至该列车进路状态由占用变为空闲。
7.如权利要求6所述的面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方法,其特征在于,所述列车进路调度仿真方法具体包括以下步骤:
S4.2.1、基于事件推演机制产生对应的列车移动请求,并从数据库中调用对应的列车移动请求的列车走行进路;
S4.2.2、检查列车走行进路包含的所有节点及股道的占用状态,若所有元素的占用状态为空闲时,列车走行进路的状态为空闲状态,并执行步骤S4.2.3,否则,列车走行进路的状态为占用状态,并将对应列车添加至等待队列;
S4.2.3、当列车走行进路的状态为空闲状态时,产生对应列车的移动事件,并根据列车移动时间数据,分批次更新列车走行进路中各节点及股道的占用状态;
S4.2.4、检查等待队列中是否还有等待移动的列车,若没有等待列车,方法结束,否则,跳转至步骤S4.2.1,直至等待队列为空。
8.如权利要求1所述的面向多货物功能区铁路物流中心运营仿真方法,其特征在于,所述物流统计指标包括物流作业量指标、列车运营作业指标、货卡运营作业指标、装卸机械使用率指标和场区设施运营指标。
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