第5章货车集结过程课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,54,第五章 货车集结过程,第五章 货车集结过程,第一节 基本概念,第二节 货车集结时间的分析与计算,第三节 货车集结时间的查定方法,第一节 基本概念,一、列车重量与长度,列车重量：,又称列车总重或机车牵引总重，是指机车牵引的车列的重量，等于车列的自重与载重之和,列车长度：,指车列的实际长度。在通常运输组织工作中，列车长度通常用,“,换长,”,来表示。,满轴：列车重量满足牵引定数要求，或列车长度满足规定的换长要求,欠轴：列车重量低于牵引定数，同时，列车长度不满足规定的列车换长,二、货车集结过程,货车集结过程：,车站的有调中转车和货物作业车先到等待后到凑集满轴的过程。,货车集结时间：,货车在集结过程中消耗的时间。,按调车场和按车流的货车集结过程图,按调车场的集结过程,按车流的集结过程,有调中转车,货物作业车,有调中转车,货物作业车,集结开始时刻,列车解体完毕之时,取回站内分解完毕之时,到达车站之时,装（卸）车完毕之时,适用情况,编制车站阶段计划时推算出发车流来源；查定车站货车集结时间标准,编制车站班计划时推算出发车流来源,两种货车集结过程的区别对照表,第二节 货车集结时间的分析计算,一、货车集结时间,一支列流一昼夜消耗的货车集结车小时，用 表示,平均每辆货车的集结时间，用 表示,二者统称为货车集结时间,前一车列集结满轴后的剩余车数即残余车数，记作,若 ，称为集结中断,：车列编成辆数,按调车场的货车集结过程示意图,：一个车列的集结车小时消耗，用多边形的面积表示,该车列的集结车小时消耗,一个去向的货车全天不均衡有中断的集结过程图,不发生集结中断的近似值，但一般情况下，要小于,12m,设某支列流一昼夜的列流量为,r,列，则该支列流,某站编组出发,k,支列流，那么该站,如果该站一昼夜总的集结编组车流量为,N,总,，则平均每辆货车的集结时间,因此，研究货车集结时间的关键是,的定量计算,第五章 货车集结过程,货车集结过程的分类,（,1,）理想集结过程：,假设车组到达是均衡的，车组大小是相等的，且车列编成辆数恰为车组包含辆数的整倍数。,（,2,）简单集结过程：,假设车组到达是均衡的，车组大小是相等的,但无第三个假设。,（,3,）一般集结过程：,车组到达间隔和车组大小都是不确定的。,假设车组到达是均衡的，车组大小是相等的，且车列编成辆数恰为车组包含辆数的整倍数。,二、理想货车集结过程,假设,问： 的取值区间为何？,2,的计算公式,由等差数列求和公式，得,如上页图，,（车小时）,1,特征,3,三个特例,2,、,=,，即残存车恰为半个车组。这时,3,、,=,，即残存车取极大值。这时,问：哪个是最有利的情况，哪个最不利？,1,、,=0,，即每集结一个车列发生一次集结中断。,三、简单货车集结过程,要求车组到达均衡，车组大小相等，但不要求车列编成辆数是车组包含辆数的整倍数。,1,群论模型要点,（,1,）把,m,和,m,组,的最大公因数记作,d,则有,其中，,“,”,是同余符号。同余的定义：当正整数,n,能整除,a,与,b,的差，就说,a,和,b,对模,n,同余，记作,（,2,）货车集结过程具有明显的周期性。,自某个,m,残,出现时起至下一次相同的,m,残,出现时止的一段时间称为集结周期，记作,t,集周,，有,上式的意义是，每集结,m/d,个车组，即,m,组,/d,个车列，,m,残,重复出现一次；对,m,残,=0,，就是每集结,m/d,个车组，即,m,组,/d,个车列，集结中断一次。,（,3,）在每个集结周期中循环重复出现的若干个,m,残,的集合称为一个集结类。,集结类共有,d,个，分别记作,A,0,A,1,，,A,d-1,。每个集结类包含的元素个数 ，,A,i,的第一个元素就是,i,，此后为,i+d,，,i+2d,，,，,i+ m,组,-d,。,（,4,）,d,个集结类,A,0,A,1,，,A,d-1,对于加法,来说作成一个群，称之为集结类加群，记作,G,。式中,代表,m,残,的取值，符号 的意义是,G,的阶 ，,G,的单位元是,A,0,。,G,的运算表如下：,（,5,）当且仅当 ，才会发生集结中断。,（,6,）对于任一集结类 ，一昼夜集结车小时消耗为,式中， 是集结类,A,i,中全体,m,残,的平均值。,当,d=m,组,时，上式与 完全等同。这时简单货物集结过程就退化为理想集结过程。所以,理想集结过程实际上是简单集结过程当,d=m,组,时的一种特殊情形。,例,1-4-2,设,m=40,，,m,组,=12,d=(m,m,组,)=(12,40)=4,。,m,残,的取值共有,12,个：,0,1,2,11,，它们构成,4,个集结类： 。图,1-4-4,画出了当,m,残,=0,4,8,和,m,残,=1,5,9,时的货车集结过程图,.,很明显,只有当,才会发生集结中断。,m,残,=,0,4,8,m,残,=1,5,9,4,个集结类作成一个集结类加群,G,，其运算表如下表所示。,A,0,A,1,A,2,A,3,A,0,=0,4,8,A,0,A,1,A,2,A,3,A,1,=1,5,9,A,1,A,2,A,3,A,0,A,2,=2,6,10,A,2,A,3,A,0,A,1,A,3,=3,7,11,A,3,A,0,A,1,A,2,由表,1.4.2,可知，,G,的单位元是,A,0,，每个元都有自己的逆元： ， ， ， 。各集结类一昼夜集结车小时消耗分别为：,单位均是,“,车小时,”,。,简单货车集结过程在一定程度上揭示了货车集结的规律性，但它也还是一种理想化的集结过程，因为它假设车流的集结在时间上和数量上都是均衡的。在实际的运输生产中，车组到达间隔不等，车组大小也不相同，残存车数也变化不定。由于影响因素的不确定，故可以把它们看作随机变量。如何在简单集结过程研究的基础上，运用概率论和数理统计的方法，找出,m,组,、,t,组,、,m,残,的概率分布，进而建立描述一般货车集结过程的随机性数学模型，尚有待进一步探讨。,一、查定方法,T,集,与列车平均编成辆数,m,呈正相关关系，而与车流量,N,无关。为了简化起见，把表示成两项因素的乘积：,其中，,c,称为集结参数（或集结系数），它涵盖了除,m,以外所有影响,T,集,的其他因素。,由于列车编成辆数,m,受限于列车牵引定数和计长，波动很小，同一支列流的,m,可近似认为是一个常数，所以,查定,T,集,的关键在于查定集结参数,c,。,第三节 货车集结时间的查定方法,数据的汇总计算按须,满轴列流,和,可欠轴列流,两大类分别进行。其步骤如下：,（,1,）计算各支列流的集结参数。计算公式为,（,2,）按方向别计算列流平均集结参数。计算公式为,令 ，称之为第,i,支列流集结参数的权重，上式可写成如下简洁形式：,或,（,3,）按方向别计算每辆货车的平均集结时间。计算公式为,（,4,）确定全站平均集结参数,c,和全站每辆货车的平均集结时间,t,集,。,在货车的技术作业过程中，集结是不可避免且耗时较长的一个环节。就有调中转车来说，集结时间往往占全部中转停留时间的,1/31/2,，因此，压缩货车集结时间对于加速车辆周转具有重要的意义。为此，可采取下面的措施：,（,1,）组织列车按出发车流需要配合到达车站。,（,2,）组织本站货物作业车有计划地,“,挂线装卸,”,。,（,3,）组织超轴列车和单机挂车，造成集结中断。,第六章 货物作业车的取送技术作业,第一节 取送车工作概述,第二节 取送车次数问题,第三节 放射形专用线取送车顺序问题,第一节 取送车工作概述,送车,将待卸重车由车站调车场（或到发线）送往货场、专用线等卸车地点卸车，或将空车由调车场（或到发线）送往货场、专用线等装车地点装车,取车,将装完重车（卸后空车）由装车地点（卸车地点）取回站内调车场集结（或直接取至到发线）,一,.,取送车工作的意义和原则,取送车工作是货运站、货物作业较多的技术站以及较大的中间站的一项重要工作，它的效率高低直接关系到车辆周转和货物送达的快慢，影响到铁路的竞争力和企业的生产经营。因此，应当科学合理地安排取送调车作业，优化作业组织，不断提高作业效率。,意义,原则,（,1,）急用先送、急用先取原则。,（,2,）及时取送原则。,（,3,）协调配合原则。,（,4,）经济合理原则。,按照实际作业内容的不同，取送车作业细分为六种 ：,（,1,）单一送车,简称,“,单送,”,，指机车挂着一批货车送往货场（或专用线），对好货位之后单机返回。,（,2,）单一取车,简称,“,单取,”,，指单机去货场（或专用线），将装卸完毕的车辆取回车站。,（,3,）送取结合,也叫,“,连送带取,”,，指在送车的同时取回车辆。,（,4,）送兼调移,在送车的同时完成调移车辆的作业，然后单机返回。,（,5,）取兼调移,单机去货场（或专用线）完成调移作业，然后取车返回。,（,6,）送调取结合,送车、调移、取车结合起来一次完成。,二 取送车作业组成因素,知道各种作业方式的组成要素,P61,三 取送车问题的分类,2,、按车流到发方式分,整列到，整列发,整列到，非整列发,非整列到，整列发,非整列到，非整列发,1,、按研究目的分,确定合理取送时机，确定合理取送次数，确定合理取送顺序。,3,、按专用线布置形式分,放射形（也称,“,扇形,”,）专用线，树枝形专用线。,四 树枝形与放射形的区别,1,、形状上的区别,放射形专用线,树枝形专用线,2,、作业组织方法上的区别,放 射 形,树 枝 形,区别,1,向一专用线送（取）完一批车组后必须返回车站才能再去另一线送（取）车,在一批作业中间不必返回车站,区别,2,各线车辆入线时刻不同，取回站内时刻也不同,各线车辆入线时刻不同，但取回站内时刻是相同的,第二节 取送车次数问题,取送车次数问题主要发生在与工厂、企业、港口、矿山相衔接的车站上。为了简化起见，将车站和厂矿企业分别看作,1,个点，机车往返运行于这,2,个点之间，至于“点”内的线路布局不作考虑。问题表述为：当车流陆续到达车站，集中入线并集中取出的情况下，调机一昼夜取送几次是合理的？所谓合理，指的是与取送次数有关的总费用最少。,一,.,问题的分析,如同货车在编组前有一个集结过程一样，本站作业车在送车前也有一个集结待送过程。二者的区别主要在于，送车没有满轴的要求。下图是货车集结待送过程示意图。图中， 表示第,i,批入线的车辆数， 表示第,i,批入线车辆集结待送车小时，等于对应多边形的面积。,货车集结待送过程示意图,设一昼夜货物作业车车流量为,N,作业,，集结待送车小时为,T,集送,，集结待送参数为,c,作业,，取送作业次数为,x,，平均一次送车数为,m,作业,，平均每辆作业车的待送时间为,t,待送,则有,与取送次数,x,成正比,与取送次数,x,成反比,故 增加取送次数有利有弊,二、问题的建模与求解,从技术经济合理性的角度来考虑，合理取送车次数 应保证与货物作业车停留时间及取送车调车作业有关的运营支出有,最小值,。,（,1,）集结待送车小时费用,（,2,）待取车小时费用,（,3,）取送调车机车小时费用,一昼夜与取送次数有关的总费用 可以用上述费用的总和表示，即：,为使 取极小值，对上式求导，并令其等于,0,，得合理取送次数为,第六章 货物作业车的取送技术作业,第一节 取送车工作概述,第二节 取送车次数问题,第三节 放射形专用线取送车顺序问题,第三节 放射形专用线取送车顺序问题,关于放射形专用线取送车顺序问题，有车流整列到发和非整列到发之分，本节讨论车流整列到发、一台机车作业条件下的放射形专用线取送顺序问题。,为便于叙述，以装车站为背景，,其作业方法为,：,空车整列到达车站，在到发线上进行必要的到达作业后，机车将空车分别送往各条专用线装车，装完的重车由该机车先后取回站内，编组成列出发。,此时，车辆在站总停留车小时的长短,主要取决于从第一批车辆送车开始至全部车辆取回为止的时间，称之为技术作业总时间，记作,T,总,。,一,.,问题的表述,已知作业的专用线数,n,，各专用线的装车数及其作业时间,t,货,，各专用线的取送作业往返走行时间,t,走,（送车包含对货位，取车包含收集车辆在内），如何确定合理的送车顺序和取车顺序，使得,T,总,最小？,问题表述,T,总,由,3,部分组成：各专用线送车走行时间之和，各专用线取车走行时间之和，因装车未完而使机车等待的时间,T,等,之和。,目标函数,其中 为定值，故问题归结为寻找,T,等,最小的方案,二 时差概念与机车等待时间的计算,装车作业在送车过程中完成一部分（甚至全部），在取车过程中完成一部分。把送车过程所提供的装车时间与专用线需要的装车时间之差称为“供需时间差”，简称为“时差”。专用线（,k,）的时差记作 。,专用线（,1,）的装车作业在送车过程中全部完成，不存在供需时间差，所以,由于装车作业只有在空车入线后才能开始，时差的计算公式为,若上式右边计算结果小于,0,，令 。,当某专用线的装车作业不能在送车过程中全部完成，将要由取车过程继续提供时间。,若取车过程所能提供的时间仍不足以完成该线的装车作业，则产生机车等待时间。,易知，,取车过程为某线提供的时间包括先于该线取车的专用线的走行时间及其机车等待时间,。因此，各专用线的机车等待时间用下式计算：,同样，若上式右边计算结果小于,0,，令 。,特别地，当 ， 。,三 最佳取送方案的求解步骤,由组合数学知，,n,条专用线的送车顺序共有 个，取车顺序也有,个，故取送方案数等于 。随着,n,的增大，方案数急剧增长。在如此众多的方案中挑选,T,总,最小的方案，穷举法显然是不可取的。,一个取送方案由送车和取车两部分组成,采用分部求解,:,先不考虑送车顺序，而是假定送车顺序已经确定，在此前提下求解最佳的取车顺序。这一部分解决之后，再考虑最佳送车顺序问题。,一个送车顺序和一个取车顺序配合而成的方案叫做一个取送方案。一个取送方案用两个向量组成的集合来表示，第一个向量为送车顺序，第二个向量为取车顺序，向量中的数字为专用线代号。,考虑,余下的问题是如何方便地确定最佳送车顺序，对此至今尚未找到简单的算法。不过经验告诉我们，在需要送车的,n,条专用线中，先送,t,货,最大的专用线是有利的。这样，需要比较的方案数可减少到（,n-1,）！。,前人研究表明，在送车顺序已经确定的前提下，按照时差由小到大的顺序取车，将使机车总的等待时间 取最小值。,确定最佳取车顺序的方法,时差顺序法。,求解最佳取送方案的步骤如下：,（,1,）列举,（,n-1,）！,个送车方案（即送车顺序）；,（,2,）对每一个送车方案,用式（,1-5-7,）计算各条专用线的时差，,将专用线按时差由小到大排序，得对应的最佳取车顺序，,用式（,1-5-8,）计算各条专用线的机车等待时间，,用式（,1-5-6,）计算机车等待总时间,T,等,；,（,3,）在全部,（,n-1,）！,个方案中选出,T,等,最小的方案，即为最佳取送方案。,【,例,1-5-1】,某站衔接的,4,条专用线呈放射形布置，各线取送走行时间及装车作业时间列表如下表,因,n=4,（,n-1,）！,=3,！,=6,个方案,故列出,6,个方案进行计算比较。,专用线号,（,1,）,（,2,）,（,3,）,（,4,）,（,min,）,（,min,）,20,28,36,12,（,min,）,60,90,120,130,方案,1,送车序号,2,3,4,1,24,0,26,84,34,取车序号,1,2,4,3,0,6,18,0,方案,2,送车序号,2,4,3,1,24,0,62,56,34,取车序号,1,4,3,2,0,0,10,14,方案,3,送车序号,3,2,4,1,24,4,6,84,34,取车序号,1,2,4,3,4,0,20,0,专用线号,（,1,）,（,2,）,（,3,）,（,4,）,（,min,）,（,min,）,20,28,36,12,（,min,）,60,90,120,130,方案,4,送车序号,4,2,3,1,6,40,6,64,34,取车序号,3,1,4,2,0,6,0,0,方案,5,送车序号,3,4,2,1,16,12,62,36,34,取车序号,1,4,2,3,12,0,4,0,方案,6,送车序号,4,3,2,1,34,40,42,36,34,取车序号,3,4,2,1,0,0,0,34,在,6,个方案中，最小的机车等待时间为,T,等,=6min,与之对应的方案,4,为最佳取送方案，其方案特征为：,(4,2,3,1),(2,4,1,3),