编组站到达场模拟系统到达流生成及应用

　　摘要：编组站作业过程仿真研究有重要的现实意义，仿真过程中到达流的产生，对仿真结果有重要作用。本文提出了一种针对编组站到达场作业过程仿真的到达流产生方法，可以为到达场作业过程仿真提供数据基础，进而计算到达场的咽喉区通过能力及到发线能力等指标，为编组站到达场的合理运营提供依据。

　　关键词：编组站到达场,模拟系统, 到达流产生,到达流使用

　　1.1概述

　　编组站在铁路运输工作中起着非常重要的作用，铁路编组站技术作业系统是由到达、解体、编组、出发等多个子系统串联而成的复杂系统，到达场设备配置及各项作业能力匹配是否合理，直接影响着编组站的编发能力。编组站在建设前和运营中，难免会出现一些问题，比如设计是否合理，列车编组计划的改变、列车运行图的调整等，都会直接影响编组站的能力和运输的效率。

　　在编组站运营中，对于设备使用的测定，若采用现场写实和查标的方法，不仅工作量大，而且会影响到编组站的现场作业。运用计算机仿真的方法，建立与实际作业过程相似的虚拟环境，可以预演未来实际的作业情况，及时提出解决策略，避免影响未来的运输工作。

　　利用计算机对编组站作业过程进行模拟时，编组站到达流的生成是模拟的基础工作，到达流的准确性和合理性，直接影响到以后的仿真过程。

　　1.2 国内外研究现状

　　对于到达列车流的模拟，是一项繁大和复杂的工作，对于此，文献 有详细的研究，文献 对不同来向、不同种类列车，分别统计每一列车所含每一去向(组号)车辆数，然后拟合每一去向车辆的分布曲线，根据分布得出每一去向列车的编组内容，将每一列车的到达时刻按照二阶混合爱尔兰分布产生。文献 将到达流分为到达列车流和本地批准装车流，并分别拟合出不同来向的列车和车辆的分布曲线，对本地装车去向(组号)的车辆分布也进行了拟合。通过仿真，产生了不同来向的列车种类和编组内容。利用列车运行图的到达时刻，将到达列车流设定为泊松流，用仿真方法，生成了列车到达时刻。并用丰台西编组站的到达车流进行了分析，产生的到达流和实际到达流有较好的相似度。

　　1.3 到达列车流的生成方法

　　由上述可知，完全模拟某编组站到达流的产生，是一项工作量巨大并且难度很大的工作。在实际生产中，利用仿真的方法对编组场的某项具体指标进行测试时，如果完全考虑编组站的所有工作过程，则工作量和难度会非常大。

　　本文根据作业实际，研究三级六场编组站行车和调车作业过程，不考虑后续编组作业。编组站的到达流包括两方面的内容, 即到达列车流与本站批准装车流。模拟的列车到达规律，应包括列车来向、列车到达时刻、列车编组内容、列车编组顺序等。根据产生的到达流，对到达场的作业过程进行仿真。

　　对于三级六场编组站，衔接三个及以上方向的车流时，可对进出枢纽的线路进行疏解。将进入到达场的车流疏解为上行通过列车、上行到解列车，下行通过列车、下行到解列车，分别进入上、下行到、解、编、发系统。因此，本文对于到达流的研究，基于疏解后的编组站示意图，即，进入系统的列车流通过进路疏解，合并为两个方向进入编组站到达场。对于到达列车流的研究，只研究到达车流由进站的两个正线方向产生。由文献[4]知，编组站各个方向到达车流为泊松流，到达列车间隔时间符合负指数分布，由于本文研究的仿真系统不涉及列车的编组，因此，到达流的产生只考虑到达列车的种类和到达间隔。

　　下面介绍用计算机仿真产生到达流的过程：

　　1.由负指数分布产生到达列车间隔时间

　　由前人的研究结论知，编组站到达场到达列车的时间间隔近似符合负指数分布。负指数分布的概率密度及分布函数为：

　　(1-1)

　　(1-2)

　　式中， 是待定的参数， 。

　　由于服从负指数分布的随机变量总体X的均值为 ，这样，应用矩估计法可以得到参数 的估计值为

　　(1-3)

　　式中， —— 的矩估计值，

　　——到达间隔时间的均值，

　　在样本数目足够大时，可以认为

　　(1-4)

　　在对某个具体的编组站仿真时，可以根据历史资料求得 值。在本文的仿真系统中， 的取值可以根据文献[10]， 取0.01——0.05。

　　2. 产生列车实际到达时刻 (1)假定编组站到达场接入方向的到达货物列车数为 ( )表示接车方向; 其中， ，表示某接入方向的到达货物列车数);

　　(2)在第 方向, 由负指数分布在[0, 1] 上产生随机数 把这 个数按从小到大的顺序排列 ;

　　(3)检查两个数之间的间隔是否全部大于最小追踪间隔时间，若有不满足者，重新生成随机数;

　　(4)量纲转换，将这 个数按照一天24小时的对应时分，转换成对应的各个时刻;

　　(5)将某方向到达货物列车编定车次，与上述时刻对应，即可生成某方向到达货物列车时刻表。

　　按照上述方法，利用计算机编程，可以生成编组站到达场的到达列车流，仿真系统按照此到达列车流，对编组站到达场的作业进行仿真。

　　1.4 到达场仿真应用

　　在仿真模型的构建中 ，按作业过程关联度的强弱，可以将作业系统分为以下几个子系统。

　　列车到达流的产生，可以按照负指数分布产生随机数，选取符合到达列车间隔时间的随机数序列作为到达列车车流，在选定的到达流里，对按规定比例产生的不同种类的到达列车，标以规定的车号。到达列车车次规定见下表：

　　1.5 结束语

　　本文介绍的到达流产生方法，可以较为方便地进行仿真编程，根据模拟产生的到达流，可以较好模拟到达场作业过程。利用仿真结果，对到达场咽喉通过能力、到发线通过能力等进行研究，具有一定现实意义。

　　参考文献：

　　[1] 郑时德，杨肇夏.编组站作业仿真及系统优化[M]，中国铁道出版社，1996..5。

　　[2] 孙晚华, 郑时德. 编组站到达流生成方法的研究. 北方交通大学学报, 1994, 18(4): 499-505。

　　[3] 杨肇夏，李菊，孙晚华等.铁路编组站技术作业模拟系统的研究[J]，铁道学报.1996.4。

　　[4] 蒋熙，于勇，苗建瑞，杨肇夏，编组站技术作业过程实时模拟培训系统的研究[J]，铁道学报，2001，Vol23，No.4，7一11。

　　[5] 田哲涛， 铁路编组站(三级六场)到达场作业系统仿真研究[D]， 成都：西南交通大学，2011。

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