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      車輛段入線調(diào)車算法研究

      2010-08-08 08:42:28范新龍張欣亮史新偉
      關(guān)鍵詞:股道調(diào)車用例

      范新龍,張欣亮,史新偉

      (1.西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,西安 710014;2.西安鐵路局,西安東車輛段,西安710608)

      目前,車輛段自動(dòng)化入線調(diào)車存在許多問題,人工過程很容易理解和實(shí)現(xiàn)的問題,用自動(dòng)化方式則較為復(fù)雜,考慮到通用性,決定采取一次一輛的方式進(jìn)行調(diào)車,即根據(jù)從圖像化界面得到的調(diào)車信息及機(jī)車所在的位置,每次從所選的股道取一車輛,根據(jù)車輛中所含的調(diào)車信息,將此車調(diào)至相應(yīng)的股道,如此產(chǎn)生的調(diào)車序列不能作為實(shí)際的入線計(jì)劃,須進(jìn)行優(yōu)化處理。優(yōu)化方法在實(shí)現(xiàn)時(shí)有許多優(yōu)勢(shì):(1)可以有多種組合,便于提取最優(yōu)組合使用。(2)可以根據(jù)調(diào)車線的長(zhǎng)度合并數(shù)據(jù),在調(diào)車線較短的車輛段使用尤能體現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際使用中,可根據(jù)車輛源(源)、維修臺(tái)位(目的)或兩者結(jié)合使用相應(yīng)的算法,本文主要研究車輛源調(diào)車算法。

      1 兩個(gè)概念

      1.1 定位調(diào)車

      所謂定位調(diào)車,就是指定待修車輛調(diào)入指定的待修臺(tái)位,對(duì)某些有特殊需要的車輛進(jìn)行這類調(diào)車操作,在圖形化調(diào)車系統(tǒng)中,定位調(diào)車通過直接拖動(dòng)待修車輛到維修臺(tái)位上得到調(diào)車信息。

      1.2 定性調(diào)車

      定性調(diào)車只指示出待修車輛將進(jìn)行什么樣的維修操作(段修、廠修、洗罐等)而不指定具體的維修臺(tái)位,在圖形化調(diào)車系統(tǒng)中,通過設(shè)定待修車輛的調(diào)車性質(zhì)得到調(diào)車信息,在下面的算法中,許多情況是針對(duì)這種調(diào)車方式進(jìn)行的。

      2 用例

      這里的用例指的是車輛源調(diào)車過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù),主要用于說明算法,分基本用例和擴(kuò)展用例兩類?;居美从沉瞬捎密囕v源調(diào)車的最原始數(shù)據(jù),擴(kuò)展用例是對(duì)基本用例進(jìn)行部分優(yōu)化后的結(jié)果,主要用于說明算法優(yōu)化。在下面的分析中,S表示待調(diào)的源車輛及股道;D表示目標(biāo)臺(tái)位股道及車輛。由于合并算法可以看作是將相鄰兩次調(diào)車信息進(jìn)行合并,所以用A、C分別表示第N次和第N+1次牽出股道名稱,B、D表示第N次和第N+1次的推入股道名稱,m、n表示每次牽出或推入的車輛數(shù)。

      2.1 基本用例

      基本用例接近原始調(diào)車數(shù)據(jù),當(dāng)m、n為1時(shí)(每次牽出和推入的車輛數(shù)為1),即為原始數(shù)據(jù);如果m、n不為1,則是優(yōu)化過程中的數(shù)據(jù)。

      ……第n鉤

      上例中,A + m 和B-m 表示從股道A中牽出m輛車輛,推入目的股道B中,C+n和 D-n同上,只是下一鉤的操作。當(dāng)m、n為1時(shí),表示在沒有優(yōu)化情況下的調(diào)車過程,即每次從待調(diào)股道牽出一輛車并將其推入目標(biāo)軌道。

      2.2 擴(kuò)展用例

      上述過程中,如果不進(jìn)行優(yōu)化,則可能造成調(diào)車鉤數(shù)過多,擴(kuò)展用例則是將基本用例中可以合并的項(xiàng)目進(jìn)行合并處理,處理后的結(jié)果可以減少調(diào)車計(jì)劃中的鉤數(shù),這個(gè)結(jié)果更接近于實(shí)際的入線計(jì)劃。

      (A1股道牽出m1輛,A2股道牽出m2輛,……)

      (將n1輛推入B1股道,n2輛推入B2股道,……)

      這4項(xiàng)中的n可以不相等,即牽出的車輛可能與推入的車輛不等。

      基本用例可以看成為擴(kuò)展用例的特殊形式,本文的優(yōu)化算法將主要討論擴(kuò)展用例的算法,但因?yàn)榛居美奶厥庑?,有些算法在基本用例中?huì)有其特殊點(diǎn)。另外基本用例的引入也便于對(duì)本文的理解。

      3 優(yōu)化算法

      優(yōu)化算法主要用于將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理,得到比較合理且最優(yōu)的入線計(jì)劃,其原則為:

      (1)優(yōu)化后,總鉤數(shù)比優(yōu)化前少。

      (2)鉤數(shù)相同的情況下,調(diào)車線所需長(zhǎng)度短。

      原始的牽出和推入的順序?yàn)锳BCD,即一次牽出(A)、一次推入(B),再一次牽出(C)和一次推入(D),優(yōu)化處理后則為先做兩次連續(xù)牽出(AC或CA)、再作兩次推入(BD或DB),注意這種操作有先后順序的要求。

      由于優(yōu)化過程實(shí)際上是根據(jù)各種條件,對(duì)現(xiàn)有鉤數(shù)進(jìn)行合并,所以也稱此為“合并律”,根據(jù)合并方式,合并律主要有CABD律和ACDB律兩種合并方式(CABD和ACDB表示牽出和推入的順序)。

      3.1 CABD律

      3.2 ACDB律

      3.3 優(yōu)化條件

      以上的優(yōu)化有諸多條件限制,除了臺(tái)位不同的在合并時(shí)要注意臺(tái)位位置先后外,車位的先后也很重要,上述過程中可以看到對(duì)“出”、“入”的順序有調(diào)整,在定位調(diào)車時(shí),由于車臺(tái)位已經(jīng)指定,合并后必須能夠到達(dá)指定臺(tái)位位置,對(duì)定性調(diào)車而言,要注意的一個(gè)很重要的原則就是合并時(shí),“出”位一定要在“入”位前。

      通過實(shí)踐分析總結(jié),上面兩種合并律的執(zhí)行條件如下:

      If ((A1=Cn) and (An=C1)) then ;源全同,A、C為牽出

      if (B1<>Dn) and (Bn<>D1) then ACDB ;目標(biāo)全不同 B、D為推入

      if (B1=Dn) and (Bn=D1) then ACDB ;目標(biāo)全同

      if (B1=Dn) and (Bn<>D1) then ACDB; 目標(biāo)前同

      if (B1<>Dn) and (Bn=D1) then CABD ;目標(biāo)后同

      end;

      if (A1<>Cn) and (An<>C1) then ;源全不同

      if (B1<>Dn) and (Bn<>D1) then do nothing;源全不同,目標(biāo)全不同

      if (B1=Dn) and (Bn=D1) then CABD;源全不同,目標(biāo)全同

      if (B1=Dn) and (Bn<>D1) then ACDB ;源全不同,目標(biāo)前同

      if (B1<>Dn) and (Bn=D1) then CABD;源全不同,目標(biāo)后同

      end;

      if (A1=Cn) and (An<>C1) then;源前同

      if (B1<>Dn) and (Bn<>D1) then CABD;源前同,目標(biāo)全不同

      if (B1=Dn) and (Bn=D1) then CABD;源前同,目標(biāo)全同

      if (B1=Dn) and (Bn<>D1) then do nothing;源前同,目標(biāo)前同

      if (B1<>Dn)and (Bn=D1) then CABD;源前同,目標(biāo)后同

      end;

      if (A1<>Cn) and (An=C1) then;源后同

      if (B1<>Dn) and (Bn<>D1) then ACDB;源后同,目標(biāo)全不同

      if (B1=Dn) and (Bn=D1) then ACDB;源后同,目標(biāo)全同

      if (B1=Dn) and (Bn<>D1) then ACDB;源后同,目標(biāo)前同

      if (B1<>Dn) and (Bn=D1) then do nothing;源后同,目標(biāo)后同

      end;

      3.4 特殊情況

      當(dāng)N和N+1調(diào)車數(shù)量均為1時(shí)(基本用例情況,m、n都為1),根據(jù)基本用例對(duì)上述算法優(yōu)化:

      當(dāng)A = C并且B = D,兩次牽出股道號(hào)相同、推入股道號(hào)相同。

      S:A+(m+n)

      D:B-(m+n))

      當(dāng)A=C 并且 B<>D (ACDB律)

      S: A+(m+n)

      D: D-n

      B-m

      當(dāng)A<>C 并且 B=D (CABD律)

      S: C+n

      D: A+m

      B-(m+n)

      4 結(jié)束語

      調(diào)車源分析算法可以解決部分車輛段入線計(jì)劃自動(dòng)生成問題。為了得到最優(yōu)的調(diào)車方案,該法利用了軌道的全排列,當(dāng)待調(diào)車輛來自多個(gè)軌道時(shí),其運(yùn)算次數(shù)達(dá)到N?。∟為待調(diào)車輛軌道數(shù)),通過對(duì)這些比較,得到最佳的源股道排列順序。由于該法所需時(shí)間較長(zhǎng),有些情況下還不能得到最優(yōu)方案,又進(jìn)行了目標(biāo)算法分析,這種算法將在“車輛段入線調(diào)車目的臺(tái)位分析算法研究”予以介紹。這兩種算法的聯(lián)合使用,能解決大部分的自動(dòng)生成入線調(diào)車計(jì)劃中存在的問題。

      [1] 胡思繼. 鐵路行車組織[M] . 北京:中國(guó)鐵道出版社,2002.

      [2] 步文亮,王洪昆,劉光濤. 車輛段調(diào)車作業(yè)全過程自動(dòng)化的研究與實(shí)現(xiàn)[J] . 鐵道機(jī)車車輛,2007(6).

      [3] 馮俊杰. 鐵路運(yùn)輸基本技能訓(xùn)練[M] . 北京:中國(guó)鐵道出版社,2003.

      [4] 西安鐵路局西安東車輛段調(diào)度科文件.廠段修車輛入庫前預(yù)檢及調(diào)車作業(yè)規(guī)定[S] . 2008,7.

      [5] 西安鐵路局西安東車輛段調(diào)度科文件. 段內(nèi)各線路存車數(shù)量及規(guī)定[S] . 2009,7.

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