第五章 貨物作業(yè)車的取送技術(shù)作業(yè)

1、1Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué)第五章第五章 貨物作業(yè)車的取送技術(shù)作業(yè)貨物作業(yè)車的取送技術(shù)作業(yè)2Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 取送車工作概述取送車工作概述第二節(jié)第二節(jié) 取送車次數(shù)問題取送車次數(shù)問題第三節(jié)第三節(jié) 放射形專用線取送車順序問題放射形專用線取送車順序問題3Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大

2、學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 取送車工作概述取送車工作概述送車送車將待卸重車由車站調(diào)車場（或到發(fā)線）送往將待卸重車由車站調(diào)車場（或到發(fā)線）送往貨場、專用線等卸車地點(diǎn)卸車，或?qū)⒖哲囉韶泩?、專用線等卸車地點(diǎn)卸車，或?qū)⒖哲囉烧{(diào)車場（或到發(fā)線）送往貨場、專用線等裝調(diào)車場（或到發(fā)線）送往貨場、專用線等裝車地點(diǎn)裝車車地點(diǎn)裝車取車取車將裝完重車（卸后空車）由裝車地點(diǎn)（卸車將裝完重車（卸后空車）由裝車地點(diǎn)（卸車地點(diǎn)）取回站內(nèi)調(diào)車場集結(jié)（或直接取至到地點(diǎn)）取回站內(nèi)調(diào)車場集結(jié)（或直接取至到發(fā)線）發(fā)線）一一. 取送車工作的意義和原則取送車工作的意義和原則4Southwest Jiaotong University, Chengd

3、u, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué) 取送車工作是貨運(yùn)站、貨物作業(yè)較多的技術(shù)站以取送車工作是貨運(yùn)站、貨物作業(yè)較多的技術(shù)站以及較大的中間站的一項(xiàng)重要工作，它的效率高低直接及較大的中間站的一項(xiàng)重要工作，它的效率高低直接關(guān)系到車輛周轉(zhuǎn)和貨物送達(dá)的快慢，影響到鐵路的競關(guān)系到車輛周轉(zhuǎn)和貨物送達(dá)的快慢，影響到鐵路的競爭力和企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營。因此，應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理地安排爭力和企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營。因此，應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理地安排取送調(diào)車作業(yè)，優(yōu)化作業(yè)組織，不斷提高作業(yè)效率。取送調(diào)車作業(yè)，優(yōu)化作業(yè)組織，不斷提高作業(yè)效率。 意義意義原則原則:（1 1）急用先送、急用先取原則。）急用先送、急用先取原則。（2 2）及

4、時(shí)取送原則。）及時(shí)取送原則。 （3 3）協(xié)調(diào)配合原則。）協(xié)調(diào)配合原則。 （4 4）經(jīng)濟(jì)合理原則。）經(jīng)濟(jì)合理原則。 5Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué)按照實(shí)際作業(yè)內(nèi)容的不同，取送車作業(yè)細(xì)分為六種按照實(shí)際作業(yè)內(nèi)容的不同，取送車作業(yè)細(xì)分為六種 ：（1 1）單一送車）單一送車簡稱簡稱“單送單送”，指機(jī)車掛著一批貨車送往貨場（或?qū)?，指機(jī)車掛著一批貨車送往貨場（或?qū)Ｓ镁€），對好貨位之后單機(jī)返回。用線），對好貨位之后單機(jī)返回。 （2 2）單一取車）單一取車簡稱簡稱“單取單取”，指單機(jī)去貨場（或?qū)Ｓ镁€），將裝卸，指

5、單機(jī)去貨場（或?qū)Ｓ镁€），將裝卸完畢的車輛取回車站。完畢的車輛取回車站。 （3 3）送取結(jié)合）送取結(jié)合也叫也叫“連送帶取連送帶取”，指在送車的同時(shí)取回車輛，指在送車的同時(shí)取回車輛。 （4 4）送兼調(diào)移）送兼調(diào)移在送車的同時(shí)完成調(diào)移車輛的作業(yè)，然后單機(jī)返回。在送車的同時(shí)完成調(diào)移車輛的作業(yè)，然后單機(jī)返回。 （5 5）取兼調(diào)移）取兼調(diào)移單機(jī)去貨場（專用線）完成調(diào)移作業(yè)，然后取車返回。單機(jī)去貨場（專用線）完成調(diào)移作業(yè)，然后取車返回。 （6 6）送調(diào)取結(jié)合）送調(diào)取結(jié)合送車、調(diào)移、取車結(jié)合起來一次完成。送車、調(diào)移、取車結(jié)合起來一次完成。 二二 取送車作業(yè)組成因素取送車作業(yè)組成因素6Southwest Jia

6、otong University, Chengdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué)三三 取送車問題的分類取送車問題的分類整列到，整列發(fā)整列到，整列發(fā)整列到，非整列發(fā)整列到，非整列發(fā)非整列到，整列發(fā)非整列到，整列發(fā)非整列到，非整列非整列到，非整列發(fā)發(fā)7Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué)四四 樹枝形與放射形的區(qū)別樹枝形與放射形的區(qū)別1 1、形狀上的區(qū)別、形狀上的區(qū)別放射形專用線放射形專用線 樹枝形專用線樹枝形專用線 8Southwest Jiaotong University, Che

7、ngdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué)2 2、作業(yè)組織方法上的區(qū)別、作業(yè)組織方法上的區(qū)別放放 射射 形形樹樹 枝枝 形形區(qū)別區(qū)別1 1向一專用線送（?。┫蛞粚Ｓ镁€送（?。┩暌慌嚱M后必須返完一批車組后必須返回車站才能再去另一回車站才能再去另一線送（?。┸嚲€送（?。┸囋谝慌鳂I(yè)中間不必在一批作業(yè)中間不必返回車站返回車站區(qū)別區(qū)別2 2各線車輛入線時(shí)刻不各線車輛入線時(shí)刻不同，取回站內(nèi)時(shí)刻也同，取回站內(nèi)時(shí)刻也不同不同各線車輛入線時(shí)刻不各線車輛入線時(shí)刻不同，但取回站內(nèi)時(shí)刻同，但取回站內(nèi)時(shí)刻是相同的是相同的9Southwest Jiaotong University, Chengdu

8、, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué)第二節(jié)第二節(jié) 取送車次數(shù)問題取送車次數(shù)問題 取送車次數(shù)問題主要發(fā)生在與工廠、企業(yè)、港口、取送車次數(shù)問題主要發(fā)生在與工廠、企業(yè)、港口、礦山相銜接的車站上。為了簡化起見，將車站和廠礦礦山相銜接的車站上。為了簡化起見，將車站和廠礦企業(yè)分別看作企業(yè)分別看作1 1個(gè)點(diǎn)，機(jī)車往返運(yùn)行于這個(gè)點(diǎn)，機(jī)車往返運(yùn)行于這2 2個(gè)點(diǎn)之間，個(gè)點(diǎn)之間，至于至于“點(diǎn)點(diǎn)”內(nèi)的線路布局不作考慮。問題表述為：內(nèi)的線路布局不作考慮。問題表述為：當(dāng)當(dāng)車流陸續(xù)到達(dá)車站，集中入線并集中取出的情況下，車流陸續(xù)到達(dá)車站，集中入線并集中取出的情況下，調(diào)機(jī)一晝夜取送幾次是合理的？所謂合理，指的是

9、與調(diào)機(jī)一晝夜取送幾次是合理的？所謂合理，指的是與取送次數(shù)有關(guān)的總費(fèi)用最少。取送次數(shù)有關(guān)的總費(fèi)用最少。 一一. 問題的分析問題的分析10Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué) 如同貨車在編組前有一個(gè)集結(jié)過程一樣，本站作業(yè)車在送車前如同貨車在編組前有一個(gè)集結(jié)過程一樣，本站作業(yè)車在送車前也有一個(gè)集結(jié)待送過程。二者的區(qū)別主要在于，也有一個(gè)集結(jié)待送過程。二者的區(qū)別主要在于，送車沒有滿軸的要送車沒有滿軸的要求求。下圖是貨車集結(jié)待送過程示意圖。圖中，。下圖是貨車集結(jié)待送過程示意圖。圖中， 表示第表示第i批批入線的車輛數(shù)

10、，入線的車輛數(shù)， 表示第表示第i批入線車輛集結(jié)待送車小時(shí)，批入線車輛集結(jié)待送車小時(shí)，等于對應(yīng)多邊形的面積。等于對應(yīng)多邊形的面積。 3 , 2 , 1 imi 3，2，1 iTi集集送送貨車集結(jié)待送過程示意圖貨車集結(jié)待送過程示意圖11Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué) 設(shè)一晝夜貨物作業(yè)車車流量為設(shè)一晝夜貨物作業(yè)車車流量為N N作業(yè)作業(yè)，集結(jié)待送車小時(shí)為，集結(jié)待送車小時(shí)為T T集送集送，集結(jié)待送參數(shù)為，集結(jié)待送參數(shù)為c c作業(yè)作業(yè)，取送作業(yè)次數(shù)為，取送作業(yè)次數(shù)為x x，平均一，平均一次送車數(shù)為次送車數(shù)為m

11、 m作業(yè)作業(yè)，平均每輛作業(yè)車的待送時(shí)間為，平均每輛作業(yè)車的待送時(shí)間為t t待送待送則則有有: :作業(yè)作業(yè)作業(yè)作業(yè)集送集送集送集送mcTTii xmNxNxmmii作作業(yè)業(yè)作作業(yè)業(yè)作作業(yè)業(yè)作作業(yè)業(yè) TcmctNmxx集送作業(yè)作業(yè)作業(yè)待送作業(yè)作業(yè)作業(yè)作業(yè)待取待取Txt 24與取送次數(shù)與取送次數(shù)x成正比成正比與取送次數(shù)與取送次數(shù)x成反比成反比故故 增加取送次數(shù)有利有弊增加取送次數(shù)有利有弊12Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué)二、問題的建模與求解二、問題的建模與求解 從技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性的角度來考慮，合理取送車從

12、技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性的角度來考慮，合理取送車次數(shù)次數(shù) 應(yīng)保證與貨物作業(yè)車停留時(shí)間及取送車調(diào)應(yīng)保證與貨物作業(yè)車停留時(shí)間及取送車調(diào)車作業(yè)有關(guān)的運(yùn)營支出有車作業(yè)有關(guān)的運(yùn)營支出有最小值最小值。x取送（1 1）集結(jié)待送車小時(shí)費(fèi)用）集結(jié)待送車小時(shí)費(fèi)用車車時(shí)時(shí)作作業(yè)業(yè)作作業(yè)業(yè)車車時(shí)時(shí)待待送送作作業(yè)業(yè)excNetNE 1（2 2）待取車小時(shí)費(fèi)用）待取車小時(shí)費(fèi)用車時(shí)車時(shí)作業(yè)作業(yè)作業(yè)作業(yè)車時(shí)車時(shí)待取待取作業(yè)作業(yè)eTxNetNE 242（3 3）取送調(diào)車機(jī)車小時(shí)費(fèi)用）取送調(diào)車機(jī)車小時(shí)費(fèi)用機(jī)機(jī)時(shí)時(shí)取取送送extE 313Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China

13、西南交通大學(xué)西南交通大學(xué)123EEEEc24=NeTxtex總作業(yè)作業(yè)車時(shí)作業(yè)取送機(jī)時(shí) 一晝夜與取送次數(shù)有關(guān)的總費(fèi)用一晝夜與取送次數(shù)有關(guān)的總費(fèi)用 可以用上述費(fèi)用可以用上述費(fèi)用的總和表示，即：的總和表示，即：總總E 為使為使 取極小值，對上式求導(dǎo)，并令其等于取極小值，對上式求導(dǎo)，并令其等于0 0，得，得合理取送次數(shù)為合理取送次數(shù)為Nec24xte作業(yè)車時(shí)作業(yè)取送機(jī)時(shí)（）總總E14Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué)第三節(jié)第三節(jié) 放射形專用線取送車順序問題放射形專用線取送車順序問題 關(guān)于放射形專用線取送車順

14、序問題，有車流整列到發(fā)和非整列到發(fā)之關(guān)于放射形專用線取送車順序問題，有車流整列到發(fā)和非整列到發(fā)之分，本節(jié)討論車流整列到發(fā)、一臺(tái)機(jī)車作業(yè)條件下的放射形專用線取送順分，本節(jié)討論車流整列到發(fā)、一臺(tái)機(jī)車作業(yè)條件下的放射形專用線取送順序問題。序問題。為便于敘述，以裝車站為背景，為便于敘述，以裝車站為背景，其作業(yè)方法為其作業(yè)方法為： 空車整列到達(dá)車站，在到發(fā)線上進(jìn)行必要的到達(dá)作業(yè)后，機(jī)車將空車整列到達(dá)車站，在到發(fā)線上進(jìn)行必要的到達(dá)作業(yè)后，機(jī)車將空車分別送往各條專用線裝車，裝完的重車由該機(jī)車先后取回站內(nèi)，空車分別送往各條專用線裝車，裝完的重車由該機(jī)車先后取回站內(nèi)，編組成列出發(fā)。編組成列出發(fā)。此時(shí)，車輛在站總

15、停留車小時(shí)的長短此時(shí)，車輛在站總停留車小時(shí)的長短主要取決于從第一批車輛送車開始至主要取決于從第一批車輛送車開始至全部車輛取回為止的時(shí)間，稱之為技術(shù)作業(yè)總時(shí)間，記作全部車輛取回為止的時(shí)間，稱之為技術(shù)作業(yè)總時(shí)間，記作T總總 。一一. 問題的表述問題的表述15Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué) 已知作業(yè)的專用線數(shù)已知作業(yè)的專用線數(shù)n n，各專用線的裝車數(shù)及其作業(yè)時(shí)間，各專用線的裝車數(shù)及其作業(yè)時(shí)間t t貨貨，各，各專用線的取送作業(yè)往返走行時(shí)間專用線的取送作業(yè)往返走行時(shí)間t t走走（送車包含對貨位，取車包含收（

16、送車包含對貨位，取車包含收集車輛在內(nèi)），如何確定合理的送車順序和取車順序，使得集車輛在內(nèi)），如何確定合理的送車順序和取車順序，使得T T總總最??？最小？問題表述問題表述16Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué) 已知作業(yè)的專用線數(shù)已知作業(yè)的專用線數(shù)n n，各專用線的裝車數(shù)及其作業(yè)時(shí)間，各專用線的裝車數(shù)及其作業(yè)時(shí)間t t貨貨，各，各專用線的取送作業(yè)往返走行時(shí)間專用線的取送作業(yè)往返走行時(shí)間t t走走（送車包含對貨位，取車包含收（送車包含對貨位，取車包含收集車輛在內(nèi)），如何確定合理的送車順序和取車順序，使得集車

17、輛在內(nèi)），如何確定合理的送車順序和取車順序，使得T T總總最?。孔钚。繂栴}表述問題表述17Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué) T T總總由由3 3部分組成：各專用線送車走行時(shí)間之和，部分組成：各專用線送車走行時(shí)間之和，各專用線取車走行時(shí)間之和，因裝車未完而使機(jī)車等各專用線取車走行時(shí)間之和，因裝車未完而使機(jī)車等待的時(shí)間待的時(shí)間T T等等之和。之和。 目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù)其中其中 為定值，故問題歸結(jié)為尋找為定值，故問題歸結(jié)為尋找T T等等最小的方案最小的方案 等走總TtTnii12niit12走 nkktT1

18、等18Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué)二二 時(shí)差概念與機(jī)車等待時(shí)間的計(jì)算時(shí)差概念與機(jī)車等待時(shí)間的計(jì)算 裝車作業(yè)在送車過程中完成一部分（甚至全部），在取車過程裝車作業(yè)在送車過程中完成一部分（甚至全部），在取車過程中完成一部分。把送車過程所提供的裝車時(shí)間與專用線需要的裝車中完成一部分。把送車過程所提供的裝車時(shí)間與專用線需要的裝車時(shí)間之差稱為時(shí)間之差稱為“供需時(shí)間差供需時(shí)間差”，簡稱為，簡稱為“時(shí)差時(shí)差”。專用線（。專用線（k）的）的時(shí)差記作時(shí)差記作 。 專用線（專用線（1）的裝車作業(yè)在送車過程中全部完成

19、，不存在供需）的裝車作業(yè)在送車過程中全部完成，不存在供需時(shí)間差，所以時(shí)間差，所以 由于裝車作業(yè)只有在空車入線后才能開始，時(shí)差的計(jì)算由于裝車作業(yè)只有在空車入線后才能開始，時(shí)差的計(jì)算公式為公式為 若上式右邊計(jì)算結(jié)果小于若上式右邊計(jì)算結(jié)果小于0，令，令 。 kt 0t1nikkiittt走貨0ti19Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué)當(dāng)某專用線的裝車作業(yè)不能在送車過程中全部完成，將當(dāng)某專用線的裝車作業(yè)不能在送車過程中全部完成，將要由取車過程繼續(xù)提供時(shí)間。要由取車過程繼續(xù)提供時(shí)間。若取車過程所能提供的時(shí)間仍不

20、足以完成該線的裝車作若取車過程所能提供的時(shí)間仍不足以完成該線的裝車作業(yè)，則產(chǎn)生機(jī)車等待時(shí)間。業(yè)，則產(chǎn)生機(jī)車等待時(shí)間。 易知，易知，取車過程為某線提供的時(shí)間包括先于該線取車的專取車過程為某線提供的時(shí)間包括先于該線取車的專用線的走行時(shí)間及其機(jī)車等待時(shí)間用線的走行時(shí)間及其機(jī)車等待時(shí)間。因此，各專用線的機(jī)車。因此，各專用線的機(jī)車等待時(shí)間用下式計(jì)算：等待時(shí)間用下式計(jì)算： 同樣，若上式右邊計(jì)算結(jié)果小于同樣，若上式右邊計(jì)算結(jié)果小于0，令，令 。特別地，當(dāng)特別地，當(dāng) ， 。1- j1kkkjjtttt走0tj1j jjtt20Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR

21、 of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué)三三 最佳取送方案的求解步驟最佳取送方案的求解步驟 由組合數(shù)學(xué)知，由組合數(shù)學(xué)知，n n條專用線的送車順序共有條專用線的送車順序共有 個(gè)，取車順序也有個(gè)，取車順序也有 個(gè)，故取送方案數(shù)等于個(gè)，故取送方案數(shù)等于 。隨著。隨著n n的增大，方案數(shù)急劇增長。的增大，方案數(shù)急劇增長。在如此眾多的方案中挑選在如此眾多的方案中挑選T T總總最小的方案，窮舉法顯然是不可取的。最小的方案，窮舉法顯然是不可取的。 ！n！n 2！n一個(gè)取送方案由送車和取車兩部分組成一個(gè)取送方案由送車和取車兩部分組成,采用分部求解采用分部求解: 先不考慮送車順序，而是假定送車順序已經(jīng)確定，

22、在此前提下求解最佳的取車順序。這一部分解決之后，再考慮最佳送車順序問題。 一個(gè)送車順序和一個(gè)取車順序配合而成的方案叫做一個(gè)取一個(gè)送車順序和一個(gè)取車順序配合而成的方案叫做一個(gè)取送方案。一個(gè)取送方案用兩個(gè)向量組成的集合來表示，第一個(gè)向送方案。一個(gè)取送方案用兩個(gè)向量組成的集合來表示，第一個(gè)向量為送車順序，第二個(gè)向量為取車順序，向量中的數(shù)字為專用線量為送車順序，第二個(gè)向量為取車順序，向量中的數(shù)字為專用線代號(hào)。代號(hào)。考慮考慮21Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué) 余下的問題是如何方便地確定最佳送車順序，對此余下

23、的問題是如何方便地確定最佳送車順序，對此至今尚未找到簡單的算法。不過經(jīng)驗(yàn)告訴我們，在需要至今尚未找到簡單的算法。不過經(jīng)驗(yàn)告訴我們，在需要送車的送車的n n條專用線中，先送條專用線中，先送t t貨貨最大的專用線是有利的。這最大的專用線是有利的。這樣，需要比較的方案數(shù)可減少到（樣，需要比較的方案數(shù)可減少到（n-1n-1）！。）！。 前人研究表明，在送車順序已經(jīng)確定的前提下，按照時(shí)差由前人研究表明，在送車順序已經(jīng)確定的前提下，按照時(shí)差由小到大的順序取車，將使機(jī)車總的等待時(shí)間小到大的順序取車，將使機(jī)車總的等待時(shí)間 取最小值。取最小值。 等T確定最佳取車順序的方法確定最佳取車順序的方法時(shí)差順序法。時(shí)差順

24、序法。 22Southwest Jiaotong University, Chengdu, PR of China 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué)求解最佳取送方案的步驟如下：求解最佳取送方案的步驟如下：（1 1）列舉）列舉（n-1n-1）！）！個(gè)送車方案（即送車順序）；個(gè)送車方案（即送車順序）；（2 2）對每一個(gè)送車方案）對每一個(gè)送車方案 用式 計(jì)算各條專用線的時(shí)差， 將專用線按時(shí)差由小到大排序，得對應(yīng)的最佳取車順序， 用式 計(jì)算各條專用線的機(jī)車等待時(shí)間， 用式 計(jì)算機(jī)車等待總時(shí)間T T等等；（3 3）在全部）在全部（n-1n-1）?。?個(gè)方案中選出個(gè)方案中選出T T等等最小的方案，即為最佳最小的方案，即為最佳取送方案。取送方案。nikkiittt走貨1- j1kkkjjtttt走 nkktT1等23Southwest Jiaotong University, Cheng