CN103198370A - 动车周运用及检修计划自动排程信息处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动车周运用及检修计划自动排程信息处理方法及装置，其中方法包括1)调度终端将交路及动车运行状态信息发送给计算引擎服务器；2)计算引擎服务器将接收到的交路及动车运行状态信息作为输入，通过混合整数线性规划模型，计算在周期内每条交路上安排的动车和每天进行检修的动车信息；3)计算引擎服务器根据在周期内每条交路上安排的动车和每天进行检修的动车信息得到每条交路的运行情况和每辆动车的运行状态信息；其中装置包括调度终端、计算引擎服务器和数据库服务器。与现有人工排程技术相比，本发明具有使动车周运用及检修计划排定自动化、智能化等优点。

Description

动车周运用及检修计划自动排程信息处理方法及装置

技术领域

本发明涉及一种动车检修计划自动排程相关技术，尤其是涉及一种动车周运用及检修计划自动排程信息处理方法及装置。

背景技术

随着国民经济不断发展及城市、城镇化进程的持续加速，城际间旅客运输量持续迅猛增长，铁路运能紧张的矛盾日益突出，既有线铁路运输，特别是旅客运输已严重滞后，跟不上市场需求变化，中国铁路面临着十分紧迫的形势。建设客运专线，实现客货分离，是实施《中长期铁路网规划》的重要内容，也是世界铁路发展的方向，客运专线缓解了铁路运输能力瓶颈、提高了旅客运输速度、扩充了运输能力、提升了铁路技术整体装备水平、实现了铁路现代化，为国民经济快速发展提供强有力支撑。随着客运专线运营规模不断扩大，为了保证高速客运专线动车组的快速高效运营，必须拥有功能综合、技术先进的动车检修检修作业计划软件。

二级检修是一级检修的拓展和延伸，在遵循引进检修标准，保证不失修的基础上，调整检修周期，增加检修项点，实现全面检修和重点保养的要求。检修的主要项目：绝缘测试、车顶设备、驾驶室、上部设施、车内配电盘、走行部、连接部、车体两侧等，按规定进行滤网的清洗或更换，并进行头罩分并装置、制动***、车载监控屏等设备的全部试验和检查。二级修的检修周期为3万公里，检修时间为12小时左右。

目前国内动车周运用及二级检修结合专项修计划由调度员手工编写。由于二级修约束较多，要考虑的周期长，且计划执行对运营影响较大，一般由经验丰富的调度员编写。人工编写检修计划时间长、效率低且可执行性不够有效。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种动车周运用及检修计划自动排程信息处理方法及装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种动车周运用及检修计划自动排程信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)调度终端将交路及动车运行状态信息发送给计算引擎服务器；

2)计算引擎服务器将接收到的交路及动车运行状态信息作为输入，通过混合整数线性规划模型，计算在周期内每条交路上安排的动车和每天进行检修的动车信息；

3)计算引擎服务器根据在周期内每条交路上安排的动车和每天进行检修的动车信息得到每条交路的运行情况和每辆动车的运行状态信息；

4)判断得到的结果是否可行，若为是，执行步骤5)，若为否，重新调整模型参数，返回步骤2)；

5)计算引擎服务器通过启发式算法来判断得到结果是否健壮，若为是，执行步骤6)，若为否，返回步骤2)；

6)将得到结果发送给调度终端，供用户选择。

所述的交路及动车运行状态信息包括每一条交路的运行天数和公里数，每一辆动车的当前距离上次检修后的累积天数和公里数，以及检修所的检修能力信息。

所述的混合整数线性规划模型嵌入在计算引擎服务器中的IBM ILOG CPLEX优化引擎中。

所述的交路及动车运行状态信息作为约束条件，把动车的累积公里数与累积天数作为变量，把最小化所有动车的累积公里数之和与累积天数之和作为目标函数。

所述的启发式算法具体为：

对得到的每条交路运行里程加上一个服从正态分布的扰动，并判断在加上这样的扰动之后原来的安排方案是否可行，若为是，该计算结果为健壮，否则，该计算结果为不健壮。

一种动车周运用及检修计划自动排程信息处理方法的装置，其特征在于，包括调度终端、计算引擎服务器和数据库服务器，所述的计算引擎服务器分别与调度终端、数据库服务器连接。

所述的调度终端依次通过接入交换机、核心交换机后与计算引擎服务器连接。

所述的计算引擎服务器通过核心交换机分别与数据库服务器连接。

还包括磁盘阵列，该磁盘阵列通过SAN交换机与数据库服务器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、使动车周运用及检修计划自动排程信息处理自动化、智能化，解决了调度员编写计划耗时长、效率低，不优化等问题；

2、用计算机代替人脑计算，在可接受的时间内可以推定较长时间的检修计划，达到人脑不能企及的时间跨度；

3、同时具有很强的可拓展性和可移植性，可便利的应用于其他路局的动车周运用及检修计划排程当中。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种动车周运用及检修计划自动排程信息处理方法，包括以下步骤：

1)调度终端将交路及动车运行状态信息发送给计算引擎服务器；

2)计算引擎服务器将接收到的交路及动车运行状态信息作为输入，通过混合整数线性规划模型，计算在周期内每条交路上安排的动车和每天进行检修的动车信息；

3)计算引擎服务器根据在周期内每条交路上安排的动车和每天进行检修的动车信息得到每条交路的运行情况和每辆动车的运行状态信息；

4)判断得到的结果是否可行，若为是，执行步骤5)，若为否，重新调整模型参数，返回步骤2)；

5)计算引擎服务器通过启发式算法来判断得到结果是否健壮，若为是，执行步骤6)，若为否，返回步骤2)；

6)将得到结果发送给调度终端，供用户选择。

所述的交路及动车运行状态信息包括每一条交路的运行天数和公里数，每一辆动车的当前距离上次检修后的累积天数和公里数，以及检修所的检修能力信息。

所述的混合整数线性规划模型嵌入在计算引擎服务器中的IBM ILOG CPLEX优化引擎中。所述的交路及动车运行状态信息作为约束条件，把动车的累积公里数与累积天数作为变量，把最小化所有动车的累积公里数之和与累积天数之和作为目标函数。

所述的启发式算法具体为：对得到的每条交路运行里程加上一个服从正态分布的扰动，并判断在加上这样的扰动之后原来的安排方案是否可行，若为是，该计算结果为健壮，否则，该计算结果为不健壮。

如图2所示，本发明的硬件结构包括调度终端1、计算引擎服务器2、数据库服务器3和磁盘阵列4，所述的计算引擎服务器2分别与调度终端1、数据库服务器3连接。所述的调度终端1依次通过接入交换机6、核心交换机7后与计算引擎服务器2连接。所述的计算引擎服务器2通过核心交换机7分别与数据库服务器3连接。磁盘阵列4通过SAN交换机5与数据库服务器3。

线性规划是最优化问题中的重要领域之一，是辅助人们进行科学管理的一种数学方法。很多运筹学中的实际问题都可以用线性规划来表述。线性规划的某些特殊情况，例如网络流、多商品流量等问题，都被认为非常重要，并有大量对其算法的专门研究。很多其他种类的最优化问题算法都可以分拆成线性规划子问题，然后求得解。同样的，在微观经济学和商业管理领域，线性规划被大量应用于解决收入极大化或生产过程的成本极小化之类的问题，即合理安排人力物力资源。线性规划所研究的是：在一定条件下，合理安排人力物力等资源，使经济效果达到最好。一般地，求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题，统称为线性规划问题。满足线性约束条件的解叫做可行解，由所有可行解组成的集合叫做可行域。决策变量、约束条件、目标函数是线性规划的三要素。

当线性规划中的变量有一部分被要求为整数时，我们就称这样的规划为混合整数线性规划。整数线性规划的应用范围极其广泛，不仅在工业和工程设计和科学研究方面有许多应用，而且在计算机设计、***可靠性、编码和经济分析等方面也有新的应用。整数线性规划是从1958年由R.E.戈莫里提出割平面法之后形成独立分支的。半个世纪以来发展出很多方法解决各种问题。解整数规划最典型的做法是逐步生成一个相关的问题，称它是原问题的衍生问题。对每个衍生问题又伴随一个比它更易于求解的松弛问题(衍生问题称为松弛问题的源问题)。通过松弛问题的解来确定它的源问题的归宿，即源问题应被舍弃，还是再生成一个或多个它本身的衍生问题来替代它。随即再选择一个尚未被舍弃的或替代的原问题的衍生问题，重复以上步骤直至不再剩有未解决的衍生问题为止。目前比较成功又流行的方法是分枝定界法和割平面法，它们都是在上述框架下形成的。

IBM ILOG CPLEX优化引擎提供了解决实际的大型优化问题所需的能力，并且能够以最快的速度最可靠地实现基本算法，从而制定精确且合理的决策。它提供的灵活的高性能优化程序，能够解决线性规划、二次规划和混合整数规划等问题。CPLEX不仅借助了其背后优秀的数学功底，更是能够利用多个CPU，让工作在各个CPU中分别进行加工，从而实现更快的计算效果。

IBM ILOG CPLEX还提供了灵活的开发界面和多平台移植性。在应用程序开发和部署过程中，开发人员可以通过大多数编程环境来访问CPLEX，例如C、C++、Java、.Net语言等。它可以被部署在多个平台上使用，包括AIX、HP Unix、Linux、Macintosh、Sun Solaris、Windows等，真正实现了可移植性。

在优化方面，***先通过混合整数规划建立问题的模型，然后调用IBM ILOGCPLEX引擎来求解这个模型。模型的输入为交路及动车运行状态的信息，包括每一条交路的运行天数、公里数，每一辆动车的当前距离上次检修后的累积天数和公里数，以及检修所的检修能力。模型的输出为在周期内，每条交路上安排的动车，每天晚上进行检修的动车。给定这些时刻，***就能安排出每条交路的运行情况、每辆动车的运行状态(包括动车的累积公里数和累积天数)。在得到这个安排之后，***使用启发式算法来验证模型的可靠性和健壮性，对每条交路的运行里程人为加上一个服从正态分布的扰动，如果在加上这样的扰动之后，原来的安排方案依然可行，就称这样的安排是“健壮的”。我们把所需时间内的运行方案分成数个周期，对于每个周期采用上述方法分别求解，然后叠加在一起，就可以得到数个健壮的可行解供用户选择。

在二级修结合专项修中，我们把每辆动车是否在交路上安排作为0-1变量，把动车的累积公里数与累积天数作为变量，约束条件包括动车的可用性、交路的可用性、检修量的限制、动车检修后对累积公里数与累积天数的影响等。目标函数为最小化所有动车的累积公里数之和与累积天数之和。在采用IBM ILOG CPLEX优化引擎求得最优解后，我们可以保证经过这样的一个安排，动车的总体健康状况得到改善，并且能满***路的所有需要以及检修车辆数的限制。

Claims (9)

1.一种动车周运用及检修计划自动排程信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)调度终端将交路及动车运行状态信息发送给计算引擎服务器；

2)计算引擎服务器将接收到的交路及动车运行状态信息作为输入，通过混合整数线性规划模型，计算在周期内每条交路上安排的动车和每天进行检修的动车信息；

3)计算引擎服务器根据在周期内每条交路上安排的动车和每天进行检修的动车信息得到每条交路的运行情况和每辆动车的运行状态信息；

4)判断得到的结果是否可行，若为是，执行步骤5)，若为否，重新调整模型参数，返回步骤2)；

5)计算引擎服务器通过启发式算法来判断得到结果是否健壮，若为是，执行步骤6)，若为否，返回步骤2)；

6)将得到结果发送给调度终端，供用户选择。

2.根据权利要求1所述的一种动车周运用及检修计划自动排程信息处理方法，其特征在于，所述的交路及动车运行状态信息包括每一条交路的运行天数和公里数，每一辆动车的当前距上次检修后的累积天数和公里数，以及检修所的检修能力信息。

3.根据权利要求1所述的一种动车周运用及检修计划自动排程信息处理方法，其特征在于，所述的混合整数线性规划模型嵌入在计算引擎服务器中的IBM ILOGCPLEX优化引擎中。

4.根据权利要求1所述的一种动车周运用及检修计划自动排程信息处理方法，其特征在于，所述的交路及动车运行状态信息作为约束条件，把动车的累积公里数与累积天数作为变量，把最小化所有动车的累积公里数之和与累积天数之和作为目标函数。

5.根据权利要求1所述的一种动车周运用及检修计划自动排程信息处理方法，其特征在于，所述的启发式算法具体为：

对得到的每条交路运行里程加上一个服从正态分布的扰动，并判断在加上这样的扰动之后原来的安排方案是否可行，若为是，该计算结果为健壮，否则，该计算结果为不健壮。

6.一种实施权利要求1所述的动车周运用及检修计划自动排程信息处理方法的装置，其特征在于，包括调度终端、计算引擎服务器和数据库服务器，所述的计算引擎服务器分别与调度终端、数据库服务器连接。

7.根据权利要求6所述的动车周运用及检修计划自动排程信息处理方法的装置，其特征在于，所述的调度终端依次通过接入交换机、核心交换机后与计算引擎服务器连接。

8.根据权利要求6所述的动车周运用及检修计划自动排程信息处理方法的装置，其特征在于，所述的计算引擎服务器通过核心交换机分别与数据库服务器连接。

9.根据权利要求6所述的动车周运用及检修计划自动排程信息处理方法的装置，其特征在于，还包括磁盘阵列，该磁盘阵列通过SAN交换机与数据库服务器。

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