CN103208031B - 一种工业铁路物流智能调度***的行车最短路径选择方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工业铁路物流智能调度***的行车最短路径选择方法。本发明是以通过软件形式的工业铁路运输行车最短路径选择算法的方式实现。工业铁路运输行车最短路径选择算法在智能调度计算机中实现，总体功能由咽喉区内最短路径查找模块、跨咽喉区最短路径查找模块等部分组成。智能调度计算机、物流管理计算机、物流管理服务器、物流管理数据库、ERP接口数据库等计算机与服务器之间通过以太网通信，智能调度计算机与信号***计算机之间采用RS232通讯，智能调度计算机与铁路机车安控***通过工业无线网络通讯。本发明可为工业铁路运输调度过程中的车辆提供最短行车路径查找。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术、网络与通信、智能信息处理等多种理论与技术，主要应用于工业铁路运输物流的智能调度。
背景技术
当前，铁路运输是大型企业内部运输的重要形式。铁路运输调度作业计划（也称为行车作业计划、调车作业计划）制定的好坏直接关系到车站设备是否得到综合有效利用，关系到是否能全面高效地完成运输生产任务，保证规范作业安全生产，从而影响到企业的生产、经营和管理效率。
调度作业计划的编制要考虑到许多复杂因素，其中行车最短路径的查找是调度作业计划编制的基础，只有能够准确、高效的查找两条线路之间铁路行车的最短路径才有可能进一步编制出高质量的调度作业计划。
目前最短路径查找的研究多集中在公路运输或铁路站场间路径的查找等方面，在企业铁路站内运输方面尚无投入使用的准确高效的方法。
发明内容
本发明为解决工业铁路运输物流智能调度问题，提供了一种企业铁路运输行车最短路径查找方法，本技术以铁路信号***长调进路与基本进路为基础，结合图理论，构造出适合企业铁路站内运输的，准确、高效的最短行车路径查找方法。保证了调度作业计划智能编制的质量，提高了编制效率。
本发明的技术方案如下：
工业铁路运输物流智能调度***，由智能调度计算机、物流管理计算机、信号***计算机、物流管理服务器、物流管理数据库、ERP接口数据库、铁路机车安控***组成，智能调度计算机与信号***计算机之间通过通讯线连接采用RS232通讯，智能调度计算机、物流管理计算机、物流管理服务器、物流管理数据库、ERP接口数据库等各计算机与服务器之间通过以太网通讯线连接，智能调度计算机与铁路机车安控***通过无线通讯方式连接。
工业铁路运输物流***车辆位置跟踪由智能调度计算机完成，主要由咽喉区内最短路径查找模块、跨咽喉区最短路径查找模块等部分组成。
在智能调度计算机中行车最短路径查找模块接收智能计划编制模块的路径查找申请，以铁路信号***的进路数据、站场形态数据为依据，结合物流管理数据库的现车信息及仿真模块结合计划推导出的仿真现车信息，按照咽喉区内最短路径和跨咽喉区最短路径两种情况进行行车最短路径的查找。查找到的路径返回给智能计划编制模块。
由智能调度计算机生成铁路运输行车作业计划，其形式与内容包括：作业计划号、机车号、计划勾号、股道号、作业方式、作业车辆数、作业方向、摘勾方向等；其中作业方式包括3种：“+”为挂车作业，“-”为摘车作业，“○”为通过作业。
由智能调度计算机生成的铁路运输行车作业计划的执行方式如下：将生成的铁路运输行车作业计划发送到信号***计算机，由信号***计算机根据接收到的铁路运输行车作业计划自动选排进路，开放进路，并根据车辆的行驶、到达情况自动实现清勾确认，并将确认信息反馈到智能调度计算机中。
工业铁路运输物流智能调度***的行车最短路径选择方法是：
① 首先判断要搜索路径的始端与终端（即始端信号机与终端信号机）是否位于同一个咽喉区，若位于同一个咽喉区，则采用咽喉区内最短路径查找方法；
② 若要搜索路径的始端与终端不位于同一个咽喉区，则采用跨咽喉区的最短路径查找方法。其查找方法是：首先搜索从始端到终端经过的咽喉区顺序列表；再按始/终端信号机所处咽喉区直接相邻或不直接相邻两种情况进行最短路径查找。
咽喉区内最短路径的查找过程是：
① 对本咽喉区所有终端信号机方向与要查找的终端信号机方向相同的长调进路进行遍历，在每一条长调进路内，相对长调进路的始端信号机由远及近依次遍历其中的基本进路，对每一条基本进路的终端进行查找，找到包含终端信号机的基本进路，记录下该长调进路以及该基本进路在长调进路内的位置，从此位置开始，接着在长调进路中遍历其余基本进路，对其始端进行判断，如果找到我们要查找的始端，且各基本进路间的停放线为空闲，则查找成功；否则记录下包含终端信号机长调进路的序号和其中的基本进路位置；直到所有长调进路遍历结束，跳转步骤②。
② 对上一步所有找到的包含终端信号机长调进路及基本进路进行遍历，对于数组中的每一条长调进路，从包含终端信号机的基本进路开始，由远及近，若进路间的停放线为空闲，将每一条基本进路的始端作为新的终端信号机（对已查找过的始端信号机不再重复查找），如同步骤①再次遍历所有本区域的长调进路，在每一条长调进路内部，先搜索新赋值的终端信号机，再搜索始端信号机，找到一条同时包含新赋值的终端信号机和始端信号机的长调进路，且始端、终端信号机间的所有基本进路间的停放线空闲，则查找成功。若所有的长调进路遍历结束后仍未找到，直接跳转步骤③。
③ 遍历所有本区域与始端信号机同方向的长调进路，相对长调进路的始端由近及远依次遍历其中的基本进路，对每一条基本进路的始端进行查找，找到包含始端信号机的基本进路，记录下该长调进路以及基本进路在长调进路内的位置，对记录的每条长调进路，从包含始端信号机的基本进路开始，由近及远，若进路间的停放线为空闲，将每一条基本进路的终端作为新的始端信号机（对已查找过的终端信号机不再重复查找），将原终端信号机为终端信号机，重新调用本函数进行递归查找，在递归内部再次执行前面的步骤，找到路径则递归退出，返回通过股道名以及通过的基本进路号。
对于跨咽喉区的最短路径查找，查找从始端到终端经过的咽喉区顺序列表的过程是：将每个咽喉区作为“图”的一个节点，若至少存在一条停放线其两端信号机分属两个咽喉区，则在该两个咽喉区间建一条边。形成一个“图”。若要搜索路径的始端与终端不位于同一个咽喉区时，从始端信号机所处的咽喉区开始以广度遍历的方式查找终端信号机所处的咽喉区，生成从始端到终端经过的咽喉区顺序列表。
对于始/终端信号机所处咽喉区直接相邻时，其最短路径的查找过程是：按照咽喉区内最短路径查找方法查找始端信号机到连接相邻咽喉区的各未被占用的通过线路的路径；再查找各通过线路到终端信号机的路径；对同一通过线路两端的路径距离求和，取距离最短的路径。
对于始/终端信号机所处咽喉区不直接相邻时，其最短路径的查找过程是：按照咽喉区内最短路径查找方法查找始端信号机到连接相邻咽喉区的各未被占用的通过线路的路径，取路径最短的停放线；再查找终端信号机到连接相邻咽喉区的各未被占用的通过线路的路径，取路径最短的通过线路。再利用前述同样方法查找两条通过线路之间最短的路径。最后再按咽喉区的顺序将找到的最短路径及通过线路拼接起来，形成最终的最短路径。
本发明的有益技术效果是：本发明根据企业铁路站场的实际特点，以铁路信号***长调进路与基本进路为基础，构造出适合企业铁路站内运输的最短行车路径查找方法。为调度作业计划智能编制提供了基础，保证了计划智能编制的质量，提高了编制效率。本发明保能够根据调度作业计划智能编排的需要，依据铁路站场当前实际状况，准确、高效的查找出两条线路之间铁路行车的最短路径。
附图说明
图1是本发明的总体结构图。
图2是是本发明功能模块结构示意图。
具体实施方式
参见附图1所示。***由智能调度计算机（1）、物流管理计算机（2）、信号***计算机（调度集中计算机或联锁计算机）（3）、物流管理服务器（4）、物流管理数据库（5）、ERP接口数据库（6）、铁路机车安控***（7）组成，
智能调度计算机（1）与信号***计算机（3）之间通过通讯线连接采用RS232通讯，智能调度计算机（1）、物流管理计算机（2）、物流管理服务器（4）、物流管理数据库（5）、ERP接口数据库（6）等各计算机与服务器之间通过以太网通讯线连接，智能调度计算机（1）与铁路机车安控***（7）通过无线通讯方式连接。
参见附图2所示。在智能调度计算机中行车最短路径查找模块接收智能计划编制模块的路径查找申请，以铁路信号***的进路数据、站场形态数据为依据，结合物流管理数据库的现车信息及仿真模块结合计划推导出的仿真现车信息，按照咽喉区内最短路径和跨咽喉区最短路径两种情况进行行车最短路径的查找。查找到的路径返回给智能计划编制模块。
由智能调度计算机生成铁路运输行车作业计划，其形式与内容包括：作业计划号、机车号、计划勾号、股道号、作业方式、作业车辆数、作业方向、摘勾方向等；其中作业方式包括3种：“+”为挂车作业，“-”为摘车作业，“○”为通过作业。
由智能调度计算机生成的铁路运输行车作业计划的执行方式如下：将生成的铁路运输行车作业计划发送到信号***计算机，由信号***计算机根据接收到的铁路运输行车作业计划自动选排进路，开放进路，并根据车辆的行驶、到达情况自动实现清勾确认，并将确认信息反馈到智能调度计算机中。
工业铁路运输物流智能调度***的行车最短路径选择方法是：
① 首先判断要搜索路径的始端与终端（即始端信号机与终端信号机）是否位于同一个咽喉区，若位于同一个咽喉区，则采用咽喉区内最短路径查找方法；
② 若要搜索路径的始端与终端不位于同一个咽喉区，则采用跨咽喉区的最短路径查找方法。其查找方法是：首先搜索从始端到终端经过的咽喉区顺序列表；再按始/终端信号机所处咽喉区直接相邻或不直接相邻两种情况进行最短路径查找。
咽喉区内最短路径的查找过程是：
① 对本咽喉区所有终端信号机方向与要查找的终端信号机方向相同的长调进路进行遍历，在每一条长调进路内，相对长调进路的始端信号机由远及近依次遍历其中的基本进路，对每一条基本进路的终端进行查找，找到包含终端信号机的基本进路，记录下该长调进路以及该基本进路在长调进路内的位置，从此位置开始，接着在长调进路中遍历其余基本进路，对其始端进行判断，如果找到我们要查找的始端，且各基本进路间的停放线为空闲，则查找成功；否则记录下包含终端信号机长调进路的序号和其中的基本进路位置；直到所有长调进路遍历结束，跳转步骤②。
② 对上一步所有找到的包含终端信号机长调进路及基本进路进行遍历，对于数组中的每一条长调进路，从包含终端信号机的基本进路开始，由远及近，若进路间的停放线为空闲，将每一条基本进路的始端作为新的终端信号机（对已查找过的始端信号机不再重复查找），如同步骤①再次遍历所有本区域的长调进路，在每一条长调进路内部，先搜索新赋值的终端信号机，再搜索始端信号机，找到一条同时包含新赋值的终端信号机和始端信号机的长调进路，且始端、终端信号机间的所有基本进路间的停放线空闲，则查找成功。若所有的长调进路遍历结束后仍未找到，直接跳转步骤③。
③ 遍历所有本区域与始端信号机同方向的长调进路，相对长调进路的始端由近及远依次遍历其中的基本进路，对每一条基本进路的始端进行查找，找到包含始端信号机的基本进路，记录下该长调进路以及基本进路在长调进路内的位置，对记录的每条长调进路，从包含始端信号机的基本进路开始，由近及远，若进路间的停放线为空闲，将每一条基本进路的终端作为新的始端信号机（对已查找过的终端信号机不再重复查找），将原终端信号机为终端信号机，重新调用本函数进行递归查找，在递归内部再次执行前面的步骤，找到路径则递归退出，返回通过股道名以及通过的基本进路号。
对于跨咽喉区的最短路径查找，查找从始端到终端经过的咽喉区顺序列表的过程是：将每个咽喉区作为“图”的一个节点，若至少存在一条停放线其两端信号机分属两个咽喉区，则在该两个咽喉区间建一条边。形成一个“图”。若要搜索路径的始端与终端不位于同一个咽喉区时，从始端信号机所处的咽喉区开始以广度遍历的方式查找终端信号机所处的咽喉区，生成从始端到终端经过的咽喉区顺序列表。
对于始/终端信号机所处咽喉区直接相邻时，其最短路径的查找过程是：按照咽喉区内最短路径查找方法查找始端信号机到连接相邻咽喉区的各未被占用的通过线路的路径；再查找各通过线路到终端信号机的路径；对同一通过线路两端的路径距离求和，取距离最短的路径。
对于始/终端信号机所处咽喉区不直接相邻时，其最短路径的查找过程是：按照咽喉区内最短路径查找方法查找始端信号机到连接相邻咽喉区的各未被占用的通过线路的路径，取路径最短的停放线；再查找终端信号机到连接相邻咽喉区的各未被占用的通过线路的路径，取路径最短的通过线路。再利用前述同样方法查找两条通过线路之间最短的路径。最后再按咽喉区的顺序将找到的最短路径及通过线路拼接起来，形成最终的最短路径。
Claims (5)
1.一种工业铁路物流智能调度***的行车最短路径选择方法，该工业铁路物流智能调度***由智能调度计算机、物流管理计算机、信号***计算机、物流管理服务器、物流管理数据库、ERP接口数据库、铁路机车安控***组成；所述智能调度计算机与信号***计算机之间通过RS232通讯线连接，智能调度计算机、物流管理计算机与物流管理服务器、物流管理数据库、ERP接口数据库之间通过以太网通讯线连接，智能调度计算机与铁路机车安控***通过无线通讯方式连接，其特征在于：由智能调度计算机生成铁路运输行车作业计划，行车作业计划执行方式如下：将生成的铁路运输行车作业计划发送到信号***计算机，由信号***计算机根据接收到的铁路运输行车作业计划自动选排进路，开放进路，并根据车辆的行驶、到达情况自动实现清沟确认，并将确认信息反馈到智能调度计算机；
所述行车最短路径选择过程是：
（1）首先判断要搜索路径的始端与终端，即始端信号机与终端信号机是否位于同一个咽喉区，若位于同一个咽喉区，则采用咽喉区内最短路径查找方法；
（2）若要搜索路径的始端与终端不位于同一个咽喉区，则采用跨咽喉区的最短路径查找方法，其查找方法是：首先搜索从始端到终端经过的咽喉区顺序列表；再按始/终端信号机所处咽喉区直接相邻时或不直接相邻两种情况进行最短路径查找。
2.根据权利要求1所述的工业铁路物流智能调度***的行车最短路径选择方法，其特征在于：咽喉区内最短路径查找方法，其查找过程是：
（A） 对本咽喉区所有终端信号机方向与要查找的终端信号机方向相同的长调进路进行遍历，在每一条长调进路内，相对长调进路的始端信号机由远及近依次遍历其中的基本进路，对每一条基本进路的终端进行查找，找到包含终端信号机的基本进路，记录下该长调进路以及该基本进路在长调进路内的位置，从此位置开始，接着在长调进路中遍历其余基本进路，对其始端进行判断，如果找到要查找的始端，且各基本进路间的停放线为空闲，则查找成功；否则记录下包含终端信号机长调进路的序号和其中的基本进路位置；直到所有长调进路遍历结束，跳转步骤（B）；
（B） 对上一步所有找到的包含终端信号机长调进路及基本进路进行遍历，对于数组中的每一条长调进路，从包含终端信号机的基本进路开始，由远及近，若进路间的停放线为空闲，将每一条基本进路的始端作为新的终端信号机，如同步骤（A）再次遍历所有本区域的长调进路，在每一条长调进路内部，先搜索新赋值的终端信号机，再搜索始端信号机，找到一条同时包含新赋值的终端信号机和始端信号机的长调进路，且始端、终端信号机间的所有基本进路间的停放线空闲，则查找成功，若所有的长调进路遍历结束后仍未找到，直接跳转步骤（C）；
（C） 遍历所有本区域与始端信号机同方向的长调进路，相对长调进路的始端由近及远依次遍历其中的基本进路，对每一条基本进路的始端进行查找，找到包含始端信号机的基本进路，记录下该长调进路以及基本进路在长调进路内的位置，对记录的每条长调进路，从包含始端信号机的基本进路开始，由近及远，若进路间的停放线为空闲，将每一条基本进路的终端作为新的始端信号机，将原终端信号机为终端信号机，进行递归查找，在递归内部再次执行咽喉区内最短路径查找方法的步骤，找到路径则递归退出，返回通过股道名以及通过的基本进路号。
3.根据权利要求1所述的工业铁路物流智能调度***的行车最短路径选择方法，其特征在于：从始端到终端经过的咽喉区顺序列表查找方法，其查找过程是：将每个咽喉区作为“图”的一个节点，若至少存在一条停放线其两端信号机分属两个咽喉区，则在该两个咽喉区间建一条边，形成一个“图”，若要搜索路径的始端与终端不位于同一个咽喉区时，从始端信号机所处的咽喉区开始以广度遍历的方式查找终端信号机所处的咽喉区，生成从始端到终端经过的咽喉区顺序列表。
4.根据权利要求1所述的工业铁路物流智能调度***的行车最短路径选择方法，其特征在于：始/终端信号机所处咽喉区直接相邻时最短路径查找方法，其查找过程是：按照咽喉区内最短路径查找方法查找始端信号机到连接相邻咽喉区的各未被占用的通过线路的路径；再查找各通过线路到终端信号机的路径；对同一通过线路两端的路径距离求和，取距离最短的路径。
5.根据权利要求1所述的工业铁路物流智能调度***的行车最短路径选择方法，其特征在于：始/终端信号机所处咽喉区不直接相邻时最短路径查找方法，其查找过程是：按照咽喉区内最短路径查找方法查找始端信号机到连接相邻咽喉区的各未被占用的通过线路的路径，取路径最短的停放线；再查找终端信号机到连接相邻咽喉区的各未被占用的通过线路的路径，取路径最短的通过线路，再利用行车最短路径选择过程的方法查找两条通过线路之间最短的路径，最后再按咽喉区的顺序将找到的最短路径及通过线路拼接起来，形成最终的最短路径。
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