一种调车作业计划的自动生成方法、电子设备及介质与流程

1.本发明涉及轨道交通信号系统，尤其是涉及一种调车作业计划的自动生成方法、电子设备及介质。


背景技术：

2.铁路运输行业飞速的发展，铁路运输承担着越来越多的运输任务，为了能够应对不同的作业要求，利用现有的机车将运输的客货送至目的地，完成客货运任务，需要对既有列车进行解体、编组、摘挂、转线等调车作业。有效合理的制定调车作业计划，对于保障车站运输通畅，加速车辆的周转周期，提高运输工作效率具有重要的意义。
3.调车计划的编制是调车场内最为灵活的工作，不同编组场的调车作业编制规则不同，同一场区在股道占用情况以及调机工作状态不同的情况下编制方法也有差异。然而，国内大型编组场的调车作业计划主要依赖于人工编制，计划编制时需要凭借着过往经验来综合判断，因此计划编制人员的水平直接影响了计划的优劣。
4.为了提升调车作业计划的高效性，业内进行了一些有益尝试。一种方法是依据甩挂情况，根据甩挂的股道生成调车作业计划，再通过人工的方式进行添加修改，但是这种方法以调车任务为导向，但是没有考虑到股道间的连接关系，实际使用过程中需要频繁的对自动生成的调车作业计划进行人为修改，降低了其自动化程度；另一种方式是结合前人经验对既有的调车作业计划编制方案与方法进行一些总结，得到一些规则，编制人今后的调车计划钩计划编制时遵循这些规律，这种方法没能离得开人工的干预，且多为文字性材料，缺乏数学统计规律，不利于输入进信息化系统中进行计划的自动编制。


技术实现要素：

5.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调车作业计划的自动生成方法、电子设备及介质，具有实用性广泛，基于先验知识的钩计划编制以及自动插入单机专线计划可以灵活的提供调车作业计划制定方案，减轻车站工作人员的调车作业计划编制劳动强度。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.根据本发明第一方面，提供了一种调车作业计划的自动生成方法，该方法通过调车作业任务内容匹配模板生成调车作业粗计划，先验知识对模板生成的调车作业粗计划进行逐钩优化生成调车作业计划，计划生成后根据机车位置及机位自动插入单机计划，以此实现了调车作业计划的自动生成。
8.作为优选的技术方案，该方法包括以下步骤：
9.步骤101，调度中心编制调度任务，提供起始车站、起始股道、目标车站、目标股道、取送车任务信息、任务类型信息；
10.步骤102，根据任务的信息在历史库里匹配，如果有相同情况则认为匹配成功，根据历史生成调车作业计划，否则执行步骤103；
11.步骤103，根据起始车站、起始股道、目标车站、目标股道匹配调度计划编制模板，生成调车作业单；
12.步骤104，从第一钩计划开始，依据行车先验知识逐钩进行调度作业计划编制，如果没有规则确认，则将多种可能的计划编制方式并入调车作业单集合，最后对集合中的每个调车作业单进行评分，输出评分最优的调车作业单；
13.步骤105，对于调机不在调车计划第一钩股道的情况，根据调机位置自动插入单机计划；如果不在本场区，则执行步骤101～步骤104生成新的跨场单机计划，如果在本场区则自动插入机车转线计划；
14.步骤106，对自动生成调车作业单进行确认以及修改，并且下达调车作业计划；
15.步骤107，调车作业计划完成后记录该调车作业单，作为下次调车作业单编制的先验知识。
16.作为优选的技术方案，所述的步骤102中的历史库为一种存入数据库或者存入本地的记录历史调车作业单的知识库，在存入后会对历史记录进行统计、分析，从中提取出调车作业计划的特征用于今后的调车作业编制工作，其中调车作业计划的特征包括不同作业类型时股道的选择情况、接发车时股道优先使用情况、股道间行车时优先选用的行车路径。
17.作为优选的技术方案，所述的根据任务的信息在历史库里匹配，包括整个调车作业单与历史作业单的匹配，以及上下钩之间股道选择的特征进行匹配；
18.所述的匹配项包括强制匹配项与非强制匹配项，其中强制匹配项为历史作业单与现编制的调车作业计划在该项信息上必须完全相同，非强制匹配项则无需完全相同，允许设定的误差范围，在该允许范围内仍认为该项信息上是匹配成功的。
19.作为优选的技术方案，所述的调度计划编制模板为考虑到调车作业任务、站型、股道使用情况而制定的计划编制模板；
20.任务确定后，根据起始车站、起始股道、目标车站、目标股道后在模板库里进行检索，获取匹配的模板，并根据任务信息对模板进行自动调整，以便于更加精细化的编制调车计划。
21.作为优选的技术方案，所述的调车作业单集合为所有可能的调车行走路线构成的集合，系统结合调车作业单钩数、行走路线的长度、预估时耗、计划中股道的使用频次、计划对同时进行的其他作业的影响程度制定评分细则，最后为集合中每个子集进行评分，从而给出最优选择。
22.作为优选的技术方案，所述的调机在本场区时自动插入机车转线计划为：
23.结合调机所在的场区、股道以及机位，调车计划第一钩的股道、机位以及股道间的连接关系自动插入单机作业计划。
24.作为优选的技术方案，所述的步骤105具体过程如下：
25.a.如果调机所在股道与调车任务中的第一钩对应的股道相同，且调机所在的机位与调车任务中机位相同，或者当前股道无存车，执行步骤步骤106；
26.b.如果调机所在股道与调车任务中的第一钩对应的股道相同，但是调机所在机位与调车任务需要的机位不同，且股道有存车，则寻找与本勾股道有公共牵出线且距离最近的另一个股道，插入该股道做一个单机转头作业；
27.c.如果调机不在本场区，则以调机所在的场区为起始场区，所在股道为起始股道，
调车计划的第一钩股道为目标股道，作业类型为跨场区单机作业，以上信息构建新的调车任务，转步骤101～步骤104，自动生成跨场单机作业；
28.d.如果调机和调车任务第一钩股道在同一场区且机位相同，但是并非同一股道，则检索公共的牵出线，如果存在公用的牵出线则在调车计划前自动插入一钩作为单机作业；
29.e.如果调机和调车任务第一钩股道在同一场区且机位不同，如果调机所在股道没有存车，则仍然在调车计划前插入一钩单机计划；如果股道上没有存车则需要插入两钩计划，检索调机所在股道所有可通过牵出线牵出推入的股道形成集合a，调车作业单第一勾可通过牵出线牵出推入的股道形成集合b，在集合a与集合b中寻找交集，形成股道的集合c，计算调机所在股道至集合c中股道，再至调车作业单第一钩股道所消耗的资源，寻找最优的股道，以调机所在股道为插入的第一钩计划，选出的最优股道作为第二钩，插入两钩单机计划。
30.根据本发明第二方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。
31.根据本发明第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现所述的方法。
32.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
33.1、本发明根据任务内容匹配模板可以解决跨场区调车作业的框架问题，模板凝聚了前人的经验，以最少的钩数实现了跨场区调车作业计划的编制。逐钩优化时借鉴先验知识，可根据作业类型、上钩股道以及下下钩股道等信息匹配优先规则生成下一钩计划。
34.2、本发明可以根据生成的调车作业单以及调机所在的位置，判断是否需要增加单机作业，如果需要则会自动生成跨场单机作业或者插入单机计划需要的钩计划，省去计划编制人员手工添加编制单机作业。
35.3、调车作业完成后，对于历史作业单进行统计分析，得到的知识作为先验知识参与到今后的调车作业计划编制过程中，通过动态的统计可以对现有规则进行补充，以便于更加适应实际的调车任务需求。
附图说明
36.图1为本发明生成调车作业计划的总体流程图；
37.图2为本发明生成调车作业计划钩计划优化的流程图；
38.图3为本发明生成单机作业计划的流程图。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
40.本发明自动生成调车作业计划的方法，包括以下步骤：(1)车站获取调车作业任务，根据作业特点，拆分三种基本类型：区内单机转线、跨区单机转线、车流计划。调车任务
信息包含作业起始场区、起始股道、目标场区、目标股道、机车号、机车调别、调车组、调车组作业类型、计划类型、摘挂类型、辆数等。调度中心编制调车任务，提供调车任务的相关信息；(2)对于车流计划类型的调车任务，先匹配调车作业计划模板，然后检查股道容车数、股道占用、交叉作业、先验知识动态规划最优路径，自动填充运输信息，生成最优调车作业计划。(3)对于单机转场调车任务，先生成单机转场车流计划，然后按车流计划调车任务生成调车作业计划；(4)对于的区内单机转线类型的调车任务，根据机车位置、原始调车计划信息自动插入一勾或多勾单机转线计划。根据任务类型、起始股道、目标股道、本趟车编组等信息匹配模板，生成调车作业单框架；(3)从第一钩计划开始，逐个对于作业单里的每一钩计划进行遍历，根据上一钩股道、类型、带车数等信息，结合股道优先顺序等先验知识生成下一钩计划，对于未精确匹配的股道则记录数据集合以评分的机制选出最优选的方案。(4)人工确认系统自动生成的作业计划，生成正式的调车作业计划。(5)根据机车位置、计划起始股道及股道占用情况自动插入单机转线计划。(6)计划执行完毕后，记录调车作业的信息以及调车单中行车路线的组合方式，作为今后制定计划的先验知识。
41.如图1所示，本发明自动生成调车作业计划的具体过程如下：
42.101)调度中心下发调车作业任务，提供起始场区、起始股道、目标场区、目标股道、取送车信息以及任务类型等信息。
43.102)根据调车作业任务的内容从历史库里搜寻是否有类似的任务，如果匹配成功则根据匹配成功的历史调车作业生成新的调车作业计划单，如果匹配失败则转步骤103)。
44.103)读取调车作业任务的起始场区、起始股道、目标股道、目标场区，利用这些信息匹配跨场区作业模板，将这些信息以及作业类型等相关信息自动填入到模板中，生成调车计划粗框架。
45.104)从第一钩开始，依据先验知识逐钩对后面每一钩计划进行优化，若先验规则规定在某种情况下必须选用某股道则确定使用该股道，如下一钩计划既可以选择股道a，也可以选择股道b，则分成两个平行的调车计划，记录在调车计划的集合里。
46.105)步骤104生成了n个平行的调车计划，这些计划均可以完成调车任务，故在此步骤对每条步骤进行评分。评分的标准根据预计完成时间、总钩数、完成任务所需的耗费资源数而定，输出评分最高的调车作业计划作为最优选。
47.106)获取机车所在的场区、股道以及机位情况，根据这些信息来执行以下操作：
48.a.如果调机所在股道与调车任务中的第一钩对应的股道相同，且调机所在的机位与调车任务中机位相同，或者当前股道无存车，则结束步骤106)，转步骤107)。
49.b.如果调机所在股道与调车任务中的第一钩对应的股道相同，但是调机所在机位与调车任务需要的机位不同，且股道有存车，则寻找与本勾股道有公共牵出线且距离最近的另一个股道，插入该股道做一个单机转头作业。
50.c.如果调机不在本场区，则以调机所在的场区为起始场区，所在股道为起始股道，调车计划的第一钩股道为目标股道，作业类型为跨场区单机作业，以上信息构建新的调车任务，转步骤102～步骤105，自动生成跨场单机作业。
51.d.如果调机和调车任务第一钩股道在同一场区且机位相同，但是并非同一股道，则检索公共的牵出线，如果存在公用的牵出线则在调车计划前自动插入一钩作为单机作业。
52.e.如果调机和调车任务第一钩股道在同一场区且机位不同，如果调机所在股道没有存车，则仍然在调车计划前插入一钩单机计划；如果股道上没有存车则需要插入两钩计划，检索调机所在股道所有可通过牵出线牵出推入的股道形成集合a，调车作业单第一勾可通过牵出线牵出推入的股道形成集合b，在集合a与集合b中寻找交集，形成股道的集合c，计算调机所在股道至集合c中股道，再至调车作业单第一钩股道所消耗的资源，寻找最优的股道，以调机所在股道为插入的第一钩计划，选出的最优股道作为第二钩，插入两钩单机计划。
53.107)计划编制人员对调车作业单进行人工确认，确认完毕后进行输出。
54.108)调车作业单完成后，记录任务内容以及股道选择等信息，定期对于股道选择情况，行车资源耗费情况进行分析，提炼出优秀的方案作输入到先验条件库里，作为步骤104)钩计划选择优化提供方案。
55.所述的步骤形成闭环，通过模板匹配制定调车作业单框架，可以节约人力编制耗费的资源，机于先验知识的钩计划编制优化，可以汲取行车经验使得机器选择更优的行车方案，最后对于历史作业单进行分析，统计分析的内容又可以丰富行车经验，使得系统学习到更多适用于本场区的选择方法。
56.具体实施例
57.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。图1介绍了调车作业计划自动生成的总体流程，从下发调车任务到调车作业计划的自动生成经过的流程。图2介绍了根据调车任务匹配模板生成调车计划粗框架，基于先验知识逐钩进行优化细化的具体方法。图3介绍了根据调机位置自动生成单机计划的流程，应对于不同情况如何生成调车计划的具体细则。
58.如图1所示，本发明具体方法如下：
59.1)调度中心下发送车任务，0001号机车从i
‑
5g取10辆车，前往iii
‑
1g送6辆车，iv
‑
5g送4辆车。(其中“i
‑
5g”表示i场区5股)。
60.2)匹配模板生成调车作业单粗框架，再进行逐钩优化，自动生成跨场区调车作业单。
61.3)搜索0001机车的位置、机位信息，根据这些信息决定是否需要自动插入单机计划，如有需要则自动生成。
62.4)调车作业单完成后，将相关信息导入存库，定期对这个信息进行分析形成规律，作为先验信息服务于步骤2)中的钩优化。
63.如图2所示，本发明根据调车任务匹配模板生成调车计划粗框架，基于先验知识逐钩进行优化细化的具体方法如下：
64.1)调度中心下发送车任务，0001号机车从i
‑
5g取10辆车，前往iii
‑
1g送6辆车，iv
‑
5g送4辆车。(其中“i
‑
5g”表示i场区5股)。
65.2)再历史库里寻找是否有i
‑
5g取车，给iii
‑
1g、iv
‑
5g送车的计划，如果有则将调车任务的作业类型、调机使用等相关内容填入自动生成调车作业单，跳转步骤x)，如果没有匹配项则继续执行步骤3)。
66.3)在计划模板集合中寻找i场至iv的矿场区计划模板。匹配成功后，生成调车计划粗框架:i
‑
5g 10；i
‑
1l过；ii
‑
1g过；ii
‑
1l过；iii
‑
1g
‑
6；iii
‑
1l过；iv
‑
5g
‑
4(其中“ ”代表挂
车，“过”代表通过，
“‑”
表示甩车，i
‑
1l表示i场与ii场间的1号联络线)。
67.4)从第一钩开始进行逐钩的优化，先验知识中有项规则，i
‑
5g发车前往ii场的股道，优先通过联络线i
‑
2l，故修改第二勾为i
‑
2l。
68.5)经i
‑
2l至iii
‑
1g送车总共有6种可能存在的钩计划：
69.a.i
‑
2l过；ii
‑
1g过；ii
‑
1l过；iii
‑
1g
‑670.b.i
‑
2l过；ii
‑
1g过；ii
‑
2l过；iii
‑
1g
‑671.c.i
‑
2l过；ii
‑
2g过；ii
‑
2l过；iii
‑
1g
‑672.d.i
‑
2l过；ii
‑
2g过；ii
‑
3l过；iii
‑
1g
‑673.e.i
‑
2l过；ii
‑
3g过；ii
‑
3l过；iii
‑
1g
‑674.f.i
‑
2l过；ii
‑
3g过；ii
‑
4l过；iii
‑
1g
‑
6。
75.6)继续优化下一钩，先验知识里有记录，iii
‑
1g至iv
‑
5g送车的计划，优先通过iii
‑
2l，故第6钩优化更改为iii
‑
2l。则当前有6种可能的数据集合：
76.a.i
‑
5g 10；i
‑
2l过；ii
‑
1g过；ii
‑
1l过；iii
‑
1g
‑
6；iv
‑
5g
‑477.b.i
‑
5g 10；i
‑
2l过；ii
‑
1g过；ii
‑
2l过；iii
‑
1g
‑
6；iv
‑
5g
‑478.c.i
‑
5g 10；i
‑
2l过；ii
‑
2g过；ii
‑
2l过；iii
‑
1g
‑
6；iv
‑
5g
‑479.d.i
‑
5g 10；i
‑
2l过；ii
‑
2g过；ii
‑
3l过；iii
‑
1g
‑
6；iv
‑
5g
‑480.e.i
‑
5g 10；i
‑
2l过；ii
‑
3g过；ii
‑
3l过；iii
‑
1g
‑
6；iv
‑
5g
‑481.f.i
‑
5g 10；i
‑
2l过；ii
‑
3g过；ii
‑
4l过；iii
‑
1g
‑
6；iv
‑
5g
‑
4。
82.7)结合预期经过的距离、该段路程所耗费的时间、对于其他股道的影响等因素制定的评分细则，对于这6种可能进行评分，选出评分最高项输出。
83.如图3所示，本发明根据调机位置自动生成单机计划的具体方法如下：
84.1)如上图2描述，自动生成一条0001机车的调车计划，起始股道为i
‑
5g。
85.2)此时搜索0001机车的位置，获取机车所在的场区、股道、机位等信息，如果在其它场区如ii
‑
3g，则以调机所在股道ii
‑
3g为起始股道，作业类型为单机作业，目标股道为调车作业单第一钩股道i
‑
5g，跳出本方法转图2方法自动生成跨场区调车作业单。如果机车所在股道在本场区股道，则转步骤3。
86.3)针对于调机所在股道的不同，可以分为以下几种情况：
87.a.调机在i
‑
5g，与调车计划第一钩股道相同，且机位相符，此类情况则跳出本方法无需插入单机计划；
88.b.调机在i
‑
5g，与调车计划第一钩股道相同，机位不同。如果i
‑
5g上无存车则无需插入单机计划，如果有存车则需要插入单机转头计划，找与i
‑
5g有公共公共牵出线，距离最近的股道i
‑
4g，在调车作业单第一钩前，插入一勾i
‑
4g类型为单机的计划。
89.c.如果调机在i
‑
4g，与调车计划第一钩股道不同但是机位相同，且i
‑
4g与i
‑
5g在该方向的公用的牵出线i
‑
3l，则在i
‑
5g这钩计划前插入一勾i
‑
4g类型为单机的计划。
90.d.如果调机在i
‑
4g，与调车计划第一钩股道不同且机位不同，则此时按照i
‑
4g是否存车分为两种情况进行判断。如果i
‑
4g无存车，且i
‑
4g与i
‑
5g在该方向的公用的牵出线i
‑
3l，则在i
‑
5g这钩计划前插入一勾i
‑
4g类型为单机的计划；如果有存车，则需要额外再插入一钩计划，寻找i
‑
4g可通过推入牵出进入的股道集合a，i
‑
5g对应的集合b，寻找a与b的交集，寻找出整体路径最短的股道如i
‑
6g，则此时i
‑
5g这钩计划前需要插入两钩计划，分别为
i
‑
4g、i
‑
6g，类型均为单机的计划。
91.4)输出调车作业单，计划编制人员确认，确认完成后输出。
92.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
93.本发明电子设备包括中央处理单元(cpu)，其可以根据存储在只读存储器(rom)中的计算机程序指令或者从存储单元加载到随机访问存储器(ram)中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在ram中，还可以存储设备操作所需的各种程序和数据。cpu、rom以及ram通过总线彼此相连。输入/输出(i/o)接口也连接至总线。
94.设备中的多个部件连接至i/o接口，包括：输入单元，例如键盘、鼠标等；输出单元，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元，例如磁盘、光盘等；以及通信单元，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元允许设备通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
95.处理单元执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法101～108。例如，在一些实施例中，方法101～108可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom和/或通信单元而被载入和/或安装到设备上。当计算机程序加载到ram并由cpu执行时，可以执行上文描述的方法101～108的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，cpu可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法101～108。
96.本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑设备(cpld)等等。
97.用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
98.在本发明的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd
‑
rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
99.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。