動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理方法及裝置的製作方法
2023-06-08 13:40:16 1
專利名稱：動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種動車檢修計劃自動排程相關技術，尤其是涉及一種動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理方法及裝置。
背景技術：
隨著國民經濟不斷發展及城市、城鎮化進程的持續加速，城際間旅客運輸量持續迅猛增長，鐵路運能緊張的矛盾日益突出，既有線鐵路運輸，特別是旅客運輸已嚴重滯後，跟不上市場需求變化，中國鐵路面臨著十分緊迫的形勢。建設客運專線，實現客貨分離，是實施《中長期鐵路網規劃》的重要內容，也是世界鐵路發展的方向，客運專線緩解了鐵路運輸能力瓶頸、提高了旅客運輸速度、擴充了運輸能力、提升了鐵路技術整體裝備水平、實現了鐵路現代化，為國民經濟快速發展提供強有力支撐。隨著客運專線運營規模不斷擴大，為了保證高速客運專線動車組的快速高效運營，必須擁有功能綜合、技術先進的動車檢修檢修作業計劃軟體。二級檢修是一級檢修的拓展和延伸，在遵循引進檢修標準，保證不失修的基礎上，調整檢修周期，增加檢修項點，實現全面檢修和重點保養的要求。檢修的主要項目:絕緣測試、車頂設備、駕駛室、上部設施、車內配電盤、走行部、連接部、車體兩側等，按規定進行濾網的清洗或更換，並進行頭罩分並裝置、制動系統、車載監控屏等設備的全部試驗和檢查。二級修的檢修周期為3萬公裡，檢修時間為12小時左右。目前國內動車周運用及二級檢修結合專項修計劃由調度員手工編寫。由於二級修約束較多，要考慮的周期長，且計劃執行對運營影響較大，一般由經驗豐富的調度員編寫。人工編寫檢修計劃時間長、效率低且可執行性不夠有效。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理方法及裝置。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:—種動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理方法，其特徵在於，包括以下步驟:I)調度終端將交路及動車運行狀態信息發送給計算引擎伺服器；2)計算引擎伺服器將接收到的交路及動車運行狀態信息作為輸入，通過混合整數線性規劃模型，計算在周期內每條交路上安排的動車和每天進行檢修的動車信息；3)計算引擎伺服器根據在周期內每條交路上安排的動車和每天進行檢修的動車信息得到每條交路的運行情況和每輛動車的運行狀態信息；4)判斷得到的結果是否可行，若為是，執行步驟5)，若為否，重新調整模型參數，返回步驟2)；5)計算引擎伺服器通過啟發式算法來判斷得到結果是否健壯，若為是，執行步驟6)，若為否，返回步驟2)；6)將得到結果發送給調度終端，供用戶選擇。所述的交路及動車運行狀態信息包括每一條交路的運行天數和公裡數，每一輛動車的當前距離上次檢修後的累積天數和公裡數，以及檢修所的檢修能力信息。所述的混合整數線性規劃模型嵌入在計算引擎伺服器中的IBM ILOG CPLEX優化引擎中。所述的交路及動車運行狀態信息作為約束條件，把動車的累積公裡數與累積天數作為變量，把最小化所有動車的累積公裡數之和與累積天數之和作為目標函數。所述的啟發式算法具體為:對得到的每條交路運行裡程加上一個服從正態分布的擾動，並判斷在加上這樣的擾動之後原來的安排方案是否可行，若為是，該計算結果為健壯，否則，該計算結果為不健壯。一種動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理方法的裝置，其特徵在於，包括調度終端、計算引擎伺服器和資料庫伺服器，所述的計算引擎伺服器分別與調度終端、資料庫伺服器連接。所述的調度終端依次通過接入交換機、核心交換機後與計算引擎伺服器連接。所述的計算引擎伺服器通過核心交換機分別與資料庫伺服器連接。還包括磁碟陣列，該磁碟陣列通過SAN交換機與資料庫伺服器。與現有技術相比，本發明具有以下優點:1、使動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理自動化、智能化，解決了調度員編寫計劃耗時長、效率低，不優化等問題；2、用計算機代替人腦計算，在可接受的時間內可以推定較長時間的檢修計劃，達到人腦不能企及的時間跨度；3、同時具有很強的可拓展性和可移植性，可便利的應用於其他路局的動車周運用及檢修計劃排程當中。
圖1為本發明的流程圖；圖2為本發明的硬體結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例如圖1所示，一種動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理方法，包括以下步驟:I)調度終端將交路及動車運行狀態信息發送給計算引擎伺服器；2)計算引擎伺服器將接收到的交路及動車運行狀態信息作為輸入，通過混合整數線性規劃模型，計算在周期內每條交路上安排的動車和每天進行檢修的動車信息；3)計算引擎伺服器根據在周期內每條交路上安排的動車和每天進行檢修的動車信息得到每條交路的運行情況和每輛動車的運行狀態信息；
4)判斷得到的結果是否可行，若為是，執行步驟5)，若為否，重新調整模型參數，返回步驟2)；5)計算引擎伺服器通過啟發式算法來判斷得到結果是否健壯，若為是，執行步驟
6)，若為否，返回步驟2)；6)將得到結果發送給調度終端，供用戶選擇。所述的交路及動車運行狀態信息包括每一條交路的運行天數和公裡數，每一輛動車的當前距離上次檢修後的累積天數和公裡數，以及檢修所的檢修能力信息。所述的混合整數線性規劃模型嵌入在計算引擎伺服器中的IBM ILOG CPLEX優化引擎中。所述的交路及動車運行狀態信息作為約束條件，把動車的累積公裡數與累積天數作為變量，把最小化所有動車的累積公裡數之和與累積天數之和作為目標函數。所述的啟發式算法具體為:對得到的每條交路運行裡程加上一個服從正態分布的擾動，並判斷在加上這樣的擾動之後原來的安排方案是否可行，若為是，該計算結果為健壯，否則，該計算結果為不健壯。如圖2所示，本發明的硬體結構包括調度終端1、計算引擎伺服器2、資料庫伺服器3和磁碟陣列4，所述的計算引擎伺服器2分別與調度終端1、資料庫伺服器3連接。所述的調度終端I依次通過接入交換機6、核心交換機7後與計算引擎伺服器2連接。所述的計算引擎伺服器2通過核心交換機7分別與資料庫伺服器3連接。磁碟陣列4通過SAN交換機5與資料庫伺服器3。線性規劃是最優化問題中的重要領域之一，是輔助人們進行科學管理的一種數學方法。很多運籌學中的實際問題都可以用線性規劃來表述。線性規劃的某些特殊情況，例如網絡流、多商品流量等問題，都被認為非常重要，並有大量對其算法的專門研究。很多其他種類的最優化問題算法都可以分拆成線性規划子問題，然後求得解。同樣的，在微觀經濟學和商業管理領域，線性規劃被大量應用於解決收入極大化或生產過程的成本極小化之類的問題，即合理安排人力物力資源。線性規劃所研究的是:在一定條件下，合理安排人力物力等資源，使經濟效果達到最好。一般地，求線性目標函數在線性約束條件下的最大值或最小值的問題，統稱為線性規劃問題。滿足線性約束條件的解叫做可行解，由所有可行解組成的集合叫做可行域。決策變量、約束條件、目標函數是線性規劃的三要素。當線性規劃中的變量有一部分被要求為整數時,我們就稱這樣的規劃為混合整數線性規劃。整數線性規劃的應用範圍極其廣泛，不僅在工業和工程設計和科學研究方面有許多應用，而且在計算機設計、系統可靠性、編碼和經濟分析等方面也有新的應用。整數線性規劃是從1958年由R.E.戈莫裡提出割平面法之後形成獨立分支的。半個世紀以來發展出很多方法解決各種問題。解整數規劃最典型的做法是逐步生成一個相關的問題，稱它是原問題的衍生問題。對每個衍生問題又伴隨一個比它更易於求解的鬆弛問題(衍生問題稱為鬆弛問題的源問題)。通過鬆弛問題的解來確定它的源問題的歸宿，即源問題應被捨棄，還是再生成一個或多個它本身的衍生問題來替代它。隨即再選擇一個尚未被捨棄的或替代的原問題的衍生問題，重複以上步驟直至不再剩有未解決的衍生問題為止。目前比較成功又流行的方法是分枝定界法和割平面法，它們都是在上述框架下形成的。IBM ILOG CPLEX優化引擎提供了解決實際的大型優化問題所需的能力，並且能夠以最快的速度最可靠地實現基本算法，從而制定精確且合理的決策。它提供的靈活的高性能優化程序，能夠解決線性規劃、二次規劃和混合整數規劃等問題。CPLEX不僅藉助了其背後優秀的數學功底，更是能夠利用多個CPU，讓工作在各個CPU中分別進行加工，從而實現更快的計算效果。IBM ILOG CPLEX還提供了靈活的開發界面和多平臺移植性。在應用程式開發和部署過程中，開發人員可以通過大多數編程環境來訪問CPLEX,例如C、C++、Java、.Net語目等。它可以被部署在多個平臺上使用，包括AIX、HP Unix、Linux、Macintosh、Sun Solaris、Windows等,真正實現了可移植性。在優化方面，系統先通過混合整數規劃建立問題的模型，然後調用IBM ILOGCPLEX引擎來求解這個模型。模型的輸入為交路及動車運行狀態的信息，包括每一條交路的運行天數、公裡數，每一輛動車的當前距離上次檢修後的累積天數和公裡數，以及檢修所的檢修能力。模型的輸出為在周期內，每條交路上安排的動車，每天晚上進行檢修的動車。給定這些時刻，系統就能安排出每條交路的運行情況、每輛動車的運行狀態(包括動車的累積公裡數和累積天數)。在得到這個安排之後，系統使用啟發式算法來驗證模型的可靠性和健壯性，對每條交路的運行裡程人為加上一個服從正態分布的擾動，如果在加上這樣的擾動之後，原來的安排方案依然可行，就稱這樣的安排是「健壯的」。我們把所需時間內的運行方案分成數個周期，對於每個周期採用上述方法分別求解，然後疊加在一起，就可以得到數個健壯的可行解供用戶選擇。在二級修結合專項修中，我們把每輛動車是否在交路上安排作為0-1變量，把動車的累積公裡數與累積天數作為變量，約束條件包括動車的可用性、交路的可用性、檢修量的限制、動車檢修後對累積公裡數與累積天數的影響等。目標函數為最小化所有動車的累積公裡數之和與累積天數之和。在採用IBM ILOG CPLEX優化引擎求得最優解後，我們可以保證經過這樣的一個安排，動車的總體健康狀況得到改善，並且能滿足交路的所有需要以及檢修車輛數的限制。
權利要求
1.一種動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理方法，其特徵在於，包括以下步驟: 1)調度終端將交路及動車運行狀態信息發送給計算引擎伺服器； 2)計算引擎伺服器將接收到的交路及動車運行狀態信息作為輸入，通過混合整數線性規劃模型，計算在周期內每條交路上安排的動車和每天進行檢修的動車信息； 3)計算引擎伺服器根據在周期內每條交路上安排的動車和每天進行檢修的動車信息得到每條交路的運行情況和每輛動車的運行狀態信息； 4)判斷得到的結果是否可行，若為是，執行步驟5)，若為否，重新調整模型參數，返回步驟2)； 5)計算引擎伺服器通過啟發式算法來判斷得到結果是否健壯，若為是，執行步驟6)，若為否，返回步驟2)； 6)將得到結果發送給調度終端，供用戶選擇。
2.根據權利要求1所述的一種動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理方法，其特徵在於，所述的交路及動車運行狀態信息包括每一條交路的運行天數和公裡數，每一輛動車的當前距上次檢修後的累積天數和公裡數，以及檢修所的檢修能力信息。
3.根據權利要求1所述的一種動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理方法，其特徵在於，所述的混合整數線性規劃模型嵌入在計算引擎伺服器中的IBM ILOG CPLEX優化引擎中。
4.根據權利要求1所述的一種動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理方法，其特徵在於，所述的交路及動車運行狀態信息作為約束條件，把動車的累積公裡數與累積天數作為變量，把最小化所有動車的累積公裡數之和與累積天數之和作為目標函數。
5.根據權利要求1所述的一種動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理方法，其特徵在於，所述的啟發式算法具體為: 對得到的每條交路運行裡程加上一個服從正態分布的擾動，並判斷在加上這樣的擾動之後原來的安排方案是否可行，若為是，該計算結果為健壯，否則，該計算結果為不健壯。
6.一種實施權利要求1所述的動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理方法的裝置，其特徵在於，包括調度終端、計算引擎伺服器和資料庫伺服器，所述的計算引擎伺服器分別與調度終端、資料庫伺服器連接。
7.根據權利要求6所述的動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理方法的裝置，其特徵在於，所述的調度終端依次通過接入交換機、核心交換機後與計算引擎伺服器連接。
8.根據權利要求6所述的動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理方法的裝置，其特徵在於，所述的計算引擎伺服器通過核心交換機分別與資料庫伺服器連接。
9.根據權利要求6所述的動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理方法的裝置，其特徵在於，還包括磁碟陣列，該磁碟陣列通過SAN交換機與資料庫伺服器。
全文摘要
本發明涉及一種動車周運用及檢修計劃自動排程信息處理方法及裝置，其中方法包括1)調度終端將交路及動車運行狀態信息發送給計算引擎伺服器；2)計算引擎伺服器將接收到的交路及動車運行狀態信息作為輸入，通過混合整數線性規劃模型，計算在周期內每條交路上安排的動車和每天進行檢修的動車信息；3)計算引擎伺服器根據在周期內每條交路上安排的動車和每天進行檢修的動車信息得到每條交路的運行情況和每輛動車的運行狀態信息；其中裝置包括調度終端、計算引擎伺服器和資料庫伺服器。與現有人工排程技術相比，本發明具有使動車周運用及檢修計劃排定自動化、智能化等優點。
文檔編號G06Q10/06GK103198370SQ201210002299
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者周黍雨, 郭洪文, 馮敏剛 申請人:上海傑之能信息科技有限公司