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摘要：地铁车辆基地是城市轨道交通系统的一个重要组成部分，是地铁车辆停放、检查、整备、运用和修理的管理中心所在地。本文通过对地铁车辆基地检修调度、车辆调度、派班调度统筹安排优化问题进行了研究，提高了场段股道、车辆、人力等资源使用的合理性，提升了车辆基地的生产作业管理化和自动化水平，该系统已经在成都某地铁车辆基地得到应用，有效降低了车辆基地生产运营成本。
关键词：车辆基地；车辆检修调度；均衡运用；回库股道安排；列车运营日计划编制；派班计划编制；信息化；城市轨道交通
地铁车辆基地主要用于地铁车辆停放、运用、检修及相关人员的一系列生产作业，车辆在基地内合理的检修作业安排，可提高车辆在正线运营的能力。利用信息化、自动化的技术手段，设计先进的车辆基地综合自动化管理系统，对车辆检修计划、运营日计划（发车计划）、收车计划、派班计划的统筹安排与优化，并通过信息化手段对资源进行优化利用以及对生产过程进行统筹管理，运用合理的算法、机器学习等技术手段，实现车辆基地计划管理的自动化、智能化。以改变车辆基地内行车管理落后的现状、降低成本，提高作业效率。股道运用问题方面：ChungJW[1]在文中提出了一种遗传算法，它基于混合整数规划模型，充分解决了基地车辆容量、工班检修能力限制下的车辆综合调度问题；姬莉霞[2]提出了一种自适应遗传算法，它主要是基于（N×M）二维染色体进行编码，针对车辆基地整备区的股道安排问题，有易于操作、精度高的特点。列车运用方面：赵鹏[3]则将车辆的运用计划编制科学的划分为定期车辆检修计划和车辆持续承担运用任务两部分，并持续将车辆运用的部分问题转化成旅行商问题。乘务计划编制方面：夏平[4]通过多目标规划数学模型来编制整个乘务计划，分别从调车机调度、电客车调度、运营调度和乘务人员的管理相联系，最终编制出合理的乘务派班计划。通过计划编制模型算法与辅助决策技术，以列车运用资源占用最小、使用均衡为目标，建立计划优化模型，得到车辆检修计划、车辆运营日计划、车辆回库计划、派班计划，提高地铁车辆基地的作业效率、降低生产成本，实现对作业的精细化管理。
1业务分析
车辆基地在编制收车计划时，回库车的停放股道安排由场调根据检调制定车辆日检修计划、第二天运营计划（运行图）综合决定，由于车辆在正线、基地内常会突发性性故障或其他不可预见的因素，可能会导致发车和收车的时间进行临时性的调整，如车辆回库较晚时则作业要求无法满足，造成作业的延后或是不必要的调车，加大了列车整备作业的难度。
1.1车辆检修业务
车检修计划编制主要是结合修程修制确定检修间隔，由远到近、由粗到细编制年月周日计划。当车辆结束运营计划回到车辆段后，结合运营窗口期、检修的地点、时间和检修人员执行检修作业，目的在于保证向正线提供健康的车辆，以使其满足正线运营计划，保障运输任务的完成。检修计划的实施作业主要包括维修工具的管理、检修进度的监督以及对检修过程中出现的异常情况进行处理。
1.2车辆运用业务
车辆基地内工班检修能力、股道资源、回车间隔等因素密切相关，直接影响着整个车辆基地运转效率，车辆运用业务主要包括车辆的日运营计划的制定、实施和情况统计分析。通过综合考虑车辆检修作业要求、第二天运营计划、施工占压等编制日运营计划。日运营计划的实施主要是对发车过程和接车过程进行监督，对接发车过程中出现的异常情况及时做出处理。
1.3乘务员派班业务
乘务员派班业务主要包括司机位置图编制、锯齿图拆分、编制交路表、制定值乘计划。主要是根据列车运行图中列车上线列数、全周转时间、全日运营时间和早晚高峰开行等情况，计算出每日运营所需要的司机人数、担运输任务以及乘务员出勤、用餐和退勤的地点。
1.4调车业务
调车业务是对车辆进行换轨的业务，一般贯穿在车辆清洗、检修、调试和接发车业务古城中。调车作业一般耗时比较长，且占用股道，造成时间上的浪费。因此在指定检修计划和日运营计划时，尽量避免不必要的调车作业。
2统筹安排优化方案
系统可为检修计划管理、调度管理、乘务派班管理3个模块。建立了车辆基地车辆检修调度、运营日计划（发车计划）、乘务派班计划、收车计划优化问题的基本研究框架，并对各计划编配问题进行了分析及特征提取，建立车辆运用计划优化模型，设计蚁群算法，并以MATLAB软件为平台编写算法求解。（1）运营日计划。列车计划的编制与管理应在满足运营要求的前提下，尽量提高计划编制和执行的效率。运营日计划的安排不合理，则会导致列车进路无法开放，直接增加发车难度，间接影响到基地内其他生产作业。计划执行时则需要根据实际情况对计划进行修正，如根据故障情况调整计划。系统自动编制则是自动为运行图中的每个车次分配对应的车辆，列车运营日计划的自动编制则可看成一类指派问题，基于蚁群算法的算法均衡模型，以车次车号匹配度最高、股道资源利用率最高建立目标函数，为有作业要求、早晚高峰指定车次等约束条件建立机器学习模型，该算法可在短时间根据限制性因素、使用者习惯不断优化编制结果，系统为运行图中图定车次安排电客车运营任务，即将车次任务指派到车辆上。运营计划中的列车作业接发方向及时机则根据车辆位置、运行图、运营日计划的股道安排来自动选择，到达时机后，系统自动安排进路；进路故障时，系统则自动择优并调整计划。（2）收车计划。为减少调车作业、提高接车效率，在编制收车计划时需要结合运行图、次日检修需求以及现车情况安排运营车的回库股道。系统的实现则是通过第二天发车计划、当天/次日检车需求等自动编制收车计划，当回库列车进入回段线时，系统能根据回库列车的实际时刻表调整收车计划，如出现运行图调整或设备故障等情况影响已安排计划的执行，系统能及时按最优方案调整计划，同时支持人工对收车计划进行调整。优化的核心即针对车辆检修调度安排回库股道，在安排时充分考虑到调车数最少、出入库便捷度最高、任务完成度最高、资源占用最少等条件，在运筹学上属于组合优化问题。（3）派班计划：司机派班是一个非常复杂的过程，编制派班表时需要考虑很多约束条件，这些约束条件由运营人员依据实际作业情况制定。为实现乘务员的出退勤作业过程的自动化及流程化，结束人工排班的传统工作模式，使乘务员的排班计划更加公平、合理，对调动乘务员的工作积极性、工作效率，对乘务派班计划进行优化，系统根据时刻表/时刻表数据及轮乘规则，自动生成轮乘图，有效的解决手工排轮乘图的难题。并结合轮乘图和乘务员信息、排班规则自动生成合理的排班计划。最终实现对乘务员的出（退）勤作业过程进行标准化卡控，并与发车计划关联，将班次对应到车体号。
3结语
从整个城市轨道交通的信息化发展趋势来看，车辆基地综合自动化管理系统能够极大地提升轨道交通车辆基地信息化和自动化程度，在系统设计过程中，应充分考虑影响到统筹协调安排的因素，实现系统结构模块化，又可根据线路特殊性自定义配置，同时兼顾后续新增功能的接入，使系统具有更高的可扩展性。现场使用表明，该系统能够较好地满足车辆检修调度作业、列车接发作业、乘务派班管理作业，系统采用计算机算法优化，避免传统人工管理作业方式所存在的工作效率低下、人员劳动强度大等缺点，系统将在城市轨道交通车辆基地管理中发挥重要作用。
作者:黄国辉 陈华银 阳丁山 蒋帅文 叶鹂君 彭路 单位:成都轨道交通集团有限公司 交控科技股份有限公司