新時(shí)期我國(guó)鐵路編組站分類標(biāo)準(zhǔn)探討

1、新時(shí)期我國(guó)鐵路編組站分類標(biāo)準(zhǔn)探討交通運(yùn)輸工程與信息第9卷第3期2011年9月JournalofTransportationEngineeringandlnformionNo.3Vo1.9Sept.2011新時(shí)期我國(guó)鐵路編組站分類標(biāo)準(zhǔn)探討殷勇占曙光劉雯麗西南交通大學(xué),交通運(yùn)輸與物流學(xué)院,成都610031摘要:分析了現(xiàn)有編組站分類標(biāo)準(zhǔn)的不適應(yīng)性,提出了編組站分類的主要技術(shù)指標(biāo),運(yùn)用模糊聚類分析方法對(duì)編組站分類問(wèn)題進(jìn)行研究.首先運(yùn)用模糊c一劃分方法對(duì)編組站進(jìn)行合理的空間劃分,在此基礎(chǔ)上采用模糊聚類ISODATA方法對(duì)編組站進(jìn)行聚類分析,并利用劃分系數(shù)(u)和劃分的平均模糊熵(u)對(duì)聚類效果進(jìn)行評(píng)價(jià),

2、最后對(duì)我國(guó)鐵路現(xiàn)有49個(gè)編組站進(jìn)行了大規(guī)模聚類分析.依據(jù)聚類結(jié)果提出了新時(shí)期我國(guó)鐵路編組站的分類標(biāo)準(zhǔn),為量化的研究編組站分類問(wèn)題提供了新的方法.關(guān)鍵詞:模糊聚類;編組站分類;分類標(biāo)準(zhǔn)中圖分類號(hào):U291.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-4747(2011)03-0022-05StudyonChineseNewMarshallingStationClassificationYINYongZHANShuguangLiuWenliCol1egeofTransportationandLogistics,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China

3、Abstract:ThedefiCiencyofnowadays'railwaymarshal1ingstarionciaSSificationStandardwasana1yzed,andthetechniqueindexeSofthee1assificationwereputforward.TheClasSificationstudyadoptingfuzzyelusteringanalysiSandtheSUitablespatialdiviSionwereperformedUSingfuzzyc-diviSionmethod.TheClusteringanalysiSwasma

4、dewiththefuzzyClusteringISODATAmethod.Final1Y,anewStandardwasputforwardbasedonanalyzing49railwaymarshal1ingStationsinChina.ThiSpaperprovidedanewapproachforthequantitativeresearchofmarshal1ingstationelassification.Keywords:FuzzyClustering,marshal1ingstationClassification,classificationstandards收稿日期:2

5、01O-06-01作者簡(jiǎn)介:股勇(1976一),湖北人,西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院講師.新時(shí)期我國(guó)鐵路編組站分類標(biāo)準(zhǔn)探討殷勇等0引言編組站分類是編組站布局中的一個(gè)重要問(wèn)題.其主要任務(wù)就是根據(jù)編組站在路網(wǎng)中的位置和所承擔(dān)的工作量,合理地確定各個(gè)編組站的類型.編組站的類型是衡量它在路網(wǎng)中地位和作用的重要標(biāo)志,也是確定編組站設(shè)備規(guī)模,能力儲(chǔ)備以及預(yù)留發(fā)展等的主要依據(jù).目前,編組站的分類主要是根據(jù)1989年鐵道部頒發(fā)的鐵路編組站,區(qū)段站技術(shù)(分類)條件(簡(jiǎn)稱89標(biāo)準(zhǔn)),采用定性判斷和單因素定量分析相結(jié)合的方法進(jìn)行判斷.但是,隨著時(shí)間的推移,特別是我國(guó)鐵路進(jìn)入跨越式發(fā)展時(shí)期后,由于路網(wǎng)密度的增加,貨

6、運(yùn)量的增長(zhǎng)以及鐵路的現(xiàn)代化,編組站的改編能力,技術(shù)水平以及銜接的線路數(shù)量均大幅度提高,89標(biāo)準(zhǔn)的編組站分類有關(guān)的定性和定量標(biāo)準(zhǔn)明顯偏低,急需提出新的編組站分類標(biāo)準(zhǔn),以指導(dǎo)新時(shí)期我國(guó)鐵路編組站的建設(shè)和發(fā)展.文獻(xiàn)2】從編組站分類問(wèn)題的模糊性出發(fā),提出利用模糊綜合評(píng)價(jià)的方法對(duì)編組站分類進(jìn)行研究,為編組站的分類提供了一上種量化途徑.文獻(xiàn)3】在分析89標(biāo)準(zhǔn)的不適應(yīng)性的基礎(chǔ)上,提出了新的編組站分類標(biāo)準(zhǔn),但新標(biāo)準(zhǔn)的提出基本上是基于作者的經(jīng)驗(yàn)判斷.本文采用模糊聚類方法對(duì)編組站進(jìn)行聚類分析,根據(jù)聚類分析結(jié)果提出新時(shí)期我國(guó)鐵路編組站的分類標(biāo)準(zhǔn),供決策參考1編組站分類的基本理論依據(jù)1.189標(biāo)準(zhǔn)1989年,根據(jù)當(dāng)時(shí)

7、車站技術(shù)管理需要,鐵道部頒發(fā)了編組站技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn),即鐵路編組站,區(qū)段站技術(shù)(分類)條件(TB2l0789).該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)編組站在路網(wǎng)中的地位和作用將它的分為路網(wǎng)性編組站,區(qū)域性編組站和地方性編組站3個(gè)等級(jí),同時(shí)也對(duì)各等級(jí)編組站做了基本的描述l.(1)路網(wǎng)性編組站.位于路網(wǎng)主要通道的交匯點(diǎn),承擔(dān)大量中轉(zhuǎn)車流改編作業(yè),編組多方向的技術(shù)直達(dá)和直通列車.一般銜接4個(gè)及以上方向,編組8個(gè)及以上去向的技術(shù)直達(dá)和直通列車,口均出入有調(diào)中轉(zhuǎn)車達(dá)6000veh以上.(2)區(qū)域性編組站.位于鐵路主要干線交匯點(diǎn),承擔(dān)較多中轉(zhuǎn)車流改編作業(yè),編組較多的直通和技術(shù)直達(dá)列車.一般銜接4個(gè)及以下方向,編組4個(gè)及以上去向的技術(shù)直

8、達(dá)和直通列車,日均出入有調(diào)中轉(zhuǎn)車達(dá)40008000veh.(3)地方性編組站.位于鐵路干支線交匯或大宗車流集散的港口,工業(yè)區(qū),主要承擔(dān)短程車流改編作業(yè),編組部分直通和技術(shù)直達(dá)列車,一般為編組2個(gè)及以上去向的直通和技術(shù)直達(dá)列車,日均出入有調(diào)中轉(zhuǎn)車達(dá)2000veh以上.1.2劃分編組站類型的主要參數(shù)根據(jù)89標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各級(jí)編組站所做的描述,結(jié)合近幾年我國(guó)編組站的發(fā)展,確定下列4個(gè)因素為劃分編組站類型的主要參數(shù):(1)銜接干線方向數(shù).編組站在路網(wǎng)中的位置是決定其分類的重要因素,通過(guò)編組站所銜接的干線方向數(shù)量能夠有效的判斷編組站在路網(wǎng)中所處的位置.(2)日均出入車數(shù).這項(xiàng)指標(biāo)能夠反映編組站在路網(wǎng)中截流的自然

9、特性,是對(duì)編組站類型進(jìn)行劃分的重要依據(jù).(2)有調(diào)中轉(zhuǎn)車數(shù).是指編組站承擔(dān)的改編車輛數(shù),其大小是衡量編組站繁忙程度的依據(jù),也是劃分編組站類型和地位的重要指標(biāo).(3)站場(chǎng)類型.站場(chǎng)類型主要是指單,雙向,幾級(jí)幾場(chǎng),我國(guó)路網(wǎng)性編組站大都按照雙向三級(jí)六場(chǎng)布置,該項(xiàng)指標(biāo)也是劃分編組站類型的重要依據(jù).2基于模糊聚類的編組站分類方法在分類方法中,聚類分析是一種應(yīng)用很廣泛的方法,它將一組事物根據(jù)其性質(zhì)上親疏遠(yuǎn)近的程度進(jìn)行分類,把性質(zhì)相近的個(gè)體歸為一類,使得同一類中的個(gè)體具有高度的同質(zhì)性,不同類之問(wèn)的個(gè)體具有高度的異質(zhì)性.在現(xiàn)實(shí)中,類與類的邊界是模糊的,所以,交通運(yùn)輸工程與信息2011年第3期用模糊數(shù)學(xué)原理處理

10、帶有模糊性的聚類問(wèn)題更為客聚類中心可按式(5)計(jì)算:觀,本文采用ISODATA模糊聚類分析方法對(duì)編組站進(jìn)行聚類分析.2.1編組站的模糊劃分()=上一k:l,2,c(5)(),=設(shè)所有編組站=,x,為一有限集,則它式中,r為待定參數(shù),表示指數(shù)權(quán)重.參數(shù)r的的模糊C一劃分空問(wèn)為的c個(gè)子集:選取是否恰當(dāng),將直接影響到聚類效果,一般r>1.當(dāng)r1時(shí),最終分類的模糊性較小,當(dāng)r逐漸增大=l,2,c)2c(1時(shí),最終分類的模糊性增大.滿足:1)AmnA=mm,n=l,2,.2)U:=l3)()=1Vxk=l式中:c為編組站分類數(shù);()為x屬于4類的隸屬程度.于是的模糊C一劃分可以用一個(gè)C&#

11、215;n模糊矩陣U=()表示,即=.()編組站的最佳劃分矩陣可通過(guò)求目標(biāo)函數(shù)的最小值得到剮:minJ(U,)=("):(6)f=I=I式中,為樣本與聚類中心的歐氏距離,即=fl一一II:善(一v)!j式(6)實(shí)際上為一個(gè)非線性規(guī)劃問(wèn)題,直接求其最優(yōu)解比較困難,本文將預(yù)先給定一個(gè)初始分類模糊矩(2)陣,采用一定迭代規(guī)則對(duì)其不斷改進(jìn),直到滿足迭代那么,每一個(gè)模糊矩陣U對(duì)應(yīng)著X的一個(gè)模糊c一劃終止準(zhǔn)則.具體迭代過(guò)程如下.分.所有的模糊c一劃分稱為的劃分空間,記作.1)取定c:2c",r(1<r<),設(shè)迭代次數(shù)2.2編組站的聚類變量=0,隨機(jī)確定初始分

12、類矩陣U(.);對(duì)編組站進(jìn)行聚類的直接目的就是要從的2)按式(5計(jì)算聚類中心()(庀=l,2,c);劃分空間中挑選出"最佳"的分類模糊矩陣,為此,應(yīng)求得各分類的聚類中心.聚類中心是各分類中所有元素的"核心",在一個(gè)合理的分類模糊矩陣中,每一類元素應(yīng)該與該類聚類中心的距離平方和盡量小.設(shè)編組站集合=x.,x:,x中元素有m個(gè)特征,所以置可表示為:一=(一l,薯:,薯)f=l,2,(3)3)修正(,():喜)(k=l,2,c;i=l,2,")(7)4)判斷迭代是否停止.用一個(gè)矩陣范數(shù)lI.1l比較(/)與(川),對(duì)取定的s>0,若&#

13、39;"一UI,則停止迭代,否則,=f+l,轉(zhuǎn)向第2步.5)模糊歸類又設(shè)編組站共有c個(gè)聚類中心:v,V,).其中VX,若一l1=minIx一Il,則將歸入第=(,:,)k:l,2,c(4)f0類,其中是第類的聚類中心.謄新時(shí)期我國(guó)鐵路編組站分類標(biāo)準(zhǔn)探討股勇等2.3聚類效果評(píng)價(jià)由于ISODATA模糊聚類分析方法要求預(yù)先確定好分類數(shù)c,指數(shù)權(quán)蘑r及初始分類模糊矩陣.),最終得到的分類與上述數(shù)據(jù)的取值密切相關(guān),因此,所得編組站的劃分不一定最優(yōu),有必要對(duì)聚類分析的最終結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià),本文采用劃分系數(shù),劃分的平均模糊熵來(lái)評(píng)價(jià)模糊c一劃分的聚類效果.(1)劃分系數(shù)(U)劃分系數(shù)(U)定量地描述模糊

14、劃分的不確定性程度,(u)按下式計(jì)算,即Fc()=喜)劃分系數(shù)E(U)愈接近1,最終分類的模糊性就愈小,聚類效果愈好.(2)劃分的平均模糊熵(U)劃分的平均模糊熵(U),同樣,刻劃模糊劃分的不確定性程度,可按下式計(jì)算,即He(u)=一ncn()(9)劃分的平均模糊熵I()l愈小,則最終分類的不確定性程窿就愈小,聚類效果愈好.3編組站的模糊聚類分析選取銜接干線方向數(shù).(條),日均出入車數(shù):(veh/d),日均有調(diào)車數(shù)3(veh/d),站場(chǎng)類型一4為聚類指標(biāo),運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析方法SPSS中的聚類分析對(duì)現(xiàn)有49個(gè)編組站進(jìn)行聚類運(yùn)算.為了充分反映編組站目前的實(shí)際狀況,本文選取了近三年編組站的實(shí)際運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的

15、平均值作為聚類樣本.從編組站布置類型來(lái)看,我國(guó)鐵路主要推薦的是四種站型:一級(jí)三場(chǎng),二級(jí)四場(chǎng),三級(jí)三場(chǎng)和三級(jí)六場(chǎng).其它類型都是在這個(gè)基礎(chǔ)上派生出來(lái)的,并且數(shù)量不多.為了聚類分析的方便,將四種站型依次用l,2,3,4四個(gè)數(shù)字表示.考慮我國(guó)編組站布局調(diào)整的需要,聚類中心劃分為三類,與我國(guó)現(xiàn)有路網(wǎng)性,區(qū)域性,地方性三種分類相適應(yīng).取定分類數(shù)C=3,即將分為三類:I類為路網(wǎng)性編組站;類為區(qū)域性編組站;lII類為地方性編組站.以實(shí)際的編組站分類作為初始分類矩陣,為使最終分類的模糊性較小,提高模糊聚類效果,本文取r=1.2,精度s:0.叭,得到模糊3一劃分矩陣和聚類中心.鑒于篇幅,此處省略聚類過(guò)程,僅給出模

16、糊聚類中心,如表1所示.表1模糊聚類中心Tab.1FuzzycIusteringcentors對(duì)模糊3一劃分進(jìn)行評(píng)價(jià),經(jīng)計(jì)算,劃分系數(shù)(U)=0.922,平均模糊熵(U)=0.098,表明劃分結(jié)果較理想.4新時(shí)期我國(guó)鐵路編組站分類標(biāo)準(zhǔn)探討根據(jù)模糊聚類分析結(jié)果,結(jié)合我國(guó)路網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃,未來(lái)貨運(yùn)量增長(zhǎng)以及技術(shù)裝備水平的現(xiàn)代化,建議新時(shí)期我國(guó)鐵路編組站分類采用以下標(biāo)準(zhǔn):(1)路網(wǎng)性編組站位于主要干線的交匯點(diǎn),銜接4個(gè)以上干線方向,承擔(dān)路網(wǎng)中遠(yuǎn)程車流的解編作業(yè),年度日均出入車l5000vch以上,其中有凋中轉(zhuǎn)車l0000veh以上,站場(chǎng)采用縱列式布置.(2)區(qū)域性編組站位于主要干線與一股干線的交匯點(diǎn),銜

17、接2個(gè)以上主要干線方向和2個(gè)以上一股干線方向,負(fù)責(zé)路網(wǎng)下轉(zhuǎn)第48頁(yè)麓交通運(yùn)輸=程與信息2011,F第3fJ】VC結(jié)合ObjectARX存CAD平臺(tái)上,構(gòu)架了用戶自定義參數(shù)的輔助設(shè)計(jì)模型,并實(shí)現(xiàn)了與其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相似的標(biāo)志版面自動(dòng)參數(shù)化設(shè)計(jì),使該類標(biāo)志的版血設(shè)計(jì)效率大幅提高,并有助于對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范的嚴(yán)格執(zhí)行.參考文獻(xiàn)【l】中華人民共午¨國(guó)交通部.道路交通標(biāo)志和標(biāo)線(GB57682009)【S1.北京:人民交通出版社,2009.【21王福軍,張志民,張師偉.AutoCAD2000環(huán)境下(2)丁道路交通標(biāo)志種類繁多,l【I何進(jìn)一步構(gòu)建具有廣泛適應(yīng)性的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法,并集成到軟件產(chǎn)品中去,提高更加復(fù)

18、雜的非固定標(biāo)志版面設(shè)計(jì)效率,還需要進(jìn)一步研究.C/VisualC"應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)教程M】.北京:北京希望電子出版社,2000.(中文編輯:劉娉婷)上接第25頁(yè)中中,遠(yuǎn)程車流的解編作業(yè),年度口均出入車l0000veh以上,其中有調(diào)中轉(zhuǎn)車7000veh以上,站場(chǎng)采用縱列式或混合式布置.(3)地方性編組站位于一般干線的交匯點(diǎn),銜接3個(gè)以上一般干線方向,負(fù)責(zé)地方上線車流的集結(jié)編組和到達(dá)地方車流的解體分撥作業(yè),年度日均出入車5000veh以上,其中有調(diào)中轉(zhuǎn)車3000veh以上,站場(chǎng)采用橫列式或混合式布置.參考文獻(xiàn)1】馮煥,何勛隆.鐵路站場(chǎng)及樞紐M】.北京:中國(guó)鐵道出版社,1996.2】嚴(yán)賀祥,林柏梁,等.基于模糊綜合評(píng)價(jià)的編組站分類研究J】.鐵道2005,27(6):l0卜104.【3】吳家豪.中國(guó)鐵路跨越式發(fā)展新時(shí)期的編組站分類與布局探討J.鐵道經(jīng)濟(jì)研究2005,04:197212.41劉其斌,馬桂貞.鐵路站場(chǎng)及樞紐M】.北京:5結(jié)束語(yǔ)采用模糊聚類分析方法對(duì)編組站