D0I:10.13374/j.isn1001-053x.1999.01.025 第21卷第1期 北京科技大学学报 VoL21 No.1 1999年2月 Journal of University of Science and Technlogy Beijing Feb.1999 计算机机车调度软件系统 刘胜富”辛明印2》胡志强2) 张殿英2) 1)北京科技大学资源工程学院，北京1000832)本溪钢铁集团公司，歪头山铁矿 摘要从国内的实际情况出发，借鉴其他行业机车调度的应用经验，建立了露天矿山计算机铁路运输机车 调度的运行图软件与通讯软件，经室内与现场试验，结果表明该软件是先进的，运行可靠， 关键词铁路运输；计算机调度；软件系统 分类号TD524:TU571 对露天矿山铁路运输计算机机车调度系统 运行图软件与通讯软件系统主要由数据库 技术的研究目前还处于起步阶段，尤其在实际方 管理软件、运行图软件、调度优化软件、生产统计 面开发应用只取得初步的成果，许多有识人士已 报表软件等组成，其总体结构如图1所示. 充分地认识到开发此项目的重要价值，并在大型 1.2运行图软件系统设计开发 露天矿的设计规划中考虑将其列为开发项日.作 机车调度的运行图软件系统，由于目前车载 为机车调度系统核心的机车调度的运行图软件 实际机车运输系统 与通讯软件是实现机车调度系统的基本保证，针 ↓ 对这一问题，结合我国矿山的实际，开发出机车 人机交互 调度运行图软件与通讯软件系统，并付诸实现， 1运行图软件与通讯软件系统开发 数据库 运行图 调度优化 生产统计 1.1系统功能与设计 通讯系统 时钟控制 设计的运行图软件与通讯软件系统有以下 功能： (1)管理整个机车运输系统的运行信息，可 有关生产科室 以将机车运行图迹数字化、图示化.实时、方便地 图1运行图软件与通讯软件系统总体结构 进行运行图迹的输入、修改、查询、储存、输出等。 信号源无法实现，运行图的信息主要由电话通讯 (2)能够根据机车、电铲设备反映的生产信 获得，具有人工交互输入，运行图的信息的庞 息，在运行图上标识其开停状态和故障名称. 大、复杂，实时性强的特点，因此要求运行图软件 (3)能够根据机车、电铲设备完好情况，机车 系统具有极好的交互性能，信息一经输人，立即 当前位置，采掘计划，排卸计划，线路分布等，辅 从数量，图形上得到反映，做到计算准确.运行图 助调度员选择最优调车方案，提高机车运输效 的信息是机车运行的历史记录和实时调度的基 率，从而提高矿山生产能力， 本依据，同时也是优化调度的基础数据，因此严 (4)具有较强的通讯功能，按照实时要求，将 禁丢失运行图的信息.据此，运行图软件必须设 运行图完整地传输到有关科室. 计双保护措施，保证调度生产正常进行，运行图 (⑤)系统功能模块具有强大的人机交互功 软件系统的总体结构如图2所示， 能，调度人员可以方便地进行超越系统的数据和 1.3通讯软件系统设计开发 图形的干预. 通讯软件系统的运行，要求实施不间断地 1998-05-20收精刘胜富男、50岁，副教授 运行，具有高度的可靠性.按照生产实际的需要， ◆国家“八五"攻关项目(No.85-521-01-01) 在20~30min实施传递分送实时机车运行图信
第 卷 年 第 期 月 北 京 科 技 大 学 学 报 计算机机车调度软件系统 刘胜 富 ‘ 辛明 印 胡志 强 张殿英 北京科技大学资源工程学院 ， 北京 本溪钢铁集团公 司 ， 歪 头 山铁矿 摘 要 从国 内的实际情况 出发 ， 借鉴其他行 业机车调 度 的应 用经验 ， 建立 了露天 矿 山计算机铁路运 输机车 调度 的运行 图软件与通讯软件 ， 经室 内与现场试验 ， 结果 表明该软件是 先进 的 ， 运行可 靠 关健词 铁路运输 计算机调度 软件系统 分类号 对露 天 矿 山铁路 运 输计 算机 机 车调 度 系 统 技术 的研究 目前还处于起 步 阶段 ， 尤其在 实 际 方 面 开 发应用 只取 得 初步 的成果 ， 许多有 识人 士 已 充分地 认识 到 开 发此项 目的重要 价值 ， 并 在 大 型 露天 矿 的设计规划 中考虑将其列 为 开 发项 目 作 为机 车 调 度 系 统核 心 的机 车 调 度 的 运 行 图 软 件 与通 讯软件是 实 现机 车调度 系 统 的基 本 保证 针 对这 一 问题 ， 结合我 国矿 山 的 实 际 ， 开 发 出机 车 调度 运行 图软件 与通讯软件系统 ， 并付诸实 现 运 行 图 软 件 与通 讯 软 件 系 统 主 要 由数 据 库 管理 软件 、 运 行 图软 件 、 调度 优 化 软 件 、 生 产 统计 报表软件等组 成 ， 其总体结构如 图 所 示 运行 图软件 系统设计 开发 机 车 调 度 的 运 行 图 软 件 系 统 ， 由于 目前 车 载 实 际机车运输系 统 人 机 交 互 运行图软件与通讯软件系统开发 系统功能与设计 设计 的运 行 图软件 与通 讯 软件 系 统有 以 下 功 能 管理 整 个 机 车运 输系 统 的运 行 信 息 ， 可 以将机 车运 行 图迹 数字化 、 图示 化 实 时 、 方便 地 进行运行 图迹 的输人 、 修改 、 查询 、 储存 、 输 出等 能够 根 据机 车 、 电铲设 备反 映 的 生 产 信 息 ， 在运行 图上标识其开停状态和故 障名称 能够根 据机 车 、 电铲设 备完 好情 况 ， 机 车 当前位 置 ， 采 掘计 划 ， 排 卸计 划 ， 线路 分 布 等 ， 辅 助 调 度 员 选 择最 优 调 车 方 案 ， 提 高 机 车 运 输 效 率 ， 从而提 高矿 山 生产能力 具有 较 强 的通 讯 功能 ， 按 照 实 时要 求 ， 将 运行 图完整地 传输到有 关科室 系 统 功 能模 块 具 有 强 大 的 人 机 交 互 功 能 ， 调度 人 员 可 以 方便 地 进 行 超 越 系 统 的数 据 和 图形 的干预 一 一 收稿 刘胜富 男 ， 岁 ， 副教授 国 家 “ 八 五 ” 攻 关项 目 名 一 一 一 数据库 运行 图 调 度优化 生产统计 通 讯系统 卜日 时钟控 制 有关生产科室 图 运行 图软件与通讯软件系统总体结构 信 号 源 无 法 实 现 ， 运 行 图 的信 息 主要 由 电话通 讯 获 得 ， 具 有 人 工 交 互 输 人 ， 运 行 图 的 信 息 的 庞 大 、 复 杂 ， 实 时性 强 的特 点 ， 因此 要 求 运 行 图软 件 系 统 具 有 极 好 的交 互 性 能 ， 信 息 一 经 输入 ， 立 即 从数 量 ， 图形 上 得 到 反 映 ， 做到 计算 准 确 运 行 图 的 信 息 是 机 车 运 行 的 历 史 记 录 和 实 时 调 度 的基 本 依 据 ， 同 时 也 是 优 化 调 度 的 基 础 数 据 ， 因 此 严 禁 丢 失 运 行 图 的 信 息 据 此 ， 运 行 图 软 件 必 须 设 计 双 保 护措 施 ， 保 证 调 度 生 产 正 常 进 行 运 行 图 软件 系统 的总体结 构如 图 所 示 通讯软件系统设计开发 通 讯 软件 系 统 的运 行 ， 要 求 实施 不 间断地 运 行 ， 具 有 高度 的 可 靠性 按 照 生 产 实 际 的需 要 ， 在 一 实 施 传 递 分 送 实 时 机 车 运 行 图信 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1999．01．025
·88· 北京科技大学学报 1999年第1期 息.为了避免通讯软件系统与运行图软件系统的 济效益.本软件以马尔可夫决策规划方法建立机 运行冲突，在通讯软件系统与运行图软件系统之 车运行优化调度模型，以机车待避时间的有关时 间设计了严格的作业顺序.通讯软件系统的总体 间的累计为报酬函数，机车占用进路编号为状 结构如图3所示. 态，转移概率矩阵由机车编组载、卸货能力，故障 率等用统计方法估算，并根据最新信息进行更 运行图软件管理系统 新，开发相应的软件系统，对于铁路机车运输这 样的复杂的动态系统，一般规划论模型很难满足 要求.有限阶段马尔可夫决策规划建模方法与铁 机车管理 电铲管理 路机车运输调度进程比较符合，因而它能够反映 机车运输的动态特性.优化调度模型总体模型结 构流程如图4所示. 运行图 运行图 运行图 统计 调度 访问数据库 输人 数据 数据 与 优化 输出 管理 保护 报表 机车占用进路状 电铲作业状态 图2运行图软件系统的总体结构 2 实时优化调度软件系统设计 分配机车去向（多方案 铁路网络数据库 确定机车状态集 估算转移概率矩阵 通讯软件系统 计算待避时间 按优化等级输出进路方案 通讯 运行 数据 线路 图状 图4优化调度模型总体模型结构流程 接收 状态 态监 管理 视 送 3软件系统的试验 图3通讯软件系统总体结构 矿山计算机铁路运输机车调度系统的最小 模式是双机系统，双机系统通讯连接的基本方式 通过调查表明，在采用铁路运输的金属露天 为运输调度主机通过电话专线与矿调度主机相 矿山，矿山产量主要受到铁路运输能力的限制； 连接。 在现有的运输系统条件下铁路运输能力约30% 为实现系统的可靠运行，应对系统逐步修正 的差别来自调度的原因.目前采用铁路运输的金 与完善，为此对该系统分别进行了室内调试与室 属矿山运输机车的运输调度均采用经验的人工 外的双机系统试验， 调度方法，使铁路运输能力受到很大限制.实时 调试内容是：(1)人机交互界面；(2)通讯软 优化调度软件的设计目的是通过数学规划，在满 件的坚固性，传递数据的准确性；(3)统一数据名 足铁路系统分布的条件下，按照机车的载货、完 称、大小、格式、类型、输人与输出的方式；(4)工 好情况、以及矿岩装载点的需求对编组的机车进 业环境条件对系统的影响， 路，目的地进行优化分配，计算出的分配结果是 3.1室内试验 机车运行实时调度的基础.铁路运输与汽车运输 室内试验采用通讯口直接联机，撤除调制解 相比，机动性与灵活性较差，机车编组除了受到 调器与电话连线，主要目的是使机车调度的运行 装载点的约束，还有机车编组间待避等各种原因 图软件与通讯软件系统协调统一· 造成的停运.优化调度软件系统目的是对机车选 设计的调试条件是：最大数据文件大小 择较好的进路，最大限度地减少待避与停运时 =48kBit:实时传输. 间，将必要的检修等作业合理安排，提高机车运 经调试，通讯软件系统与运行图软件系统实 行效率和设备的工作效率，实现露天矿的最大经 现了协调运行，数据传递准确可靠，数据文件传
北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 息 为 了避 免通 讯 软件 系 统 与 运 行 图软件 系 统 的 运行冲突 ， 在通 讯软件 系 统 与 运 行 图软件 系统之 间设计 了严格 的作 业顺 序 通 讯 软 件 系 统 的总 体 结构如 图 所示 运行 图软件管理 系统 机车管理 电铲管理 运行 图 运行 图 统计 调度 数据 数据 与 优化 管理 保护 报表 济效益 本 软件 以 马 尔可 夫决 策规划 方法建立 机 车运 行 优化 调 度模型 ， 以 机车待避 时 间的有 关 时 间 的 累 计 为 报 酬 函 数 ， 机 车 占用 进 路 编 号 为 状 态 ， 转 移 概 率矩 阵 由机 车编 组 载 、 卸 货能力 ， 故 障 率 等 用 统 计 方 法 估 算 ， 并 根 据 最 新 信 息 进 行 更 新 ， 开 发 相 应 的 软 件 系 统 对于 铁路 机 车 运 输 这 样 的复杂 的动态系 统 ， 一 般规划 论模 型很难 满足 要 求 有 限 阶段 马尔可 夫 决 策规划建模方 法 与铁 路 机 车运 输 调度 进 程 比较符合 ， 因而 它能够反 映 机 车运 输 的动态特 性 优 化调 度模 型 总体模 型结 构 流程 如 图 所示 机车占用 进路状 电铲作 业状态 图 运行图软件系统的总体结构 实时优化调度软件系统设计 分配机车去 向 多方案 铁路 网络数据库 确定机车状态集 估算转移概率矩 阵 通讯软件系 统 图酉 计算待避 时间 一 按优化等级输出进路方案 数据 接 收 图 优化调度模型总体模型结构流程 与发 送 图 通讯软件系统总体结构 通 过 调 查 表 明 ， 在 采 用 铁路 运 输 的金 属露 天 矿 山 ， 矿 山 产 量 主 要 受 到 铁路 运 输 能 力 的 限 制 在 现 有 的 运 输 系 统 条 件 下 铁 路 运 输 能力 约 的差 别来 自调 度 的 原 因 目前采 用 铁 路 运 输 的金 属 矿 山 运 输机 车 的 运 输 调 度 均 采 用 经 验 的 人 工 调 度 方 法 ， 使 铁 路 运 输 能 力 受 到 很 大 限 制 实 时 优化调 度 软件 的设 计 目的是 通 过 数学规划 ， 在 满 足 铁 路 系 统 分 布 的 条 件 下 ， 按 照 机 车 的 载 货 、 完 好情况 、 以 及 矿 岩 装 载 点 的需 求 对编 组 的机 车进 路 ， 目的地 进 行 优化 分 配 ， 计 算 出 的分 配 结 果 是 机 车运 行 实 时调 度 的基 础 铁路 运 输 与 汽 车运 输 相 比 ， 机 动性 与 灵 活 性 较差 ， 机 车 编 组 除 了受 到 装载点 的约束 ， 还 有机 车编 组 间待避 等各种 原 因 造成 的停 运 优化 调 度 软 件 系 统 目的是 对机 车 选 择较好 的 进 路 ， 最 大 限 度 地 减 少 待 避 与 停 运 时 间 ， 将 必 要 的检 修 等 作 业 合理 安 排 ， 提 高 机 车运 行效率和 设备 的工 作效 率 ， 实 现露 天 矿 的最 大 经 软件系统的试验 矿 山 计 算 机 铁 路 运 输 机 车 调 度 系 统 的最 ， 模 式是 双 机 系统 ， 双 机 系 统通 讯连接 的基本方式 为 运 输 调 度 主 机 通 过 电话 专线 与矿 调 度 主 机 相 连接 为 实现 系 统 的 可 靠运行 ， 应对系 统逐 步修正 与完 善 ， 为此 对该 系 统分别进行 了室 内调 试 与 室 外 的双机系统试验 调 试 内容是 人 机 交 互 界 面 通 讯 软 件 的坚 固性 ， 传递数据 的准确性 统一 数据名 称 、 大 小 、 格 式 、 类 型 、 输 人 与 输 出 的 方 式 工 业环境条件对系统的影 响 室 内试验 室 内试验采 用 通 讯 口 直 接 联 机 ， 撤 除 调 制解 调 器 与 电话连 线 ， 主要 目的是 使 机车 调 度 的运 行 图软件 与通讯软件系 统协调 统一 设 计 的 调 试 条 件 是 最 大 数 据 文 件 大 小 二 实时传输 经 调 试 ， 通 讯 软件 系 统 与运 行 图软 件 系 统 实 现 了 协调 运 行 ， 数据 传 递 准 确 可 靠 ， 数 据 文 件 传
Vol21 No.1 刘胜富等：计算机机车调度软件系统 ·89· 输成功率为100%. 4 结束语 3.2室外试验 室内试验采用计算机一调制解调器一电话 露天矿山计算机铁路运输机车调度系统，是 一调制解调器一计算机连接方式，主要是考验机 实现铁路运输机车调度计算机化的基础，是提高 车调度的运行图软件与通讯软件系统在工业应 矿山产量的重要辅助途经.研究表明，国内铁路 用条件下的工作性能. 运输矿山自行开发和建立矿山计算机铁路运输 设计的调试条件是：电话拨号方式是脉冲方 机车调度系统是完全可行的.在矿山铁路运输建 式；波特率=9600；最大数据文件大小=32kBit; 立铁路信号集中管理系统后，计算机铁路运输机 实时传输， 车调度系统将会更加完善，对我国露天矿山发展 经调试，通讯软件系统与运行图软件系统实 具有重要的意义，该系统的应用对提高矿山生产 现了协调运行，数据传递准确可靠，数据文件传 效益，和现代化管理水平将发挥很大的作用. 输成功率为80%.在上午9：00~10：30，下午 参考文献 2:00~3:00,掉线比较频繁，其他时间通讯可靠， 全部系统运行正常，满足现场工作要求.现场估【苏靖，刘胜富，瑶天矿卡车调度理论的系统研究，煤炭 测，该系统的应用可提高设备效率5%~10%. 学报，1997,22(1)：2 2李曙光，张幼蒂.计算机调度技术在我国露天矿应用的 探讨.有色金属（矿山部分），1992(6)：4 Computer-Dispatching-Locomotive Software System Liu Shengfu,Xin Minyin2,Hu Zigang?,Zhang Dianying? 1)Resource Engineeriug School,UST Beijing.Beijing 100083,China 2)Waitou Iron Mine,Benxi 117006 ABSTRACT In order to build up Computer-Dispatching-Locomotive System(CDLS)in China,the computer locomotive dispatching systemic software was studied based on the analysis of practical application of locomotive dispatching and computer in open-pit mine were.The locomotive running chart software and communication software were set up,and the experiments in room and in site were carried out.It shows the software system is reliable. KEYWORDS railway transportation;computer dispatching;software system +好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好+好 (上接50页) Analyses on Setting Characteristics of Three-roll Tube Mill Lu Qinggong,Zhu Jingqing Materials Science and Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083.China ABSTRACT From the point of improving the precision of steel tube wall thickness,the setting model of three-roll tube mill was derived,and the relevant setting characteristics was analyzed.Practi- cal uses prove that this model is reasonable and reliable,and able to promote the setting speed of the mill and the precision of steel tube wall thickness. KEY WORDS three-roll tube mill;setting;calculating model;analysis
刘胜富等 计算机机车调度软件系统 输成 功率 为 室外试验 室 内试 验 采 用 计 算 机 一调 制 解 调 器 一 电话 一调 制解 调 器一计算 机 连 接 方 式 ， 主要 是 考验 机 车 调 度 的 运 行 图软 件 与 通 讯 软 件 系 统 在 工 业 应 用 条件 下 的工 作性 能 设计 的调 试条件是 电话拨号 方 式是 脉 冲方 式 波特率 最大 数据文件大小 实 时传输 经 调 试 ， 通 讯软件系 统 与运 行 图软件 系 统实 现 了 协调 运 行 ， 数 据 传递 准 确 可 靠 ， 数 据 文 件传 输 成 功 率 为 在 上 午 一 ， 下 午 一 ， 掉线 比较 频 繁 ， 其他 时 间通 讯可 靠 ， 全 部 系 统运 行 正 常 ， 满 足 现 场 工 作 要 求 现 场 估 测 ， 该系统的应用 可提高设备效率 一 结束语 露 天 矿 山计算 机 铁 路 运 输 机 车调 度 系 统 ， 是 实 现铁 路 运 输机 车调 度 计算 机 化 的基 础 ， 是 提 高 矿 山 产 量 的 重 要 辅 助 途 经 研 究 表 明 ， 国 内铁 路 运 输 矿 山 自行 开 发 和 建 立 矿 山 计 算 机 铁 路 运 输 机 车调 度系 统是 完 全 可行 的 在 矿 山铁路 运输建 立 铁路 信号 集 中管理 系 统后 ， 计算机 铁路 运输机 车调 度 系 统将会更 加 完善 ， 对我 国露 天 矿 山发展 具有 重要 的意 义 该 系 统 的应用 对提 高矿 山生 产 效益 ， 和 现代 化管理水平将发 挥很大 的作用 参 考 文 献 苏靖 ， 刘胜 富 露 天 矿 卡 车调 度理 论 的 系 统研究 煤炭 学报 ， ， 李曙光 ， 张幼蒂 计算 机调 度技术在我 国露 天 矿应用 的 探讨 有色金属 矿 山部分 ， 一 一 岁臼’ ， 刀 刀 材蓄即 罗 ， 砂 ， ， ， ， 一 一 ， 一 ， 币 、 上 接 页 一 ， ， 刀月 ， ， ， 一 ， ， 一
