【知乎科普】列车运行图编制的程序和方法以及平图能力

低***

问：列车运行图编制的程序和方法是是什么？每天都要跑这么多趟火车，有快有慢，我觉得铁道部编运行图的人太牛了，不知是怎么做的。
答：首先说明，里面很多东西都是用来搞笑的，目的是为了让外行人读懂。轻拍。
1. 什么是列车运行图
说的神叨叨的。列车运行图，说白了就是火车运行的【距离——时间】曲线，就像是高中物理里面学的。纵轴是车站的名字，相当于位移，横轴是时间。运行线的斜率代表列车的运行速度。
图1：如图这就是单独1列车的运行线，是不是很简单。
图2：这个图，就是两列车相对运行的时候的运行线，一列车上行，另一列车下行。中间的交点——就是两列车交会的地方，学过高中物理的同学应该懂的。
图3：这个图跟上面那个有一点点区别。上行的那列车，有一小段是平的，这说明火车在这个地方停下来了。
图4：这个是两个车同向运行的运行线 ，可以从中看出来，一列车到某一个地方就停下来，等另一列车通过了之后再继续运行。这就是所谓的越行。
嗯，其实运行图不是什么复杂的东西，它本质上就是列车运行的【距离——时间】曲线而已。
前段时间手绘了一张运行图发到微博上，于是就被学机械的同学鄙视了一番，“那些一条条斜线摆在一起叫图吗哈哈。。。”
嗯，确实也是。运行图嘛就是个高中生就能读懂的东西。
但是有本事你画一张出来呗。如果全路只有一列车，那么爱怎么开就怎么开。如果有两列车，那么这两列车之间的运行线就会相互影响。如果是很多列车同时运行，那么这些列车的运行时间就会相互交织，运行图也会变得很复杂。
2. 编制列车运行图的条件
从上面的描述看来，要编图，需要知道至少两个条件：1. 列车在两个车站之间运行的速度，用这个来确定运行线的斜率。2. 列车的出发时刻和停站时间。
对于运行速度，可以通过牵引计算确定。什么是牵引计算？就是根据列车的牵引力、阻力和制动力，再结合纵断面的条件算出来的运行时间。算完之后，拿个真的车去跑一跑，就确定了站与站之间的运行时间了。这个时间在编图的时候叫做“标尺”。区间运行时间的确定，是一个很庞大的工程，但是一旦确定了，在编图的时候还是相当好处理的。
最难处理的是列车停站和出发的问题。停站的时间又分为两种，一种是客货运作业所需要的停站时间，就是旅客上下车的时间等等，这样的时间是固定的，没什么好说的。另一种停站的时间，是为了调整列车运行秩序的技术停站时间。
对于双线铁路来说，因为上行和下行的列车相互不会干扰，所以编图的过程比较简单。列车一列跟着一列走就行了。当然，问题也就来了，火车之间不能连着密密麻麻出发吧，不然会撞车的。所以列车之间的发车时间要有一定的间隔，这个叫做追踪间隔时间“I”。（不要跟我说自动闭塞和非自动闭塞，我只是简单粗暴地解释一个问题。）这个是在编图的时候必须满足的基本要求，不然车就要撞了。
其次，在铁路上运行的列车，速度不完全是一样的，这就会导致一个问题，后行的快车，会慢慢赶上前行的慢车，这个时候快车就要越行，就相当于汽车的超车。。但是火车走在铁轨上，不是打一手方向就能超车的。只有在车站里面，才有列车越行的条件（不然为什么要在一些鸟不拉屎的地方设一个车站啊，就是为列车越行创造条件），于是就会形成这样的图。。
编图的时候，就要考虑这种越行的情况，得不断调整运行线的位置，才能让两个车的交点在车站附近，避免慢车过长时间的等待。（对于编图的人来说，客车是很讨厌的，因为加进去一个客车，就意味着很多本来走得好好的货车要让车。。。）
对于单线铁路来说，问题就复！杂！了！
单线铁路就是车站之间的线路只有一对轨道 ，每两个车站之间只能走一列火车（无论是什么方向，只能一列）。这个时候，就好像在狭窄的只有一车道的山路上，只能上去一个车，下来一个车这样交替运行。于是，运行线变成了这个样子（图略丑，其实它不是这样的）。。
上下行的车，在车站之外的区间是不能交叉的，不然两个方向的车就撞上了（单线铁路只有一对铁轨啊魂淡……）所以，两根线的交叉，一定要打在车站里面……于是，编图的人就要不断不断的挪动运行线的位置，让那些该死的交叉都打在车站里面。
而且。。。在车站里面的交叉也不能乱打啊！！相对方向的列车开进同一个车站里面要保持一定的时间间隔，以防止相撞，人命关天啊！！
画个平面图解释一下这些间隔时间。
第一个图，是一车到达，一车出发的情形。蓝车要完全接到车站里面，红车隔几分钟才能发出去，保证安全。
第二个图，是一车进站避让，另一车通过的情形。蓝车要完全接到站里停稳，红车才能从站外嗖一声通过车站，然后蓝车才能默默从车站里面启动，继续向前走，这当中的时间也要间隔。不然蓝车还没完全从左边接进来，红车就从右边冲过来了，会撞车的。
上面说到的这些都是编图的必须满足的条件，不满足这些条件，是要出事的。有了这些条件之后，就可以开始编图了。只要满足这些条件的运行线（不完全是这些……还有一些太复杂就不解释了，什么τ不、τ会、τ连通、τ连发的 ），都是可行的解。但是满足这些运行线，并不意味着就能使用。还要考核运行图的通过能力和速度指标。（这就是老师给们作业打分的标准啊……）
3. 编制列车运行图的过程
列车运行图的编制，一般是先编客车，再编货车。因为客车要服务于旅客，所以比较金贵，让旅客在中途一个小站等半个把小时貌似不太合适……因此客车对出发到达的时间点要求比较苛刻，然后还要考虑车底周转的问题。因为光有时刻表，车厢调配不过来也是白弄。车厢又是全国各地到处跑的，还要定期检修，还要留足时间给乘务员打扫卫生，换卧铺的床单被罩，要考虑的因素很多的。
编完客车图之后，货车就要见缝插针，往客车图里面塞。当然，无论怎么塞，都要符合之前说过的一些条件：时间间隔要保证，不能在不该会让和越行的地方会让和越行。
如图，刚刚成型的区段列车运行图。只有7个车站，11对车，不到200km的区段。本人不才，倒腾了好多分钟才弄出来的。
以上只是列车运行图编制的基本理论，对于具体的运行图编制，要考虑多个方面的因素，比起上面说的要复杂得多。只是在学校学到这么多，还没有真正接触过实际运行图的编制，所以也只能够说这么多了。
其实，设备条件一定的情况下，一张图能画下的运行线是有限的，也就意味着一天内通过某一个区间的列车对数是有限的，不能无限多地开车（运行线死活都画不下的时候很痛苦啊），因此有的人说，多开一些火车就能提高运力啊什么的……那简直是太天真了。
这个图，理论上计算出来的通过能力是21.5对车，我使劲使劲再使劲，画上去了20.5对，然后就再也画不下了。
其次，运行速度不同的列车要频繁停车会让是很烦人的，所以为什么铁路不愿意开那么多等级的车，尤其是高铁。烦人倒是次要原因，主要原因是不同速度的列车要频繁会让，浪费能力啊（专业人士来解释一下扣除系数……）。所以买到D打头的车看到时速表飙到300不要觉得自己占便宜了啊，是因为铁路懒得开慢一些罢了。
运行图在一些枢纽的地方会变的更加复杂，一个城市如果衔接多个方向的话，那么运行图就很复杂了。
运行图上面的运行线都是相互制约的关系啊，其中那一根线动了时间点，那么后续其他的线都要跟着移动。所以可以想象，如果一个车在某个站因为各种原因晚点出发哪怕那么一分钟，那么后面的车就全部跟着呵呵了。。。
好多年来，列车的运行图都是靠人工编制的，现在运用计算机的辅助（注意是辅助），可以大大提高编图的效率。但是这样编的图，只能实现一个可行解。如果需要让计算机自动生成运行图，自动优化列车运行计划，那么还需要建立一些数学模型来进行求解（0-1规划，整数规划等。。）对这方面的知识，还在研究学习之中。
以上。

低***

平图能力不是异想天开得出来的。

海天***

学习了

K1***

低碳爱 发表于 2014-5-29 22:14
平图能力不是异想天开得出来的。

{:1_271:}

低***

{:1_273:}

.***

大神  可以帮我画一个吗   有工资哦

冷风***

那么问题来了，图呢？

訫情***

{:1_294:}