铁路站场改造工程优化浅析

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　　摘要
　　 站场改造是一项综合性的复杂的施工过程，要在确保运输畅通、行车和设备安全的基础上，使站场改造施工顺利进行，本研究从理论分析出发，建立了铁路站场改造工程网络模型，提出了优化步骤。
　　关键词:站场，施工组织，优化，模型
　　1.绪论
　　 随着我国铁路网的快速发展，实施既有路网的扩能改造对我国铁路的发展和国民经济的发展都具有非常大的意义。在既有站场改造工程中，要保证工程按期甚至提前完成，就必须有足够的天窗时间，这样就必然会影响正常的运输组织;另一方面，要保证运输任务顺利的完成，就必须减少天窗时间，但是这样又会影响施工工期。因此，施工与运输就发生了矛盾，这一对非常现实的矛盾给运输部门的运输组织和工务。因此，如何对站改施工方案进行优化，查漏补缺，避免各专业，各部门之间的冲突，它需要我们用现代科学技术来寻求方法，进行技术经济分析，最后找到一个最优的施工方案。
　　2.站场改造施工的原则
　　 1服务运输的原则
　　 (l)“先新后老”，即先铺设新的设备、形成新的进路后，再改造或拆除老的设备。这样做的结果，在整个施工过程中，不影响列车原有进路，不影响车站列车通过能力和编解能力。
　　 (2)“先伸后缩”，即在站场股道需一端展长，一端需缩短的情况下，应先施工展长的一端，然后再施工缩短的一端。这样做的结果，不影响车站的接发车能力。
　　 (3)“展内缩外”，即对需要展长股道的施工，从车站外侧开始进行，逐步向内过渡，若是要缩短股道的施工，从车站内侧开始进行施工，逐步向外过渡。此种方法可减少施工对运输的干扰，最大限度地为运输创造条件。
　　 2工、电配合的原则
　　 由于电务联锁是通过轨道形成的，站场改造施工，必然引起电务改造。因此，在施工过程中工务电务的配合是必不可少的。工务在制定施工过渡时，要尽可能地为电务改造提供条件，适应电务条件的需要。
　　 3设计与现场实际相结合的原则
　　 站场改造不同与新建线路的又一个特点是:凡需要改造的站场，都是经过多年运行。在多年的运行中，经过多次大修和维修，线路状态会发生变化，同设计情况相比会有一定的误差。因此，在制定施工过渡方案时，必须对观场进行深入细致的调查，摸清情况，找出不利因素，对症下药，才能正确地制定过渡方案。
　　3.站场改造施工优化模型
　　3.1工期优化模型
　　 在计划方案的优化过程中，本文采用网络优化的手段。网络计划的特点，在于它的图形和计算表格的结果可以清晰地向策划者指出哪些是关键工作，哪些是非关键的工作，其时差是多少。因此，运用网络计划技术去优化，首先是研究如何利用时差，是否加派或抽调非关键工作上的人力、物力支援关键工作。加快计划进度，缩短工期，这是优化的目的之一。工程进度优化是指在一定约束条件下，按合同工期要求，通过延长或缩短计算工期以达到合同工期的目标。计算工期大于合同工期时，可通过压缩关键工作的作业时间满足合同工期，与此同时必须相应增加被压缩作业时间的关键工作的资源需要量。
　　 优化步骤:
　　 (l)计算并找出网络计划中的关键线路及关键工作;
　　 (2)计算工期与合同工期对比求出应压缩的时间;
　　 (3)确定各关键工作能压缩的作业时间:
　　 (4)选择关键工作，压缩其作业时间，并重新计算网络计划的工期。
　　 选择压缩作业时间的关键工作应考虑以下因素:
　　 (l)备用资源充足:;
　　 (2)压缩作业时间对质量和安全影响较小;
　　 (3)压缩作业时间所需增加的费用最少;
　　 (4)通过上述步骤若计算工期仍超过合同工期，则重复以上步骤，直到满足工期要求;
　　 (5)当所有关键工作的作业时间都己达到其能缩短的极限而工期仍不
　　3.2资源优化模型
　　 一项进度计划的安排，除了应满足工期要求外，还要满足资源供应强度条件的限制，如果要求的资源供应强度过大，则计划实现的可能性就值得研究。同时，从经济合理的观点看，资源供应强度应以均匀为好。
　　 假定某工程需要s种不同的物质资源，单位时间的供应量分别为R1(t)、R2(t)、R3(t)…、Rn(t)。设工作i一j单位i时间资源需要量为ri-j(k)常数，k为第i种资源。
　　 以Wi-j(k) (k)表示工作卜j所需第k种资源总数。则整个网络计划第k种资源需求量为:
　　
　　 若Rk(t)(k=l，2，…，s为常数，即Rk(t)=R，那么最短工期的下界为:
　　
　　 如果不考虑物资资源供应的限制条件下，算得网络计划关键线路的长度为
　　 Lcp那么在满足物资资源供应的限制条件下，其工期必然满足下式:
　　
　　 设所有工作需要同一种资源，即S月。介绍一种近似解法，根据网络图，先绘制各工作最早开始的时标网络图以及相应的资源需要量动态曲线，并判断资源需要量是否满足限制条件，否，就调整。
　　 (l)初始时段资源分配和排队
　　 假定在初始时间区段内单位时间资源需要量为常数，则对应于资源动态曲线的第一个阶梯。在区段内的工作，按下列原则排队:
　　 位于关键线路下的工作，其编号为1、2、…、kl;
　　 位于非关键线路上的工作，按总时差递增顺序排队，其编号为kl+l，k2+2，…;
　　 具有相同总时差的工作，按单位时间资源需求量的递减顺序排队。
　　 然后按工作编号顺序分配资源，以不超过可能的供应量为限，余下的工作分配不到资源，就移至，以后开始。
　　 重新绘制时标网络图和资源需求量动态曲线。
　　 (2)其他时段的资源分配和排队
　　 对于第k步，检查时段内资源动态曲线是否超过限制条件。如果超过，就对该时段的工作分两种情况进行排队:
　　 工作不允许中断，根据工作总时差与其开始至k+l的距离之差的递增顺序排队，即
　　
　　 其编号为1，2，3，…，k2。p值相等的工作，按其单位时间资源需要量的递减顺序排队。工作允许中断，在之前开始的工作，若允许中断，则将该工作分成两部分处理，以后部分参与时段的调整。上述两种情况，将工作编号后，均应进行资源调整，在重新绘制时标网络图和资源动态曲线。
　　3.3费用优化模型
　　 费用优化是通过不同工期及其相应工程费用的比较，寻求与工程费用最低相对应的最优工期。工程费用包括直接费用和间接费用两部分。它们与工期有密切关系，在一定范围内，直接费用随着时间的延长而减少，而间接费用则随着时间延长而增加。
　　 直接费用曲线实际上并不十分圆滑，而是由一系列线段组成的折线，并且越接近最高费用，其曲线越陡。为了简化计算，一般将其曲线近似表示为直线，其斜率称为费用率，它的实际含义是表示单位时间内所需增加的直接费。工作i月的直接费用率用△Ci-j示，其计算公式如下:
　　
　　 式中，
　　 一工作i月的最短时间直接费，即将工作i月持续时间缩短为
　　 最短持续时间后，完成该工作所需直接费;
　　 工作i月的正常时间直接费，即在正常条件下完成工作i-j
　　 所需直接费;
　　 一工作i-j的最短持续时间，即工作i月，再继续增
　　 加费用也不能进一步使其缩短的工作持续时间;
　　 一工作工作i刊的正常持续时间，即在正常条件下完成工作i-j所需持续时间。
　　 由于施工过程的性质不同，其工作持续时间和费用之间的关系通常有以下两种情况:
　　 1.连续型变化关系
　　 连续型变化关系是指直接费用随着工作持续时间的改变而改变，介于正常持续时间和最短时间(极限)之间的任意持续时间的费用可根据其费用斜率的数学式子推算出来。
　　 2、非连续型变化关系
　　 非连续型变化关系是指某些施工过程的直接费用与持续时间之间的关系是根据不同施工方案分别估算的，介于正常持续时间与最短持续时间之间的关系用线性关系表示，不能通过数学式子计算，只能存在几种情况供选择。
　　结论
　　 论文首先介绍了站场改造施工的原则、难点、技术特点、关键问题等，接下来建立了铁路站场改造工程网络模型，包括工期模型、资源模型、费用模型，并提出优化程序。
　　 站场改造是是一个复杂的系统工程，受到多个因素影响，因此在这方面需要多个学科共同进行研究，达到预期的结果。
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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