货运列车的编组调度问题
货运列车编组调度的科学性和合理性直接影响着货物运输的效率。某货运车站担负着国内东西
和南北两大铁路干线上货运列车的编组调度任务，是我国沟通南北、连接东西的交通要道,素有铁
路“心脏”之称。每天最多有 400 多列货车（无客车）在这里进出,有 20000 多辆（节）车辆在这里
集结和解编。该站南北长 6000 余米、东西宽 800 余米，占地 5.3 平方公里（如附件 1 图），采
用双向纵列式三级六场机械化驼峰编组站站型，即上行线方向（发往北、西）和下行线方向（发往
南、东），上行线和下行线又分别包含有到达场、编组场和出发场。共有 l51 条站线,全长 390 多
公里，其下行线的到达场 12 条，记为 XD(k)(k ＝1,2,…，12)；编组场 36 条，记为 XB(k)(k ＝
1,2,…，36)；出发场 24 条,记为 XF(k)(k ＝1,2,…，24)。上行线的到达场 12 条，记为 SD(k)(k
＝1,2,…，12)；编组场 36 条，记为 SB(k) (k ＝1,2,…，36)；出发场 23 条，记为 SF(k)(k ＝
1,2,…，23)。另外下行线和上行线各有一个转发场（用于下行线与上行线之间的转换场地），各
有 4 条线路，分别记为 XZF(k)和 SZF(k)(k =1,2,3,4)。从每个到达场都有两条线路经驼峰区与相
应的编组场相连，场区示意图如图 1 所示。注意：在这个问题里不考虑该车站装卸场的装卸作业。
实际中，货运列车编组的流程是：对于从上行线和下行线的各方向经过该站的每一列货运列车
分别驶入各自的到达场内停靠，然后根据每一辆车的货物去向通过驼峰解体，分别向各自的编组场
不同轨道线集结，从而编组成一列新的发往某一个方向的列车，最后转往上行线或下行线的出发场
待发。编组工作每天分为白班和夜班两个班次，从早晨 6:00 点到 18:00 点为白班，18:00 点到第
二天早晨 6:00 点为夜班。每班各分为四个时段，白班：6:00～8:00，8:00～12:00，12:00～
15:00，15:00～18:00；夜班：18:00～20:00，20:00～24:00，0:00～3:00，3:00～6:00。
铁路管理部门希望车站的编组调度工作快速高效，衡量编组调度效率的主要指标是“中时”（从列车
进入到达场至重新编组成新的列车驶入出发场后，其每辆车的平均时间，即每辆车在车站的平均中
转停留时间）。每个时段都有相应的任务指标要求，一般要求列车在到达场停留时间最多不得超两
个时段，中时最多不得超过 8 小时。
根据实际作业情况可知，机车将待解体的列车从到达场推到驼峰轨道线上，缓慢运动中进行解
体操作，解体后的车辆靠惯性（无动力）运行至编组场轨道上。每组车辆（一辆或同方向的若干
辆）从到达场经驼峰解体到编组场集结平均大约需要 10 分钟；从编组场牵引一列车到出发场大约
需要 5 分钟；无调车（无需编组的列车，含专列）直接经过转发场做必要的技术处理后进入出发场
大约需要 15 分钟；由上（下）行线编组场经转发场到达下（上）行线出发场一次约需 20 分钟。
编组调度规程规定每辆重车不超过 80T（含车自重 20T），一般要求每列车总重量不超过
4800T，总长最多不超过 70 辆。列车编组的各操作环节都是定班、定点、定人作业，自动控制流
程。一般新编列车的车辆均发往同一方向，按到站次序由远至近依次排列，同一到站的车辆相连。
通常情况下，货物列车的相关信息（列车车次、列车到站、编组车辆数、列车重量、列车长度等）
有具体的预确报制度（附件 3），但确切的信息在列车到站时方能确定。
附件 2 给出某一天 24 小时内经过该车站货运列车的相关数据，请根据实际情况和相关数据依
次研究解决下列问题：
（1）试设计快速自动实现车辆编组调度方案的优化模型或算法，并给出附件 2 中车辆可行的
编组方案（包括解体程序、轨道编号、车辆数量、集结程序、新列车的组成等），主要使每班的中
时尽量地少。
（2）发往 S
1
的货物和军用物资都为特别专供货物，需要保障优先运送。如果要求装载这类物
资的车辆必须在 2 小时内发出（即中时不超过 2 小时）；同时发往地震灾区（向西方向某些车站）
