铁路货车并行检修线设置方法技术

本发明专利技术提供了铁路货车并行检修线设置方法，包括以下步骤：(1)获取检修线的设计信息；(2)对所述检修线作初步设计：包括两条并行流水线，其中一条负责拆卸任务，另一条负责装配任务，两条线之间通过轨道相连；(3)构建拆卸‑装配并行检修线平衡问题的多目标数学模型，包括将工作站数最小化的第一模型、将工作站空闲指标最小化的第二模型以及将修所需的资源数量最小化检的第三模型；(4)采用智能算法，求解可行方案。本发明专利技术工艺简单，合理分配检修线上的诸多检修任务，各个工作站内的检修人员的工作负荷尽可能均衡，尽可能地将使用同一种检修资源的任务分配到同一工作站，最大化地利用检修资源从而降低检修成本。

【技术实现步骤摘要】
铁路货车并行检修线设置方法
本专利技术涉及工业检修线
，具体而言，涉及铁路货车并行检修线设置方法。
技术介绍
随着铁路运输网络的不断扩大，尤其是高速铁路的不断发展，保障铁路车辆的安全运行成为铁路发展的重中之重。铁路车辆的检修工作是维持车辆各零部件始终处于良好质量状态，保障铁路车辆不间断安全、平稳运行的有效手段。而随着铁路车辆需求的不断增大，如何提高车辆检修的效率和质量，同时最大化降低检修成本，提高企业的检修效益成为各个检修企业面临市场份额竞争所要解决的问题。铁路货车需要定期检修，在检修线中待修货车按照规定的路线有节奏地移动，经过若干个分工明确的修车台位后，完成其全部检修工作。在这种生产组织方式的每个修车台位上，可以配备高效率的专用设备，工人分工明确，既能提高效率，又能保证修车质量，而最直接的效果，是能保证均衡地进行生产。整个过程包括货车零部件的拆卸-装配。检修线平衡问题是比普通的装配线平衡问题更复杂的NP(Non-DeterministicPolynomial)难组合优化难题，此类问题随问题规模的增加呈指数增长。目前，解决这类问题常用元启发式算法，如遗传算法、模拟退火算法和蚁群算法等，但都存在如收敛性差、搜索时间长，质量不高等问题。因此，需要找到更为有效方法处理检修线平衡问题。目前对检修线研究工作大多还是基于工作人员根据个人的经验，采用启发式方法处理。已申请的相关专利如下，申请号为201310697506.8、名称为一种面向成本的混流双边装配线平衡方法的中国专利技术专利提出了一种面向成本的混流双边装配线平衡方法，其采用混合殖民竞争算法，相比于普通的殖民竞争算法和遗传算法，它可有效改进算法搜索性能，得到更优解；申请号为201711493844.4、名称为一种基于候鸟优化算法的多目标混流双边装配线平衡方法的中国专利技术专利主要针对装配线平衡问题，构建以最小化工位数、最小化负载均衡和最小化单位成品总成本为目标的数学模型，并提出多目标混合候鸟算法来求解此类问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于优化铁路货车并行检修线平衡问题，针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出铁路货车并行检修线设置方法，旨在最小化工作站数，最小化检修线空闲指标以及最小化检修资源数量。为了实现上述目的，本专利技术提供了铁路货车并行检修线设置方法。该铁路货车并行检修线设置方法包括以下步骤：(1)获取检修线的设计信息；(2)对所述检修线作初步设计：包括两条并行流水线，其中一条负责拆卸任务，另一条负责装配任务，两条线之间通过轨道相连；(3)构建拆卸-装配并行检修线平衡问题的多目标数学模型，包括将工作站数最小化的第一模型、将工作站空闲指标最小化的第二模型以及将修所需的资源数量最小化检的第三模型；(4)采用智能算法，求解可行方案。本专利技术的铁路货车并行检修线设置方法的工艺简单，针对铁路货车并行检修线的多目标平衡问题，旨在提高检修效率同时降低检修成本，首先构建了以最小化工作站数、最小化检修线空闲指标以及最小化检修资源数量为目标的多目标数学模型，合理分配检修线上的诸多检修任务，使各个工作站内的检修人员的工作负荷尽可能均衡，尽可能地将使用同一种检修资源的任务分配到同一工作站，最大化地利用检修资源从而降低检修成本，提高检修效益。并采用智能算法求解，应用于铁路货车维修检修线时，更接近检修线工作现场，能获得改进效果。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来辅助对本专利技术的理解，附图中所提供的内容及其在本专利技术中有关的说明可用于解释本专利技术，但不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术具体实施方式的改进的候鸟算法的流程示意图。图2是本专利技术具体实施方式的嵌入操作示意图。图3是本专利技术具体实施方式的交叉操作示意图。图4是本专利技术具体实施方式的转向架检修作业优先顺序关系示意图。图5是本专利技术具体实施方式所得的一个解方案对应任务分配示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本专利技术。在结合附图对本专利技术进行说明前，需要特别指出的是：本专利技术中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。此外，下述说明中涉及到的本专利技术的实施例通常仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。关于本专利技术中术语和单位。本专利技术的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本专利技术的铁路货车并行检修线设置方法，包括以下步骤：一、获取检修线的设计信息；所述设计信息包括：检修任务信息和检修资源信息。所述检修任务信息包括检修产品数量和规格、检修产品的拆卸任务优先关系和装配任务优先关系；所述检修资源信息包括检修设备、搬运吊具、检修工具。二、对所述检修线作初步设计：包括两条并行流水线，其中一条负责拆卸任务，另一条负责装配任务，两条线之间通过轨道相连；三、构建拆卸-装配并行检修线平衡问题的多目标数学模型：1、确定基本假设条件(1)拆卸线上有足够的待检修产品供应，同时装配线上也有足够检修完毕的零部件供给；(2)忽略检修人员作业的不确定性，也即拆卸与装配任务操作时间确定且已知；(3)一个并行工作站分配一个检修人员，检修人员都是多技能工，能够胜任检修线上任何操作任务；(4)忽略检修人员在两条并行流水线之间的走动时间。2、定义变量与参数3、建立将工作站数最小化的第一模型、将工作站空闲指标最小化的第二模型以及将修所需的资源数量最小化检的第三模型；第一模型：第二模型：第三模型：4、确定约束条件(1)表示装配任务的分配须满足装配任务之间的优先顺序关系；(2)表示拆卸任务的分配须满足拆卸任务之间的优先顺序关系；(3)表示每项装配任务是不可分的，各项装配任务只允许被分配到一个工作站中；(4)表示每项拆卸任务是不可分的，各项拆卸任务只允许被分配到一个工作站中；(5)TTk≤C·Zk、表示工作站作业时间为分配至该工作站中的装配作业时间和拆卸作业时间之和，且各工作站作业时间之和不允许超过检修线的预定节拍时间；(6)表示分配至某工作站k的装配任务数不大于装配任务总数；(7)表示分配至某工作站k的拆卸任务数不大于拆卸任务总数；(8)Zk-1≥Zk表示工作站按顺序开启，不存在未分配任务的空工作站；(9)表示若使用资源种类r的装配任务i被分配至工作站k中，则相应地该工作站k必须配备相应的资源r；(10)表示若使用资源种类r的拆卸任务j被分配至工作站k中，则相应地该工作站k也必须配备相应的资源r；四、采用智能算法，求解可行方案。所述智能算法为图1所示的改进的候鸟算法，使用的软件为Matlab软件。首先通过设计融合求解问题特征的启发式方法来产生初始候鸟种群个体，保证了初始种群个体的质量和多样性；所述指启发式方法是指通过随机生成法与位置权重启发式方法相结合的方法来产生初始种群；然后，在领飞鸟和跟飞鸟个体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.铁路货车并行检修线设置方法，包括以下步骤：(1)获取检修线的设计信息；(2)对所述检修线作初步设计：包括两条并行流水线，其中一条负责拆卸任务，另一条负责装配任务，两条线之间通过轨道相连；(3)构建拆卸‑装配并行检修线平衡问题的多目标数学模型，包括将工作站数最小化的第一模型、将工作站空闲指标最小化的第二模型以及将修所需的资源数量最小化检的第三模型；(4)采用智能算法，求解可行方案。

【技术特征摘要】
1.铁路货车并行检修线设置方法，包括以下步骤：(1)获取检修线的设计信息；(2)对所述检修线作初步设计：包括两条并行流水线，其中一条负责拆卸任务，另一条负责装配任务，两条线之间通过轨道相连；(3)构建拆卸-装配并行检修线平衡问题的多目标数学模型，包括将工作站数最小化的第一模型、将工作站空闲指标最小化的第二模型以及将修所需的资源数量最小化检的第三模型；(4)采用智能算法，求解可行方案。2.如权利要求1所述的铁路货车并行检修线设置方法，其特征在在于：所述设计信息包括：检修任务信息和检修资源信息。3.如权利要求2所述的铁路货车并行检修线设置方法，其特征在在于：所述检修任务信息包括检修产品数量和规格、检修产品的拆卸任务优先关系和装配任务优先关系；所述检修资源信息包括检修设备、搬运吊具、检修工具。4.如权利要求1所述的铁路货车并行检修线设置方法，其特征在在于：步骤(3)中，第一模型：第二模型：第三模型：其中，K为工作站个数；k为工作站编号，k∈{1,2,…,K}；Zk为0-1二进制变量，若工作站k开启，则Zk＝1，否则Zk＝0；TTk为工作站k的作业时间；C为工作站k的节拍时间；R为资源种类数量；r为资源种类编号，r∈{1,2,…,R}；Mrk为0-1二进制变量，若资源种类r被分配至工作站k中，则Mrk＝1，否则Mrk＝0。5.如权利要求4所述的铁路货车并行检修线设置方法，其特征在在于：步骤(3)在以下假设条件下进行：(1)拆卸线上有足够的待检修产品供应，同时装配线上也有足够检修完毕的零部件供给；(2)忽略检修人员作业的不确定性，也即拆卸与装配任务操作时间确定且已知；(3)一个并行工作站分配一个检修人员，检修人员都是多技能工，能够胜任检修线上任何操作任务；(4)忽略检修人员在两条并行流水线之间的走动时间。6.如权利要求4所述的铁路货车并行检修线设置方法，其特征在在于：步骤(3)在以下约束条件下进行：(1)装配任务的分配须满足装配任务之间的优先顺序关系；(2)拆卸任务的分配须满足拆卸任务之间的优先顺序关系；(3)每项装配任务是不可分的，各项装配任务只允许被分配到一个工作站中；(4)每项拆卸任务是不可分的，各项拆卸任务只允许被分配到一个工作站中；(5)工作站作业时间为分配至该工作站中的装配作业时间和拆卸作业时间之和，且各工作站作业时间之和不允许超过检修线的预定节拍时间；(6)分配至某工作站k的装配任务数不大于装配任务总数；(7)分配至某工作站...

【专利技术属性】
技术研发人员：张则强，朱立夏，刘思璐，张颖，曾艳清，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51