基于交路接续的动车组运用计划优化模型与算法

交通运输系统工程与信息 ›› 2015, Vol. 15 ›› Issue (5): 172-177.

基于交路接续的动车组运用计划优化模型与算法

李建¹，林柏梁^*1，耿令乾²，陈雷¹，王家喜¹，武建平¹

1. 北京交通大学交通运输学院，北京100044；2. 沈阳铁路局运输处，沈阳110001

收稿日期:2015-04-07 修回日期:2015-07-01 出版日期:2015-10-25 发布日期:2015-10-28
作者简介:李建（1989-），男，四川宜宾人，博士生.
基金资助:
中央高校基本科研业务费专项资金资助（2014YJS069）；国家自然科学基金资助(51178031)；中国铁路总公司科技研究开发计划课题（2014J006-C）

Optimization Model and Algorithm for Motor Trainset Utilization Scheduling Based on Routes Connection

LI Jian¹, LIN Bo-liang¹, GENG Ling-qian², CHEN Lei¹,WANG Jia-xi¹, WU Jian-ping¹

1. School of Traffic and Transportation, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China; 2. Transportation Division, Shenyang Railway Bureau, Shenyang 110001, China

Received:2015-04-07 Revised:2015-07-01 Online:2015-10-25 Published:2015-10-28

摘要/Abstract

摘要：

针对动车组运用计划优化编制的问题，本文采用接续网络的方法，构建了动车组运用计划优化编制的0-1 整数规划模型.该模型在动车组初始运用状态和历史检修数据的基础上，以动车组担当交路的接续时间总和最小化和动车组检修前累计运行里程最大化为优化目标，以动车组检修里程周期和动车组交路接续时间标准为主要约束，并充分考虑动车组与交路的匹配关系，以及客流高峰时期增加开行交路的情况.在模型的求解方面，本文基于粒子群算法设计了模型的求解策略.最后通过算例分析验证了模型与算法的有效性，为动车组运用计划的优化编制提供参考依据.

关键词: 铁路运输, 动车组运用计划, 交路接续, 0-1整数规划模型, 粒子群算法

Abstract:

A 0-1 integer programming model is constructed for the motor trainset utilization scheduling by using switching network method, on the basis of initial utilization state and historical maintenance data. The model minimizes the total connection time and maximizes the accumulated mileage before maintenance of all motor trainset. The model takes the matching degree between the trainset and the route into consideration, as well as the additional routes at passenger flow peak. It also takes the maintenance mileage standard of motor trainset and connection time standard of route as the key constraint condition. In terms of the solution method for the model, a fast solving method is put forward based on particle swarm optimization. A case study verifies the effectiveness of the optimization model and solving method, and provides a reference for the motor trainset utilization scheduling.

Key words: railway transportation, motor trainset utilization scheduling, routes connection, 0-1 integer programming model, particle swarm optimization

中图分类号:

U279.2

李建，林柏梁，耿令乾，陈雷，王家喜，武建平. 基于交路接续的动车组运用计划优化模型与算法[J]. 交通运输系统工程与信息, 2015, 15(5): 172-177.

LI Jian, LIN Bo-liang, GENG Ling-qian, CHEN Lei,WANG Jia-xi, WU Jian-ping. Optimization Model and Algorithm for Motor Trainset Utilization Scheduling Based on Routes Connection[J]. Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology, 2015, 15(5): 172-177.

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参考文献

[1] Erwin Abbink, Bianca van den Berg, Leo Kroon, et al. Allocation of railway rolling stock for passenger trains[J]. Transportation Science, 2004, 38(1): 33-41.

[2] Luis Cadarso, Ángel Marín. Improving robustness of rolling stock circulations in rapid transit networks[J]. Computers & Operations Research, 2014, 51: 146-159.

[3] Giovanni Luca Giacco, Donato Carillo. Short-term rail rolling stock rostering and maintenance scheduling[J]. Transportation Research Procedia, 2014, 3: 51-659.

[4] 陈玲娟. 遗传算法在动车组运用计划编制中的应用[J]. 交通运输工程与信息学报，2009，7(2)：67-71. [CHEN L J, Application of genetic algorithms to electric multiple unit scheduling[J]. Journal of Transportation Engineering and Information, 2009, 7(2): 67-71.]

[5] 佟璐，聂磊，赵鹏. 蚁群算法在动车组运用问题中的应用[J]. 交通运输系统工程与信息，2009，9(4)：161- 167. [TONG L, NIE L, ZHAO P. Application of ant colony algorithm in train- set scheduling problem[J]. Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology, 2009, 9(4): 161-167.]

[6] 苗建瑞，王莹，杨肇夏. 基于最优接续网络的动车组交路计划优化模型与算法研究[J]. 铁道学报，2010，32 (2)：1-7. [MIAO J R, WANG Y, YANG Z X. Research on the optimization of EMU circulation based on optimized connecting network[J]. Journal of the China Railway Society, 2010, 32(2): 1-7.]

[7] 李华. 高速铁路动车组运用计划编制理论与方法研究[D]. 北京交通大学，2013. [LI H. Theory and method studies on EMU scheduling problem for high speed railway[D]. Beijing Jiaotong University, 2013.]

[8] 王忠凯，史天运，张惟皎，等. 动车组运用计划和检修计划一体化编制模型及算法[J]. 中国铁道科学，2012， 33(3)：102-108. [WANG Z K, SHI T Y, ZHANG W J, et al. Model and algorithm for the integrative scheduling of EMU utilization plan and maintenance plan[J]. China Railway Science, 2012, 33(3): 102-108.]

[1]	耿庆桥, 贾元华, 陈军团. 基于变权可拓物元的铁路“走出去”公私合营项目风险决策[J]. 交通运输系统工程与信息, 2022, 22(2): 64-71.
[2]	王宁, 张佳蕊, 赵姣. 城际零担货运平台车辆路径问题研究[J]. 交通运输系统工程与信息, 2022, 22(2): 163-177.
[3]	戚建国, 周厚盛, 杨立兴, 周亚茹, 张春田. 灵活编组条件下轨道交通客货协同运输方案优化[J]. 交通运输系统工程与信息, 2022, 22(2): 197-205.
[4]	张晓明, 徐芳, 江文辉, 蒋朝哲. 考虑资金约束的中欧班列运价与运量决策分析[J]. 交通运输系统工程与信息, 2022, 22(1): 30-36.
[5]	张春田, 戚建国, 杨立兴, 高原, 高自友. 基于不确定旅客需求的高速铁路鲁棒列车开行方案研究[J]. 交通运输系统工程与信息, 2022, 22(1): 115-123.
[6]	周勇, 张杰, 钟祾充, 李文锋, 王国栋. 铁路集装箱中心站多轨道吊柔性协同调度优化[J]. 交通运输系统工程与信息, 2022, 22(1): 133-141.
[7]	牛惠民. 轨道列车时刻表问题研究综述[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(5): 114-124.
[8]	刘葛辉，陈绍宽，刘爽，金华，王丹阳. 资源约束下城市轨道交通基础设施维修任务安排优化模型[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(3): 163-169.
[9]	徐智勇. 铁路电分相布设及纵断面协同优化研究[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(3): 170-175.
[10]	钟明轩，乐逸祥，周磊山. 高铁站列车和调车作业计划一体化编制方法[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(3): 176-186.
[11]	吕敏，帅斌，周照玉，张士行，左静，李林卿. 考虑边境站延误风险的中欧班列运输路径决策[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(3): 254-259.
[12]	张蒙蒙，许茂增. 考虑政府补贴决策的中欧班列竞合关系研究[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(2): 16-21.
[13]	李岸隽，王典，彭其渊. 基于个体出行链的区域城际铁路规划方法研究[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(2): 30-36.
[14]	刘晓伟，晏启鹏，倪少权，吕苗苗，吕红霞. 考虑空车调配协调的货物列车开行方案优化研究[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(2): 180-188.
[15]	杨华龙，辛禹辰，高浩然. 随机扰动项呈离散分布的库存路径和定价问题的模型与算法[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(2): 211-216.