基于点-弧、弧-路模型的集装箱循环班列车流组织研究

立足“公转铁”和“散改集”货源,基于集装箱运输需求的变化性和区域的不均衡性,为了实现集装箱和车辆的均衡发展、改善集装箱运输组织模式,从而充分利用铁路运输能力、提升铁路货运服务质量,围绕一种新型集装箱班列组织模式—固定车底循环班列,探讨其开行条件、班列走行径路等问题。以空车总走行距离最小为目标建立集装箱固定车底循环班列车流组织的点-弧模型,以求解循环班列的弧段选用和弧段上分配的箱流量;考虑循环班列的走行径路特点,以空车总运输成本最小为目标建立弧-路模型,以求解循环班列的走行路径和弧段上分配的箱流量。基于20英尺35 t通用箱的市场使用情况,以35 t通用箱的运单数据作为实证研究,设计搜索循环班列可行路径的算法,利用Gurobi求解器求解2种模型,分析求解结果得到了车流组织方案。对比分析2类模型在计算效率和求解结果等方面的区别,验证了模型的有效性。案例结果表明：点-弧模型求解速度快但无法直观得到走行径路和分配结果,弧-路模型对大规模网络的求解效率较低但能直接得到走行径路和分配结果,集装箱循环班列的车流组织方案可根据运输需求的空间分布和运输组织的复杂性进行调整,以提升运输效率。本研究成果能够...     

基于多商品流模型的铁路网车流分配和径路优化模型

针对既有点-弧模型和弧-路模型的局限性做2点改进.第1点是定义1个0-1决策变最,使优化结果体现车流的径路;第2点是区分大股车流和小股车流,使优化结果符合实际车流组织的特点.基于多商品流模型,结合铁路运输组织的车流不拆散原则,对大股车流、线路能力和车站能力进行约束,构建铁路网车流分配和径路优化改进模制,采用Lingo 8.0软件求解.以简化的东北地区局部路网为例,采用模拟OD车流,按照本文构建的模型进行铁路网车流分配及径路优化.结果表明:采用该模型能够得出较理想的车流分配和径路方案,验证了模型的合理性与有效性.     

铁路车流分配的树状径路优化模型及算法

铁路网车流分配需要解决的关键问题是如何确定车流路径,而同一终点的车流具有合而不分的特点,即呈现"树状结构"径路。以多商品网络流理论为基础,构建铁路网车流分配与树状径路综合问题的混合整数规划模型,优化结果可得到铁路网中流量分布情况及符合"树状结构"的车流走行路径。设计拉格朗日松弛算法求解模型,通过松弛掉模型中弧段能力约束进而将原问题分解为求解多个单支车流分配子问题,采用传统次梯度优化算法求解对偶问题;上界计算方面设计基于车流排序的可行解求解方法。算例表明:该算法可有效求解模型,实现车流径路"树状结构"要求;求解效果和计算空间方面优于商业软件ILOG CPLEX。     

多种运输方式的组合优化模型及求解算法

根据不同交通工具的技术经济特征，建立一个适用于多城市之间如何选择最优交通方式组合的模型。该模型是一个多目标的0－1规划模型，通过虚拟一个运输网络，将原问题转化为一个带时间约束和能力约束的最短路径问题，并且给出相应的求解算法－基于求最短路（Dijkstra算法）的启发式算法，有效地解决了带有时间约束和能力约束的最短路径问题。     

一类危险货物公铁联运时空服务网络路径模型

在组织核废料(即乏燃料)等特殊危险货物运输时，公铁联运可融合铁路高安全性和公路灵活等特点，其联运换装节点和路径的优化选择至关重要。基于此类危险货物在公铁联运网络中公路弧与铁路弧的各项权值具有时变性特征，增加虚拟节点和虚拟弧反应节点的转运时间、风险和成本等指标，并引入时间维度以刻画各权值的时变性。进而构建危险货物公铁联运时空服务网络，建立以运输风险最小为目标的公铁联运时空路径0-1整数规划模型，将求解危险货物公铁联运方案转化为时变权值的时空最短路问题。通过改进Dijkstra算法，根据永久标号点在弧段的出发时刻动态更新网络剩余节点权值，按照风险值最小原则搜索前进方向并得到权值随时间变化的公铁联运时空最短路。最后通过算例验证了模型和算法的有效性。     

弧流电源及其控制系统的设计

针对弧流电源的低纹波指标及快速电流转移性能要求,设计了弧流电源的系统主电路,采用了以DSP＋CPLD为核心的微机控制系统,提高了弧流电源的性能。简述了弧流电源的系统主电路设计及其工作原理,重点介绍了基于DSP＋CPLD的微机控制系统的硬件架构和软件设计。试验结果表明,该弧流电源稳流精度高、纹波低、负载端电流转移快速且电流转移深度可调。     

考虑车流组织模式的铁路车流径路优化模型研究

根据OD车流的流量及其对运输服务需求的特点,考虑我国铁路车流组织模式对车流径路规划的影响,基于不同组织模式下车流的运行径路,将铁路OD车流划归为如下3大类:装车地始发直达车流、时效要求较低的零散车流、运输服务要求较高的快运车流。针对前两种车流,以车流总的走行车公里最小为目标,以径路唯一性、树形径路及线路能力为约束,建立线性0-1规划模型。以沈阳铁路局简化路网为例,运用LINGO软件求解模型。计算结果表明,在新的车流组织模式下,部分车流的走行径路可以进一步优化。此外,发现部分车流不能走最短路径是树形径路约束导致。本文车流径路分配结果更适应新型货运市场的需要。     

基于服务水平的铁路货物运输网络能力计算方法

引入服务水平等级概念,以OD流量最大和运输费用最小为目标,构建铁路货物运输网络能力计算多目标规划模型.采用按服务水平等级由高至低顺序进行车流量调整的策略,设计基于K短路和最小费用流问题的启发式算法;并针对最小费用流问题,分别给出基于Lingo软件和遗传算法的2种求解方法.在遗传算法中,对染色体采用二进制编码和运用Double-Sweep算法计算各支车流在给定服务水平等级下的可选径路,利用交叉、变异操作遍历可能的车流路径集合,使用启发式车流调整策略,实现线路及车站能力限制条件下不同路径集合的车流分配.算例测试表明,基于Lingo软件的算法适合于求解小规模问题,而基于K短路的遗传算法更适用于求解大规模问题,且具有较高的稳定性和适应性.     

基于调车系统的技术站编组去向方案优化

优化编组去向方案是改善技术站系统分工、合理使用调车线的重要措施。针对传统单点列车编组计划模型将车站视为一个点从而忽视折角车流的不足，将双向编组站的上下行系统分别看作不同的点，提出基于调车系统的编组去向方案优化模型。区别于既有多点列车编组计划模型，根据编组去向的车流内容引入车流折角改编概率，并将编组去向的最小流量、车站的折角改编车流比例、不同编组去向的车流共用同一调车线等纳入模型约束中。在不降低解的质量下，基于Sigmoid函数拟合得到车流折角改编概率的近似计算公式，有效提高模型的求解效率。基于实际路网的算例结果表明，本文模型所得编组去向方案相较于既有模型更加符合运输实际。     

多种运输方式的组合优化模型及求解算法

根据不同交通工具的技术经济特征,建立一个适用于多城市之间如何选择最优交通方式组合的模型.该模型是一个多目标的0-1规划模型,通过虚拟一个运输网络,将原问题转化为一个带时间约束和能力约束的最短路径问题,并且给出相应的求解算法--基于求最短路(Dijkstra算法)的启发式算法,有效地解决了带有时间约束和能力约束的最短路径问题.     

基于最远站法则的列车编组计划优化双层规划模型

根据铁路现场车流组织的实际特点,构建基于最远站法则的列车编组计划优化双层规划模型.上层规划模型以车流组织总成本最小为目标函数,以车流组织方案的唯一性、技术站的改编能力、调车线的数量等为约束条件,确定列车编组去向的开行方案.下层规划模型以车流改编距离最远为目标函数,以站点出入流量平衡为约束条件,按照最远站法则确定车流改编接续方案.采用模拟退火算法对双层规划模型进行求解,得到了符合最远站法则的列车编组计划优化方案.通过案例的计算结果验证了模型和算法的有效性.     

论铁路车流径路的数学问题

归纳铁路车流径路制定过程中和自动化系统中应用车流径路的数学问题。分别讨论容量无限制交通分配方法数学模型和容量限制交通分配方法数学模型。结合铁路运输管理实际给出适合于铁路管理方式的车流径路制定参照模型及其算法。针对各种运输管理类自动化系统中普遍涉及的车流径路求解方法给出详细数学模型与算法。     

无缝换乘条件下城市轨道交通网络客流分配模型及算法

结合国内城市轨道交通无缝换乘的运营特点,充分考虑了影响城市轨道交通网络客流分配的主要因素（包括出行时间和换乘次数）,以及城市轨道交通网络的特有属性,构造城市轨道交通网络的广义费用函数,并分析乘客在城市轨道交通网络中的路径选择行为。在此基础上,基于随机用户平衡原则提出城市轨道交通网络客流分配问题的数学优化模型,在模型的求解中,分析目前常用的有效路径搜索方法并设计了基于图的深度优先搜索算法,以得出符合现实的有效路径集合,并给出求解配流模型的连续平均算法。最后通过北京市轨道交通网络的数据对模型和算法进行验证。     

铁路空车调配问题的随机机会约束模型及遗传算法

提出一类特殊的随机机会约束模型来求解铁路空车调配问题。这类随机机会约束可转化为相应的确定性等价类,应用遗传算法求解。通过对实际空车调配问题的数值计算和分析,表明了不确定性优化模型和所设计遗传算法的有效性并在铁路运输中有广泛的应用前景。     

判定技术直达去向合理性的静态条件和动态条件方法

为了判定技术直达去向的合理性,提出静态条件和动态条件2种判定方法。静态条件方法是指:根据铁路运输组织学中的必要条件生成车流强度标准的计算公式,以列车平均编组辆数作为表格的横向表头,以运行里程作为纵向表头,形成技术直达去向的车流强度标准汇总表。动态条件方法是指:根据铁路运输组织学中的充分条件生成车流强度标准的计算公式,结合现场的最远站改编法则确定技术直达去向的车流强度标准。结合实例阐述静态条件和动态条件的计算过程及使用方法。通过对比分析得知,静态条件方法适用于评价规划技术直达去向的合理性,动态条件方法适用于评价既有技术直达去向的合理性。     

技术计划空车调整的数学模型

把经济数学和运筹学中的数学方法应用于铁路运输生产技术计划的编制当中,抽象出空车调整的数学模型,并对该模型的理论和实现作了详细的介绍.目前,该方法已经全面应用于铁道部和14个铁路局的技术计划编制工作当中并收到良好的效果.     

复杂交路条件下的城市轨道交通客流分配研究

城市轨道交通客流分配的关键在于确定乘客的换乘方案,而乘客的换乘不仅受线网的影响,还受到各条线路运行交路的影响。以分析复杂运行交路对旅客换乘影响为基础,阐述根据轨道交通线网和运行交路构建乘客换乘网络的方法,利用该网络可直观地表达乘客的换乘情况,且网络中不含节点费用,方便了客流分配相关量的计算。在分析换乘网络弧的阻抗计算方法的基础上,建立城市轨道交通客流平衡分配模型,并对模型进行简要分析,最后通过实例求解,检验该客流分配方法的有效性。     

车种代用情况下的铁路空车调配研究

阐述近年来铁路空车调配问题研究的状况,从多车种的空车调配模型出发,分析车种代用对该模型的影响,构建了车种代用情况下的多车种空车调配模型。该模型以效益最大化为目标函数,将车种代用纳入规划,实现车货种配装和车流优化的合理结合。最后,通过具体算例的实现以及模型特征的分析,证明了车种代用可以节约运输成本,缓解运能紧张,有助于优化铁路空车调配。     

铁路罐式集装箱空箱调配优化模型及遗传模拟退火算法

针对罐式集装箱运输的特殊性,考虑重箱流和空箱流调配的综合优化,以罐箱运输费用最小为目标,建立铁路罐式集装箱空箱调配优化多商品网络流模型,并构造了1种嵌入模拟退火操作的遗传算法对之进行求解。为了使模型与算法可得到更符合实际、操作性更强的结果,给出了3种空罐箱调配的策略,作为隐含条件加入到算法求解过程中。利用自适应遗传模拟退火算法对随机生成的实际规模问题算例进行求解,并与用通用代数建模系统软件GAMS的计算结果进行对比。结果表明,前者得出的结果与最优解差距不大,而且运算速度更快,更能满足解决实际问题的需要,为铁路罐箱调配优化提供了良好的决策支持模型和算法。