神华铁路重载列车开行方案综合优化研究

通过分析神华铁路运输模式及车流组织方式,根据其具有的以列为单位调整以及对线路通过能力要求较高的特点,引入组合站改编能力约束和编组去向数约束,将重载列车开行方案和组合站布局两个问题进行综合协调,以组合时间耗费最小化、通道流量最大化、改编费用和组合站建设投资费用最低为目标,构建综合优化模型。最后,以神华包神铁路集团为背景的运输系统为算例,提出进行组合站优化扩能和运输组织的具体方案,为重载运输的发展起到理论支撑作用。     

配送网络规划蚁群算法

分析了配送网络规划复杂的非线性组合优化问题，以配送网络中的运行费用、设施投资费用及可靠性费用之和最小为目标函数，建立了配送网络规划的数学模型，设计了相应的蚁群算法。应用结果表明该算法的计算结果与实际的配送网络规划线路相符，是可行的。     

公铁货流转移下铁路车流径路与列车编组计划联合优化

促进更多货流从公路转移到铁路是实现“双碳”目标的重要路径之一，也是推动铁路高质量发展的关键举措。鉴于此，本文以公铁货流转移量、铁路车流径路选择及编组去向等为主要决策变量，以公铁两网物流总成本极小化为目标，构建公铁货流转移量与铁路车流径路及列车编组计划联合优化模型，实现“公转铁”货流全过程、多阶段运输费用的数学表达，得到系统优化的OD间公铁货流转移量、车流走行径路和改编站点。针对模型的非线性特征，引入辅助0-1变量进行线性化，将其转化为混合整数线性规划模型，为验证模型有效性设计算例，借助数学规划优化器GUROBI进行求解。结果表明，模型可为公铁货流转移方案配置合理的接驳路径和列车编组方案；相较于既有研究，本文构建模型考虑了公铁两端的接驳转运费用和铁路车流集结与改编费用，使得“公转铁”物流总成本增加了约23.06%，转移货流量降低了约4.91%，更准确地描述了公铁货流转移过程，为制定“公转铁”运输方案和组织措施提供一定的理论依据。     

考虑车流时空分布不均衡的货物列车开行方案优化研究

为适应货主动态需求和运到期限要求,采用动态车流组织方法进行编组方案调整、列车运行方案与车流挂线的综合优化.考虑车流时空分布不均衡性,结合基本运行图架构,运用时空网络描述车流组织动态过程,考虑车流组织过程时空连续性、车站与线路时空能力及运到期限等约束,在静态车流组织优化模型目标基础上考虑车流到后待解与编后待发的延迟费用,构建货物列车开行方案整数规划模型.基于 K短路构造初始解,依据列车能力利用率阀值评估方案,从而调整车流改编方案搜索邻域解,设计模拟退火求解算法.实例研究表明,相比静态模型,所建模型的决策变量能更清晰地反映车流对车站线路时空能力的占用状况,优化方案能有效匹配车流时空分布不均衡性,有利于车流接续与流线结合.     

带有改编能力限制的编组计划优化模型及算法

本文用一个非线性０－１规模模型，来描述带有改编能力限制的技术直达列车编组计划问题。能力约束增加了该问题的计算难度。这是一个ＮＰＣ问题。因此，获得一个全局最优解是困难的。本文用模拟退火算法解该问题。该算法可以以很高的概率获得全局最优解。文末列出了两个数值例子，并分别同了考虑和不考虑改编能车约束两种情况下的计算结果。     

基于混合整数非线性规划的接驳公交优化模型

接驳公交线路设计与运营方案优化是轨道交通与地面公交协同发展的研究课题之一，本文分析其在模型构建、规划方法及模型算法等研究方面的不足。以问题为导向，构建基于混合整数非线性规划的接驳公交协同优化模型，通过对模型重构进行求解。并通过实例分析验证模型和算法的有效性。结果发现：第一，以往研究中将线路设计与运营方案协同优化模型较少，本文统筹考虑接驳公交线路设计和发车频率优化构建模型；第二，以往研究中大多考虑多条接驳公交线路与1个轨道站点连接的单一目的地模式，本文通过增加“多对多”约束条件，使模型更加符合现实需求分配；第三，针对混合整数非线性模型求解困难的问题，本文通过模型重构，降低了计算 复杂度；第四，研究实例基于2个轨道站点和17个接驳公交需求点，得到2条接驳线路和相应发车频率，并通过与相同拓扑路网下应用深度优先搜索算法(DFS)求解结果进行对比分析，验证了本文所建协同优化模型的可行性和有效性。     

列车编组计划和技术站布局的综合优化

列车编组计划与技术站布局问题是铁路运输组织工作中重要而复杂的问题.针对两者的相关性,通过技术站改编能力约束,将列车编组计划问题与技术站布局问题组合并进行综合协调优化.以技术站车辆集结消耗和改编消耗整体最小为目标,构建综合优化0-1规划模型,利用禁忌搜索的两阶段算法求解,并给出算例说明模型与算法的有效性.算例结果表明,优化方案有利于路网上有调作业向作业能力大的技术站集中,为开行直达列车、提高直达列车开行比重创造条件.     

多区域通勤定制公交线路规划模型及求解算法

“定制公交”作为一种基于需求响应的公交服务模式，被认为能够有效吸引城市居民转向公共交通出行.通勤类型作为定制公交服务中的一种重要形式，其线路设计问题具有现实意义.首先，本文在已有理论的基础上，构建了多区域运营模式的通勤定制公交线路规划模型，该模型以最小化乘客出行成本、车辆运营成本为优化目标.其次，为求解模型，设计了一个两阶段启发式算法以获得多目标优化模型的Pareto解.最后，通过几组算例对模型进行了验证.结果表明，本文所提出的方法可根据优化目标提供多种线路方案集，丰富了定制公交的运营模式，为定制公交的线路规划提供了依据.     

潮汐客流下城市轨道交通时刻表与车底接续协同优化

针对城市轨道交通客流需求的潮汐现象，本文研究不成对运输组织模式下的列车时刻表和车底接续计划协同编制问题。以双车场轨道交通线路为对象，基于客流的时空分布不均衡特性，以总乘客等待时间费用、列车固定使用费用和列车接续走行费用最小化为目标，以列车始发时刻、车次接续关系、车底出入库情况为决策变量，考虑时刻表约束、车底流通约束以及客流平衡约束，构建城市轨道交通列车时刻表与车底接续协同优化的混合整数非线性规划模型，经线性化处理后利用Gurobi进行求解。以上海地铁某线路为例验证模型的有效性，结果表明：本文方案相较于分步求解方案、均衡发车方案以及成对开行方案，乘客和企业总费用分别降低了6.06%、10.45%和6.35%，列车运力分布与客流需求匹配性提高，主客流方向乘客等待时间减少，有助于同步提高企业运输效益和乘客服务水平。     

面向大客流的城轨备用车投放车站选择与优化模型

为快速疏解城轨线路上车站的大客流，减少乘客的等待时间，研究了备用车投放问题; 在考虑列车追踪关系、列车停站时间等约束的基础上，建立了综合备用车投放时机确定、投放最佳车站选择和时刻表动态调整的多目标优化模型; 界定了城轨备用车开行条件，提出了城轨备用车投放时机的定量化判定方法; 用0-1变量表征车站是否具备备用车投放条件，并将其作为模型输入，以减小大客流车站乘客等待时间和降低运行图偏离时间(延误时间)为优化目标，构建了备用车投放的混合整数非线性规划模型，该模型通过比较不同的备用车投放方案效率得到最佳的备用车投放车站和后续开行计划; 为同时求解0-1变量与连续变量，设计了带惩罚函数的改进粒子群优化算法求解模型。研究结果表明:该方法可对所有符合备用车开行条件的车站制定投放方案，并进一步筛选出最优的备用车投放车站，最多可减少1 318 209 s的乘客等待时间，优化效率为21.9%，且改进的粒子群优化算法对混合整数非线性规划模型的适用性较好; 相比于既有城轨线路列车运行调整和时刻表优化方法，本文提出的方法在应对突发大客流的备用车投放时机上做出了更加定量化的判断，优先考虑了大客流车站的疏解能力和效率，并优化了备用车与后续列车的开行方案，可以有效解决高峰时段车站大客流问题。      

第三方仓储能力配置与分配的收益优化

基于收益管理思想，对随机市场需求条件下仓储能力的配置与分配问题进行了研究，以谋求收益最大化．建立了随机规划模型，并运用稳健优化处理随机变量，将随机问题转换为线性规划问题．通过实例仿真，确定了最优仓储能力配置和分配方案，并对结果进行了分析．计算结果表明，用该模型优化的收益增长了2．66％．     

交通运输网络能力限制路段分析及扩能优化研究

交通运输网络是交通运输系统的重要组成部分,确定交通运输网络中的能力限制路段,设计合理的路网扩能优化方案都是交通运输部门需要面临的问题。本文依据最大流理论制订了路网能力限制路段的确定方法,建立了以换算扩能费用最小为目标的扩能优化模型并设计了相应的求解算法。算例表明,本文研究的模型及算法是有效的,且扩能优化方案中的扩能路段与路网能力限制路段基本上是一致的。     

考虑换重条件的重载直达车流组织研究

对于煤炭、矿产等大宗货物的装车地而言,在车流组织方向上,重载线路与非重载线路的交织共存使得装车地重载车流的组织形式更加多样,其优化的方法也不同于一般的装车地直达优化。本文首先分析了车流从装车地编发的各种组合方案,以及它们在重载运输系统中的费用消耗,然后针对列车在重载线路端点换重的情况,建立了装车地重载直达列车开行方案的0-1非线性规划模型。鉴于该模型变量多、规模庞大,用传统数学方法难以求解,本文设计了基于遗传算法的求解方法。结果表明,该算法具有较好的寻优能力,是解决装车地直达重载运输优化问题的有效算法。     

基于最小生成树法的物流结点选址和线路优化模型研究

在物流研究中,经常要涉及物流结点选址和线路优化问题.在选址模型中,一般采用直线和折线两种方法来计算结点问的距离.在分析重心法基础上,指出该方法存在一定的不合理性,并提出基于最小生成树法的物流结点选址和线路优化模型,其算法比较表明,两个模型各有特色,通过VB编程运行程序可得出最小费用值,实现了物流网络间结点的优化问题.     

考虑多个目标的路面养护决策优化模型

传统的路面养护决策需要将道路使用者不同的效益换算为费用进行寿命周期费用分析,这样的换算过程不仅不合理,而且还存在很大的任意性和不确定性。通过建立路网中某一个路段在分析期内所需投入养护资金最小和所获取用户效益最大的两个目标优化模型,对这个项目在整个分析期的养护计划和养护资金需求的问题进行研究。模型求解时利用多目标优化中最优解和非劣解的概念,并利用遗传算法,求得优化模型的解。通过实例计算,对结果进行分析,验证模型的有效性。     

基于最小生成树法的物流结点选址和线路优化模型研究

在物流研究中,经常要涉及物流结点选址和线路优化问题。在选址模型中,一般采用直线和折线两种方法来计算结点间的距离。在分析重心法基础上,指出该方法存在一定的不合理性,并提出基于最小生成树法的物流结点选址和线路优化模型,其算法比较表明,两个模型各有特色,通过VB编程运行程序可得出最小费用值,实现了物流网络间结点的优化问题。     

储运一体化的二级物流网非线性规划模型及算法

通过对已有运输和仓储优化模型的分析,针对现代物流配送网络的特点,提出了基于储运一体化的非线性二级网络配送模型．并构造了具有能力与需求约束、费用与距离综合目标函数的非线性数学规划模型,求证了最优解,并提出算法实现的步骤,最后用实例对算法进行了验证．该问题的提出与算法的可行,为研究多阶段、多路线、多目标的物流配送模型找到了更好的途径．     

基于排队论的线路密集点公交站台容量优化模型

城市公交线路密集点是城市公交规划与优化中的重要节点.线路密集点公交站台的服务水平直接影响到城市公交整体服务表现.针对线路密集点的公交站台线路容量问题,本文以排队论为方法基础,引入公交达到率、服务台数、乘客平均上下车时间等为模型参数,构建线路密集点公交站台线路容量计算模型,并通过改变参数来进行公交站台的容量优化,为公交站台的线路数及泊位数设计提供理论方法依据.模型应用于西安市某公交站台,计算该站台线路容量并进行了优化分析.应用结果表明,该模型能有效地计算线路密集点公交站台线路容量并做出优化分析.     

排放控制区下集装箱班轮航线路径规划与航速调度集成决策

针对排放控制区和“限硫令”实施下，控制区内外燃油价格的巨大差异，对船舶进出港射角 选择、航段航速优化，挂港顺序确定的影响，综合考虑船舶进出港射角与控制区内外航距组合的 关联关系，控制区内外航距、航速在燃油价格差异下的悖反关系，船舶耗油费用和耗时费用的平 衡关系，港口间船舶运行费用组合与航线挂港次序的作用关系，以及这些关系相互影响，相互作 用，相互耦合对船舶运营成本的影响，提出集装箱班轮航线路径规划与航速调度集成决策问题。 以航次运营成本最小为目标，运用斜边非限定变异三角函数几何方法和混合整数非线性规划建 模方法，构建该问题的两阶段集成决策模型，并利用遗传算法对结果进行优化。最后，通过案例 对比与趋势分析，验证了模型的实用性和优越性。     

车辆改编隐性成本对编组计划优化的影响

铁路车辆无改编通过技术站的节省时间是铁路车流组织的重要参考依据，其准确与否直接关系到列车编组计划质量的优劣．提出了车辆在改编过程中除了产生改编时间、改编费用的显性成本以外，还产生车轮、车钩、车体及货物损伤等隐性成本，并探讨了该隐性成本的量化途径．分析了铁路车辆改编参数计算的要素，在考虑车辆改编隐性成本的基础上对传统改编参数进行了修正，并设计了一个单组列车编组方案优化的算例．分析表明车辆改编隐性成本应当纳入改编参数的计算之中，其对列车编组计划优化的影响不容忽视．