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.     

铁路网车流径路优化模型及算法研究

分析目前铁路网车流径路存在的问题,提出路网车流径路综合最优的含义,对路网进行数学描述;分别以运输时间最少、运输距离最短、运输成本最低为目标建立多目标0-1规划模型;采用线性加权和法将多目标0-1规划转化为单目标问题进行求解,利用专家打分法获得合理的权系数,设计并采用阻尼系数法约束线路能力,在此条件下对路网车流径路模型及算法进行分析,提出求解的方法步骤;最后运用本文模型和算法,以我国铁路网为背景,通过改变阻尼系数调整线路流量,实现宝中线和宝兰线的车流径路调整,验证了本文模型及算法的有效性。     

铁路车流径路优化分布式算法

针对铁路车流径路优化的计算量随着路网中节点数和车流数的增加呈指数型增长的问题,引入分布式计算方法进行求解。对于任意一个固定顺序的车流排列,基于线路能力约束条件,构造车流径路优化模型。定义对该车流排列评价的函数,将车流径路优化问题分解成车流排列的评价计算问题和车流排列优化问题。设计分布式计算网络结构及网络程序流程。采用改进的禁忌搜索法,在服务器端完成车流排列空间的优化搜索,在不同的客户机端进行车流排列的评价计算,利用计算机网络将二者有机地结合起来,形成分布式算法。将车流排列优化问题归纳为旅行商问题,分析模型算法的复杂性。对算例进行计算表明：对构造的车流径路优化模型采用分布式算法进行求解可以节省大量时间,但存在对计算机网络配置要求高的问题。     

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.     

重空车流径路及多车种空车调配协同优化模型

依据现有铁路网结构、车流组织特点和车流运行特征,构建基于树型结构的重空车流径路及多车种空车调配协同优化模型.模型以重空车流的总运行费用最小为目标函数,以重车流量平衡、技术站车流不可拆分、区段通过能力限制以及支点空车需求量和供给量平衡为约束条件.以我国东北铁路网为例,对所构建模型的合理性、可行性进行模拟优化试验.结果显示:采用本模型,可以获得重空车流径路方案、空车调配方案,优化了径路上各区段负荷分布;得到的重宅车流径路及多车种空车调配结果符合铁路车流组织的特点,有利于区间通过能力的充分利用和车辆周转时间的压缩.     

具有双向、空重车流的路网车流径路多目标线性规划模型及算例

在分析运输界对车澈戏路研究成果的基础上根据中国铁路网的特点，运用系统论的观点，针对已有模型在车流已知情况下只对重车流径路进行优化的不足，提出了在一定运输需求条件下对路网上双向，空重车流径路同时进行优化的多目标线性规划模型。改进了ＧＰ－ＳＴＥＭ算法，并在此模型和算法基础上对一算例在微机上进行了计算。     

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。     

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...     

列车编组计划网络优化方法

在给定合并式车流径路的基础上，提出了合并式编组方案的概念，它不仅数据量小、信息量大、运算迅速，还可按终点分别绘制编方案的树状结构示意图，在合并式车流径路和合并式编组方案的意义下，重新描述了编组计划问题的具有固定耗费的网络流模型。所提出的优化列车编组计划的启发式算法，从沿车流径路逐站改编方案开始，交替地添加、剔除一些编组去向。给定编组去向集时的编组计划问题类似于车汉径路问题，但车流的改编中转站必须限     

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。     

Multi-Objective Linear-Programming Model and Its Algorithm for Car Flow Routing with Bidirectional Heavy and Empty Cars in Railway Network

在分析运输界对车流径路研究成果的基础上，根据中国铁路网的特点，运用系统论的观点，针对已有模型在车流已知情况下只对重车流径路进行优化的不足，提出了在一定运输需求条件下对路网上双向、空重车流径路同时进行优化的多目标线性规划模型。改进了     

路风上车流径路优化的0—1规划模型及其合理径路集生成算法

从组合优化的观点研究了铁路网上Ｏ－Ｄ对的合理径路集确定以及最优车流径路问题（ＣＲＰ）。在线路和车站的通过能力、费用参数（权值）给定的条件下，建立了该问题的０－１规划模型。并给出了路网上任意两节点可能路径集的确定准则及算法，此外，还讨论了变参数下的ＣＲＰ模型形式。由于所建模型属于ＮＰ－完全问题，因此，获得全局最优解是困难的。文中提出了求解该问题的模拟退火算法，该算法使得真实路网规模的ＣＲＰ模型获得接     

面向局站一体的铁路动态车流组织优化研究

针对局站一体的铁路网动态车流组织问题，基于基本运行图和编组计划，综合考虑运输企业效益和服务质量，构建基于连续型时空网络的重空车流协同优化混合整数线性规划模型。为适应车流波动，引入备选改编方案增加车流的可行时空路径，从而灵活调整开行列车的车流内容，以期实现动态车流在运行线上的合理分配。为解决大规模时空网络模型求解困难的问题，在协同优化模型的基础上进一步提出分阶段优化方法。基于路局级规模路网的案例结果表明，两种方法均能有效加速车流输送，提高运输服务质量，但分阶段优化方法的求解效率显著高于协同优化方法。     

基于知识约束的空车调整优化方法研究

铁路空车调整是一个集空车O D量(调配方案)生成与车流径路分配于一体的复杂的铁路网流量分配问题。由于实际的空车调整计划将受到许多模糊或不确定因素的影响,需要凭借专家知识或经验来确定,所以如何基于知识建立空车调整问题的优化模型及算法是一个重要的研究课题。本文基于空车调配满足最小费用和路网中流量合理分布的综合评价原则,通过引入知识约束的概念,构造了一个带混合约束(数学约束 知识约束)的优化模型,并结合铁路空车调整计划的实际,采用模糊定量化指标的方法,对模型的求解提出一个应用算法。     

开放车流径路建模方法与算法设计研究

开放车流径路是著名的NP难题,所以启发式算法是目前求解开放车流径流的主流。在分析开放车流径路的基础上建立了模型,并用遗传算法为模型求解。研究表明:遗传算法在解决开放车流径路问题上有优势,并能很好地解决相关问题。     

车流径路及车流组号划分算法的研究

探讨了复杂铁路网络结构的优化处理方法及其在计算机内的存储结构。在此基础上提出铁路网上车流径路计算的数学模型,解决了指定站到路网各站车流径路和组号划分算法及其存储方法的问题,为货物列车编组计划和调车作业计划的计算机编制提供了便利。     

基于树形结构的铁路车流径路优化模型

铁路车流具有独特的运行特征,在铁路支点路网上车流的运行径路具有树形结构。本文基于该特点提出一个基于树形结构的铁路车流径路优化改进模型。模型以路网上车流的广义里程成本最小化为目标,以车流径路的树形结构约束、车流强度守恒以及路段通过能力限制等为约束条件,并且在MATLAB平台上用IBM ILOG CPLEX软件对模型进行求解。通过与已有的车流径路优化模型进行对比,验证了模型的有效性。     

装车方案的优化决策模型及算法

建立了装车方案的优化决策模型，并充分利用车流合理径路的组合特征，依据组合优化的原始一对偶理论，设计了求解该模型的一个有原始－对偶圈算法。     

考虑车流径路选择的分组-单组货物列车混合编组优化策略

统筹考虑车流径路选择与编组方案制定，研究带路网干线大运转车流径路选择的分组-单组货物列车混合编组优化问题，构建具有2阶递进结构的模型及求解策略。在构建嵌入车流径路选择的单组列车编组优化模型基础上，以分组列车开行方案替代原单组列车开行方案所带来的车小时节省最大为目标，进一步构建基于单组列车方案组合排序的分组列车编组优化模型。求解时先通过3次更新，完成单组列车开行方案优化；再通过组合排序，分别生成合并式分组列车和衔接式分组列车的开行方案；最后利用车组唯一与车小时节省原则，筛选出最优分组列车开行方案。依托我国中部路网主通道设计实验场景，验证模型及求解策略的有效性。结果表明：考虑车流径路选择后，最优单组列车开行方案共开行17列列车，产生11 560车小时消耗；进一步优化得到的分组-单组货物列车混合编组方案能够减少1列列车，节省582.5车小时消耗。该模型及求解策略能有效求解车流径路选择下的分组-单组列车混合编组优化问题。     

铁路网多路径搜索技术的实践

对铁路网中点对之间多条较短路径搜索技术进行研究,可为铁路线网分析、径路比较和OD分配等应用打下基础,在铁路运量设计和线网规划中有重要实用价值。在分析铁路主要网络特征基础上,将铁路网站点分为枝站点、中间站点和支点,提出删除枝站点、中间站点来简化路网而不改变铁路网络站点间多路径计算结果的路网简化方法;给出了铁路网合理路径的限制条件;采用扩展Floyd法设计了相应的数据结构。测试结果表明,即使在全路复杂的货运干线网中,计算2048条较优路径,扩展Floyd法计算时间约为4 min,内存占用在400 Mb之内。在铁路设计相关应用中实用性明显。