基于MTSP的机车周转图编制模型与算法

为了提高机车的工作效率，探讨了机车周转图编制模型与算法．对于给定的列车运行图，综合考虑机车使用台数最少和图形均衡性，提出了一种编制机车周转图的新算法．将机车周转图编制问题转化为多旅行商问题（MTSP）并建立数学模型，从而求得问题的最优解．最后，用列车运行图实际数据进行了验证，证明了该算法的有效性．     

机车周转图编制的自适应遗传算法

建立了成对与不成对列车运行图的机车周转图的数学模型和相应的机车最优配置的遗传算法．用单段映射交叉和基于知识的变异方法以及交叉概率，变异概率随个体优劣程度自适应调整策略，提高了局部搜索能力以及收敛和优化性能．以某区段实际运行图为例，用本文方法使机车总消耗时间和需要的机车数分别减少约5．7％和7．7％；用文献中的实例数据计算，与原方法相比，减少了机车总消耗时间．     

折返站紧凑折返不成对机车周转图的优化方法

提出了不成对机车周转图的一种铺画方法,在机车折返站,运用网络流模型确定出不成对机车周转图上满足最优化要求的基本成对机车周转图方案,为未获指派的机车就近勾画交路。在基本段所在站,将附挂回送机车的运行线在该站的运行时刻插入相应的时刻序列,将基本段所在站不成对机车周转图问题转化为成对机车周转图问题,利用表上寻优算法求解成对机车周转图交路方案。分析结果表明:对不成对系数为0.78、两端站机车停留时间标准相同的机车周转图,计算得到机车在基本段所在站总停留时间与折返段所在站总停留时间之比不小于1.25,该算法将机车在折返段的额外停留时间最大限度地转移到基本段,满足了机车在折返站紧凑折返的要求。     

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对于不成对机车周转图,多基于固定的机车运转区段且为单机牵引进行研究,传统机车周转图的勾划方法难以适应非固定区段机车周转图编制的需求.机车的非固定区段运用有利于缩短机车周转时间,优化机车周转方案,对提高机车运用效率意义重大.本文在充分考虑部分双机牵引不成对机车周转图中可能出现的情况:到达单机牵引列车数与出发单机牵引列车数不同,到达双机牵引列车数与出发双机牵引列车数不同.综合分析铁路运输运营效益、列车运行图均衡性等具体要求,以机车在站停留时间、机车周转图均衡性、机车周转距离、机车运用数量等4个目标函数为求解目标的基础上,建立了机车周转图的01多目标规划模型,并给出求解的方法.最后以西宁西—西宁货区段进行实例验证,得出了对应的最少机车总消耗时间,最优附挂方案和机车周转图.     

基于两阶段算法的运行图与天窗协同优化

列车运行图铺画与天窗设置存在相互影响，相互制约的耦合关系，为了达到优化列车运行图结构，合理配置铁路运力资源的目的，在分析天窗与列车运行动态影响关系的基础上，以天窗设置对列车运行线铺画影响最小为目标，建立了列车运行图与天窗协同优化的混合整数规划模型. 考虑问题复杂性,设计了包含初步优化和综合优化的两阶段求解算法. 初步优化阶段采用基于专家经验的启发式算法得到列车运行图的大体框架，综合优化阶段利用禁忌搜索算法获取全局最优解. 最后以宝成线（阳平关—成都）为例进行有效性验算. 结果表明，相较于人机交互编制所得运行图，优化得出的运行图中所有客货列车在途经车站的总停留时间降低了6.19%，共减少1 355 min，其中旅客列车和货物列车在站停留时间分别降低了3.08%和7.40%，减少总时间分别为189 min和1 166 min.      

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作为客运专线运输组织的关键技术之一,动车组的运用与运行图的编制以及车站作业计划的制定有着密不可分的联系. 为了解决基于枢纽站的多交路动车组周转问题,本文提出了部分环形运转的概念,并据此分析了多交路动车组周转问题的特点. 在建立动车组周转模型时,以动车组在车站的停留时间总和最小为优化目标,以动车组的开行条件、动车组之间的接续条件与唯一性条件以及基于时间容忍值σ的顺向接续优先条件为基本约束,设计了基于σ的紧凑接续算法,并以某小型路网为例对模型和算法的可行性进行了验证. 案例研究表明,多交路的动车组周转模型和算法能很好地解决枢纽站多个方向运行的列车运行线之间的相互接续,且能在很大程度上降低列车进出车站对车站咽喉区的影响.     

计算机编制不成对机车周转图的研究

针对不成对列车运行图机车周转图的编制，综合考虑了最优性和均衡性的要求，提出了一种新算法，该算法综合运行匈牙利法和最小费用最大流法，使问题的解足实用要求。     

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公路运输路径问题已被证明是高维非线性完全问题,实际中还会增加非流通图约束,使求解更复杂,研究价值较高.鉴于传统遗传算法在求解过程中容易出现早熟收敛、冗余迭代的缺陷,在初始种群生成、交叉变异及搜索操作方面提出改进,设计混沌遗传算法.采用遍历城市顺序的染色体编码,结合随机法与贪心法生成较优初始种群,避免出现大量非可行染色体,提高了后续的遗传效率.接着,执行优先保留交叉和平移变异操作,依次引入局部邻域搜索以及混沌搜索以加快算法收敛,还给出最优解的非连通公路约束满足判据.最后,实验结果验证了新算法的有效性,不但取得了较优解,而且子代种群离散程度较小,收敛性更好.     

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在详细分析遗传算法的局限性的基础上，构造了一种基于遗传算法和禁忌搜索算法相结合的、用于求解车辆路径问题的混合遗传算法。这种混合遗传算法主要是将禁忌搜索算法嵌入到遗传算法中的变异操作与最优解判定之间，可以有效地避免遗传算法易出现“早熟”收敛的问题。然后，分别用混合遗传算法和遗传算法对同一实例进行求解，并对求解结果进行对比分析。结果表明该混合遗传算法的求解结果比遗传算法收敛速度快，更加接近最优解。     

引入个体相异度阀值函数的新自适应遗传算法

提出了一种引入个体相异度阀值函数的新自适应遗传算法,该算法根据个体的相异性,给出了个体相异度的概念和相应的计算公式,并设计了一个与进化代数相关的阀值函数,以实现选择性交叉和变异．同时为了克服传统自适应遗传算法在进化过程中停滞不前的缺点,该算法引入非线性函数作为自适应交叉率和变异率计算公式．最后,针对典型车间调度问题,分别对改进算法和其他优化算法的计算结果进行了比较,结果表明新算法更有效．     

Mutating Evolution Algorithm for Locomotive Diagram with Double Shoulders-Circuit Locomotive Routing by Unfixed Traction Mode

A mathematical model for double shoulders-circuit locomotive routing by unfixed traction mode has been presented whose objective is to minimize the total time for locomotives staying in districts and an optimized schedule has been obtained with a mutating evolution algorithm. The algorithm carries on the varying-degree mutation according to the fitness of the individual and uses the heuristic mutation. The stochastic mutation can make the eminent schemas heredity to the filial generation which, from the chromosome of the excellent individuals, maintains the multiplicity of the filial generation. Thereby the algorithm can enhance the optimized capability and the convergence rate. The proposed method has been tested over an actual problem of train diagram. The results show that the total time of locomotives staying in districts and the required number of locomotives are reduced by about 23.8% and 9.8 %, respectively, compared with the genetic algorithm.     

基于设备画像的机车标签体系构建方法研究

机车是铁路运输生产的重要牵引设备,通过整合利用机车各类数据,构建基于设备画像的机车标签体系,有利于客观、全面地掌握机车质量状态,实现机车的精准画像、差异化运维和精细化管理。本文通过总结机车设备画像的概念和标签技术的相关理论知识,提出满足机车质量分析、运维优化及安全决策等多个应用场景的机车设备画像3级标签体系技术架构,全面分析所包含的数据采集层、标签库层和标签应用层,详细阐释机车各级标签的内容及其生成、管理、优化和分析流程,形成机车设备画像研究方法。针对聚类这一标签的产生方式,通过改进K-means聚类算法的初始质心选取方法,提高标签获取的精度和稳定性。并在某铁路局开展机车设备画像实地应用研究,形成完整可行的机车标签体系。     

牵引齿轮磨前滚刀参数化图形设计

在高速列车牵引齿轮磨前滚刀齿形优化设计的基础上,对磨前滚刀系列进行了参数化图形设计,对齿形及图形参数化绘图的算法进行研究,并应用参数化图形设计方法绘制了东风ＤＦ１０和ＳＳ８－Ⅱ型机车牵引齿轮的磨前滚刀图。     

机车径向转向架技术综述

改善机车曲线通过的运行品质，提高机车运行速度，降低钢轨和轮缘磨耗，延长转向架使用寿命，是世界各国追求的目标，径向转向架技术是实现上述目标的有效措施，介绍了一些国家在机车上采用的径向转向架的结构方案及其特点，希望对我国径向转向架的研究与开发有所帮助。     

1975-2007年中国铁路机车耗能变化分析

根据中国铁路运输行业多年的统计数据,探讨了1975-2007年中国铁路机车的逐年能源消耗量,分析了中国铁路机车的能耗强度及其变化. 结果表明,1975年至2007年,中国铁路蒸汽机车的原煤消耗量逐年大幅降低,内燃机车的柴油消耗量和电力机车的耗电量逐年上升,但机车年耗能总量呈降低趋势,平均每年减少11.5万吨标准煤. 中国铁路机车的能耗强度呈明显的降低趋势,其值从1975年的267.9 kg标准煤／万换算吨公里降至2007年的35.6 kg标准煤／万换算吨公里,年均降低7.3 kg标准煤／万换算吨公里. 该研究对明确多年来中国铁路运输行业的机车能耗状况及其年际变化具有一定的意义,可为制定中国铁路运输行业的节能对策提供依据.     

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根据中国铁路运输行业多年的统计数据,探讨了1975-2007年中国铁路机车的逐年能源消耗量,分析了中国铁路机车的能耗强度及其变化. 结果表明,1975年至2007年,中国铁路蒸汽机车的原煤消耗量逐年大幅降低,内燃机车的柴油消耗量和电力机车的耗电量逐年上升,但机车年耗能总量呈降低趋势,平均每年减少11.5万吨标准煤. 中国铁路机车的能耗强度呈明显的降低趋势,其值从1975年的267.9 kg标准煤／万换算吨公里降至2007年的35.6 kg标准煤／万换算吨公里,年均降低7.3 kg标准煤／万换算吨公里. 该研究对明确多年来中国铁路运输行业的机车能耗状况及其年际变化具有一定的意义,可为制定中国铁路运输行业的节能对策提供依据.     

高锰钢与钢轨钢二次闪光对焊接头弯曲疲劳的研究

对高锰钢对钢轨锣二次闪光对焊接头的疲劳性能进行了研究,并对其断口形貌进行了扫描电镜观察,研究结果表明：高锰钢与钢轨钢二次闪光对焊接头具有较高的弯曲疲劳性能,其疲劳强度超过了高锰钢母材。     

油石超精技术在机车车辆零件加工中的应用

介绍了油石超精技术的基本原理和特点,对其在机车车辆轴承、凸轮和活塞环光整及修形加工中的应用作了详细阐述,拓展了该技术的应用领域。