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我国重载铁路运输组织比较复杂,空车回送也有其特殊性。本文在借鉴已有空车调配问题研究成果的基础上,分析了重载铁路空车以列为单位回送等特点,研究了重载铁路列车组合分解作业对通过能力的影响,建立了以组合列车数量、组合时间最小化为目标的重载铁路卸车端空车回送模型,并将其转化为网络流模型,采用最小费用最大流算法进行求解。以大秦铁路空车回送为例,利用本文所建模型求解并分析计算结果,得出重载铁路重车方向以提高输送能力为主、空车方向以提高通过能力为主等相关研究结论。     

区段站专调机车到相邻中间站跨站调车安全

在铁路运输工作中,调车作业是铁路运输安全的关键要素。贵港站是黎湛线上的一等区段站,配备4台专调机车;根竹站是黎湛线上与贵港站相邻的一个四等中间站,有3股专用线(未挂接触网),未配备调车机车和调车组,调车作业一直都是由助理值班员担当,利用本务机车调车,作业难度大,调车安全风险较大,运输效率也受影响。为解决根竹站调车困难问题,调整贵港站二调作业区域,增加根竹站,由贵港站二调担当根竹站调车作业。对于如何保证区段站专调机车调整调车区域到相邻中间站跨站调车的安全,是一个全新的挑战。本文将就此展开研究探讨,以供铁路同行们参考。     

重载铁路装车端空车调配优化研究

重载铁路装车端通常为组合列车和单元列车混行,空车调配的结果影响其装出重车列的组合作业。为提升线路能力利用和加速货物运输,基于装车站对到达空车的需求,研究协同装出重车列组合优化的空车调配问题。以最小化空车列到达惩罚、最大化装出重车列组合数及最小化装出重车列组合等待时间为目标,以线路通过能力和技术站技术作业能力等为约束,构建重载铁路装车端空车调配多目标0-1规划模型,并采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行求解。以包神铁路东线空车调配为例进行分析,结果表明,得到的空车调配方案能够使各装车站对到达空车列的惩罚值为0,与传统空车调配方法相比,有效减少了装出重车列的组合等待时间,能够为重载铁路装车端空车调配优化提供参考。     

大型客运站调车机车运用优化研究

铁路大型客运站调车机车运用计划是客运调度工作组织作业计划的核心内容,保证旅客列车及时接车和正点发车,对于提高客运站的工作效率及保证旅客列车正点到发具有重要的意义。为此,通过考虑各个影响因素对调机使用的影响,以调机的均衡使用、空行里程和导致列车晚点始发数最少为目标,建立了调机运用的优化模型。并以实例验证其模型的合理性。     

基于鲁棒接续时间的铁路空车调运优化

空车调运是铁路运输的关键环节，其方案具有一定的鲁棒性，可以避免车站技术作业时间以及站间旅行时间等不确定因素对调运方案实施的影响. 基于固定的车站技术作业时间和站间旅行时间，提出了空车供应站到达列车与发出列车、空车供应站发出列车与空车需求站发出列车间的空车接续时间关系判别方法. 以空车调运收益最大化为目标，建立了确定情形下考虑车种替代的空车调运模型，在此基础上，引入波动率描述车站技术作业时间和站间旅行时间的不确定性，并通过设置波动下限调整模型的鲁棒性，建立了不确定情形下的空车调运鲁棒优化模型；结合模型性质，以车流关系变化为依据，设计了鲁棒优化模型的快速求解算法，将非线性优化问题转化为易求解的鲁棒等价模型. 结果表明:求得的空车调运方案可以得出列车间的空车配流和车种替代情况，不确定因素的波动率和波动下限会影响空车调运方案的效益值，绝对鲁棒下站间旅行时间、供应站技术作业时间和需求站技术作业时间3个不确定因素导致方案效益值较确定模型分别下降了16.2%、12.1%和28.1%.      

技术站配流与调机运用综合问题的混合整数线性规划模型

为进一步提高铁路技术站作业计划编制效果,针对采用一台调车机车解体和一台调车机车编组的技术站配流与调机运用的综合问题,作者确定了出发列车的编组内容和解体（编组）调车机车的解体（编组）任务,使得出发列车满足列车编组要求,且车辆在站总停留时间最小。基于单机器调度理论和资源分配理论,在将原问题分解为解体子问题、配流子问题和编组子问题的基础上,首次建立原问题的混合整数线性规划模型。最后,采用既有文献中普遍采用的算例对该模型进行计算分析,并与其他研究方法进行比较。计算结果验证了该模型在问题描述上的正确性以及在消耗更多计算时间前提下计算质量上的优越性。     

基于改进樽海鞘群算法的卸车调度优化

针对港口载煤列车的卸车调度流程主要依靠工人经验进行调度作业,存在决策时间长、作业冲突和列车在港时间过长等问题.以列车在港时间最少为总优化目标,在已知列车到港时间及堆垛与煤种对应关系的前提下,考虑工作机械可用性、作业流程可达性及其相互约束关系等因素,构建了卸车调度数学模型.提出了一种基于改进樽海鞘优化算法的优化调度方法.引入自适应惯性权重,可有效地提高算法收敛速度;引入随机柯西变异策略,可有效地提高算法寻优能力.5个测试函数的测试结果表明:相比于樽海鞘优化算法、自适应樽海鞘优化算法、粒子群算法与鲸鱼优化算法,改进樽海鞘优化算法收敛速度更快,精度更高.港口堆场作业实际数据的仿真实验表明:改进樽海鞘优化算法可优化出满意的卸车调度任务,减少了火车总在港时间,提高了港口总体的工作效率.     

基于解编顺序的阶段计划车流推算模型及算法

为实现车站调度指挥自动化,考虑到出发列车的编组内容和车流来源与列车解体、编组顺序紧密相联,以调机活动为核心,建立了技术站阶段计划的车流推算模型.从寻找最优的列车解体、编组顺序出发,结合求解运输问题的表上作业方法,设计了求解该模型的混合遗传算法,并开发了相应的软件.实例表明,用该算法,在普通P4微机上的运行时间不超过10 min.     

考虑多编组站转场作业的铁路枢纽车流组织优化

为提升多编组站铁路枢纽车流运转效率，首先，在分析枢纽内不同类型车流作业过程的基础上，以枢纽内列车进出站走行、车流改编、列车集结和转场扰动惩罚费用最小化为目标，构建数学模型；其次，根据接入枢纽铁路方向和场站接发列车能力，生成列车-编组站-调车系统初始匹配方案，进而利用转场-解集编能力对匹配方案进行调整与检验；再次，给出列车-编组站-调车系统匹配方案的双层编码方案，并利用嵌入替换-扰动-交叉操作的异步循环更新过程，完成匹配方案的群体寻优；最后，设计仿真试验对所提模型与算法进行测试.结果表明：所提方法能够完成对多编组站的合理分工，5组试验测试分别在369、422、516、641、763 s的计算时间内得到列车-编组站-调车系统匹配方案，在优化分工后的车流组织方案中，转场货车占到解车流比例均能稳定在20%，从而达到减少转场货车数、降低车流组织成本的目的.     

考虑空车调配协调的货物列车开行方案优化研究

为实现空车调配与货物列车开行方案协调优化，结合基本运行图架构与车流径路，构建货运时空服务拓展网络。考虑配空与装卸取送、集编发等环节的时间接续要求，节点与区段不对流空车要求，以重车流全程运送与空车配送等广义总费用最少为目标，建立整数规划弧路模型。针对既有算法设计局限性，结合重车或空车配空的时间接续要求，提出将不同的 k 短路重车流方案与空车配空方案相关联的改进可行解构造方法，设计混合差分进化求解算法。实例研究表明，考虑空车调配进行重车、空车流组织协调优化，能够减少空车走行费用，及时满足装车需求，有效保证作业车流配合中转车流集结编组及时挂线，提高方案可实施性。     

高铁站列车和调车作业计划一体化编制方法

复杂高铁站作业计划的编制质量是影响整个路网运输能效发挥的重要因素,为快速编制高质量车站作业计划,分析了各类列车在车站列车和调车作业,构建列车作业链,并描述车站作业计划优化问题的本质,结合车站布局和轨道电路分布,构建基于微观层面的车站作业计划优化模型;针对实际问题变量巨大,约束条件复杂的特点,将模型转换为对偶形式,在不需要初始解的情况下,通过拉格朗日松弛算法求解,并通过基于对称性破缺规则的分支定界法快速对松弛问题的解可行化,获得可行车站作业计划。以北京南站为例测试模型和算法,计算时间不超过 20 min,对偶间隙不超过10%,计算结果无冲突,表明该方法能够实现复杂高铁站高质量列车作业计划的快速求解,具有实际应用意义。     

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.     

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直达列车多点装卸取送顺序直接关系到铁路货车运用效率;文章考虑车辆行驶时间及装卸时间的不确定性,假设它们为服从正态分布的随机变量,经过分析,在给定置信水平下,提出了调车机车作业中断时间的计算方法,并结合算法设计建立了极小化调车机车作业中断时间的最佳取送模型;利用遗传算法的原理及方法对取送顺序方案进行了研究,构造了解决该问题的单亲遗传算法;通过从遗传算法对算例的计算过程和结果可见,该算法求解直达列车多点装卸取送问题取得了较好的效果。     

基于货物运到期限的编组站动态配流优化研究

运到期限是铁路货物运输组织的关键问题,保障运到期限,对提升铁路货物运输质量与竞争力有重要意义.本文以编组站动态配流为研究对象,考虑不同货物对运输时效性要求的不同,以车流在站停留时间加权值总和最小为优化目标;采用均值比例分配法将运到期限分配到货物运输编组站作业环节,成为车流最大在站停留时间约束,同时考虑编组去向等约束,建立基于运到期限的编组站调机运用计划与配流计划综合优化模型,设计模拟退火算法对模型进行求解.最后通过算例分析表明,本文的模型和算法能够有效地解决编组站动态配流问题,同时满足车流的运到期限要求.     

日常动态货物列车开行方案优化研究

为使铁路行车组织符合日常货流动态变化，本文提出编制日常动态货物列车开行方案，以确定货物列车开行的始发终到站、开行数量、编组内容和开行时段.基于编组计划、运行图等基本运输计划构建列车时空网络，以车流走行费用，列车运营费用，车流延误费用之和最小为目标；考虑车流径路唯一，节点流量平衡，列车开行数量，车流中转时间等约束，构建整数规划模型.为提升算法的求解效率，增加解的个体数目实现算法的并行性，引入多邻域移动准则，设计改进的模拟退火算法进行求解.以蒙华铁路实际数据进行案例分析，结果证明了本文模型和算法的有效性.     

重载列车换重作业流程与方案的选择

以京广、京沪线部分开行５０００ｔ重载列车为背景，阐述在牵引定数不同的换重站上，普通列车与重载列车换重作业的条件；并对各种换重作业方案的作业流程及作业时间进行了分析，提出合理的采用条件。     

地铁车辆段股道运用优化模型

针对地铁列车返回车辆段时的股道安排问题,首先对股道运用不合理而引起的回段列车无法顺利作业的情况进行分析,将股道运用不合理引起的作业代价转换为额外的调车作业,并在列车运行计划和检修计划的基础上,以总的调车次数最小为优化目标,建立了接车时的股道运用优化模型,以提高车辆段的生产效率.最后,以某地铁车辆段为例,采用非支配排序遗传算法对模型进行求解及仿真分析,验证了模型的有效性和正确性.     

铁路客运站调机运用研究综述

调机工作是铁路运输生产的基本环节,其质量直接关系着到发线的占用、车底出入库、客技线的占用及列车的正点到发,也对提高运输效率、增强运输能力、降低运输成本又好又快地满足国家和人民对铁路运输的需要,起着十分重要的作用。依次对铁路旅客运输的含义、国外调机运用研究的现状、国内铁路技术站和客运站调车机车运用优化等进行了综述,并在此基础上,对铁路客运站调机运用的研究方向进行了简单分析。     

无调车作业重载列车制动工况缓冲器特性研究

使用大容量缓冲器是重载列车主要特征,大容量缓冲器的大刚度特性使得重载列车运行中车钩力增加.调车工况是对缓冲器容量需求的主要工况,在无调车需求的重载线路中没有将缓冲器大容量特性发挥,反而引起列车运行过程中的过大车钩力.使用列车空气制动与纵向动力学联合仿真方法,针对神华铁路无调车作业的重载列车设计出新型缓冲器特性,仿真结果表明万吨列车在减压50、减压170 k Pa常用制动和紧急制动时车钩力分别降低11.5%、26.7%、43.8%,空气制动减压量越大,车钩力降低越明显.新缓冲器可以满足相对速度5.0 km/h的冲击需求.该研究为缓冲器开发提供了理论指导.     

混合到达模式下市郊列车开行方案优化研究

针对市郊铁路服务长距离通勤客流的定位和客流到达分布不均的特征,提出在市郊铁路以公交化方式开行多种停站模式列车.将市郊客流按照到达分布的不同,分为均匀到达和非均匀到达两部分,使用混合分布刻画不同列车服务频率下的两类客流到站方式,并考虑停站多样化产生的企业附加成本,建立以乘客出行时间最少和企业运营成本最低为目标的市郊列车开行方案优化模型.结合市郊客流特点,分析列车开行方案与乘客选择间的动态影响关系,给出在市郊列车多停站、公交化运营时的混合客流分配方法;以该方法为迭代基础,设计了遗传求解算法.算例分析表明,与均匀到达模式相比,本模型给出的开行方案可有效降低出行时间和开行成本,具有更好的开行效益.