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。     

基于分布式鲁棒机会约束的中欧班列空箱调运优化

为降低空箱调运总成本,针对海陆联运、不确定空箱需求、使用可折叠集装箱的中欧班列空箱调运问题,基于需求量均值和方差等部分信息,采用分布式鲁棒机会约束规划建立不确定环境下的多周期中欧班列空箱调运优化模型。将分布式鲁棒机会约束转化为易求解的等价形式,从而确定空箱需求。利用CPLEX求解,通过算例分析不同参数变化对各项成本的影响。结果表明:一部分空箱通过海陆联运调回能够极大降低总成本;分布式鲁棒机会约束优化是以最坏情况下的优化为基础,从而得到具有鲁棒性的优化方案;可折叠集装箱在3种不同供需关系下适当投入比例能极大降低总成本。     

车流波动条件下铁路枢纽编组站作业分工的优化

车流量的波动变化是铁路运输工作中不可回避的现象,该现象必然会影响根据平均车流量得到的运输组织方案的真实性和有效性。本文以铁路枢纽编组站作业分工为背景,研究车流波动条件下运输组织优化问题的随机化构模方法,利用置信水平的概念将所建模型转化成一个概率意义上的最优化模型,提出了基于约束条件随机检验的复合遗传算法。仿真计算表明,提出的模型和算法能够有效地解决车流波动条件下铁路运输组织的优化问题。     

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。     

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.     

铁路车流改编方案随机优化模型及其算法

以同一支车流不可拆散、编组去向容量、车站最大编组去向数量、车站改编能力作为约束条件,以车流走行和改编总成本最小作为目标函数,构建车流改编方案优化模型;在此基础上考虑日均车流量的波动,构造车流改编方案随机优化模型;设计基于随机模拟的混合模拟退火算法;以具有10个节点的网络为例进行验证计算.结果说明:随机优化模型可以获得鲁棒性较强的车流改编方案,该方案虽然不能保证在所有情景下都为最优,但是在绝大多数情景下都是"较优"解.此外,车流改编方案的总成本在车流量随机波动的情况下变化相对平稳,在可容忍的范围之内.可见采用给出的随机优化模型获得的车流改编方案具有更高的可靠性,对车流量变化的敏感度更低.     

基地直达车流组织优化

铁路基地直达货物运输对于加快货物送达、加速车辆周转、缓解编组站能力紧张、降低运输成本等具有重要意义。本文在分析基地直达列车开行的必要条件,以及车流以直达或非直达形式输送,在装、运、卸、储各环节的费用消耗基础上,对基地直达车流组织问题进行了研究,构建了基地直达车流组织优化的非线性0-1规划模型。模型中充分考虑了车流在直达基地的各种组合方案,将运输与库存成本纳入同一目标函数,以物流系统成本最优为目标、以直达列车开行的唯一性条件和必要条件为约束来确定基地车流组织方案。构建的模型能够全面地描述直达基地车流的各种组合,符合我国直达货物运输实际,进一步拓宽了铁路车流组织的研究领域。最后给出的构模实例对模型的有效性、合理性进行了进一步的验证。     

基于端点换重的装车地直达车流组织优化模型与算法研究

优化组织装车地直达运输是缓解我国铁路主要干线运能与运量间矛盾的有效手段,本文在综合考虑装车地直达运输系统费用消耗的基础上,针对运输网络中存在径路选择和重载运输通道端点换重的情况,建立装车地直达运输组织方案优化模型.为了有效解决模型规模随着车流数目的增加而急剧扩大、求解异常困难的问题,设计了基于蚁群算法的求解方法,并通过算例验证了模型与算法的有效性.     

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。     

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     

基于货物运到期限的列车运行线选择优化研究

采用规划型运输组织模式,根据货运市场动态需求,基于实施日进行铁路货物列车运行图编制是提高铁路货物运输时效性、实现铁路货运改革创新的关键。实现流线结合,对于动态的车流合理选择运行线进行挂运,即将车流指派到运行线对应的列车上,是确定货物运输方案的核心工作。确定的运行线不同,货物运输时间则不同,基于此,可为货主提供多种运到期限选择方案。以车流在途运输时间最小为优化目标,以货物列车运输能力、技术站有调中转作业时间等为约束条件,构建基于货物运到期限的列车运行线选择0-1整数规划模型;模型采用模拟退火算法求解,并提出了运行线选择的k短路算法;最后通过算例分析,验证了模型及算法的有效性。     

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.     

基于鲁棒软时间窗的铁路集装箱空箱调运优化研究

对带有软时间窗的铁路集装箱空箱调运问题,将走行时间分为确定和不确定2类,首先建立鲁棒软时间窗模型,避免传统鲁棒方法过于保守的缺陷,然后构造基于鲁棒软时间窗的空箱调运问题通用模型。通过等价变换和对偶变换,将鲁棒软时间窗模型转换为对应的线性规划,再将空箱调运模型转换为一般的整数线性规划,并根据模型的特点得到解的一些性质,为解决这类问题提供一般框架。通过算例对不确定走行时间的数量进行灵敏度分析,结果表明,只有非常少的不确定走行时间对最优解产生影响。     

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。     

铁路中转班列开行方案优化研究

研究铁路中转班列开行方案的优化问题.采用节点拆分的方式,将车站节点拆分为由始发终到和延迟联弧组成的小型子网络,构造铁路中转班列运输网络,以便清晰地描述车流运送的全过程,从而将铁路中转班列开行方案优化问题转化为一类带联弧能力限制的网络设计问题.在此基础上,考虑货物运输的广义成本,构建铁路中转班列开行方案优化模型.该模型属...     

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。     

基于鲁棒优化的应急物资多式联运调配策略研究

针对灾后应急物资多式联运优化问题,考虑物资需求量、需求优先级、路网交通状况等不确定因素,在满足灾区最低服务水平的基础上兼顾物资分配的公平性,以应急救援总费用最小、响应时间最短和应急物资未满足灾区需求的惩罚费用最小为目标,结合公路、铁路和航空运输方式特点,基于鲁棒优化理论,建立多情景下应急物资多式联运调配策略模型。最后,通过算例分析验证模型可以有效解决应急物资多式联运调配策略问题。     

铁路集装箱结点站间空箱调配的优化

以混合箱流的输送时间、距离和费用3者的综合最优为目标,将空箱调配和重箱车流径路选择纳入1个优化模型中,实现两者的整体协调优化.通过设置虚拟径路对模型进行修正,保证模型有解.该模型为1个多目标非线性混合整数静态优化模型,采用大系统优化理论,将该模型模拟为径路选择和空箱调配的2级串联反馈系统.通过引入路网能力的假设,第1级子系统优化等价于无流量约束的广义最短路问题,第2级子系统优化等价于带特殊线性约束的运输问题.2个子系统的优化都有最优解,且都有比较成熟的算法,从而给出模型求解的算法步骤.采用给出的模型和算法,以2010年和2015年的预测集装箱运量、规划路网为基础,对53个集装箱节点站间的空箱调配优化模型求解,得到相应年度的空箱调配方案,并以此得出相应的集装箱班列开行方案.     

装车地直达列车开行方案优化模型

铁路货物运输在国民经济增长和发展过程中起着越来越重要的作用，而装车地直达运输是一种现代和高效的车流组织形式。它不但能够加快货物送达、加速车辆周转，而且可以减轻编组站作业负担、降低运输成本。本文对装车地直达列车开行方案问题进行了研究。在分析组织装车地直达列车的可能性、合理性及费用参数选择的基础上，构建了装车地直达列车开行方案非线性0-1规划模型。模型中充分考虑了车流在装车地的各种组合方案，并将运输与库存成本纳入同一目标函数，以物流系统成本最优来确定货物列车开行方案。构建的模型能够更全面地描述装车地车流的各种组合，最后给出的构模实例对模型的有效性、合理性进行了验证。     

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。