遗传算法在动车组运用计划编制中的应用

本文建立了动车组运用计划编制中相应的数学模型;在求解模型部分把动车组的运用计划分为交路段的生成和交路的生成两部分来求解,在生成交路段的过程中采用遗传算法使生成的交路段数最少,在交路的生成过程中采用交路段互换的方法使得各个基地的动车组使用均衡。     

基于交路接续的动车组运用计划优化模型与算法

针对动车组运用计划优化编制的问题,本文采用接续网络的方法,构建了动车组运用计划优化编制的0-1 整数规划模型.该模型在动车组初始运用状态和历史检修数据的基础上,以动车组担当交路的接续时间总和最小化和动车组检修前累计运行里程最大化为优化目标,以动车组检修里程周期和动车组交路接续时间标准为主要约束,并充分考虑动车组与交路的匹配关系,以及客流高峰时期增加开行交路的情况.在模型的求解方面,本文基于粒子群算法设计了模型的求解策略.最后通过算例分析验证了模型与算法的有效性,为动车组运用计划的优化编制提供参考依据.     

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动车组运用是高速铁路运输组织的关键技术之一.本文结合国内外对高速铁路动车组运用问题的相关研究,根据动车组的运用特点和运用规则,在已知列车运行图的基础上,建立了求解动车组运用问题的整数规划模型.将动车组的接续运行与检修计划制定过程转化为动车组运用网络上具有较多约束条件和目标函数的TSP问题.并借鉴了蚁群算法求解该问题.为优化我国在建和拟建的高速铁路和客运专线的动车组运用及计算机自动编制动车组运用计划提供了有效的求解算法.最后结合武广客运专线运用计算机模拟进行验算,证实了算法的可行性、实用性.     

武广客运专线动车组运用优化模型及求解思路

动车组运用是客运专线运营的重要内容,通过动车组的运用优化可以有效的提高动车组运用效率以及客运专线运营效率。在给定列车运行图条件下,动车组所属权、检修规程、运用方式和作业时间标准是影响其运用计划编制的重要内容。针对武广客运专线,在分析武广客运专线动车组的修程修制和运用方式的基础上,结合给定的列车开行方案,以完成列车运行图任务所需动车组数量最少和动车组运用率均衡为目标,建立了考虑日常检修和一级检修的武广客运专线动车组运用优化模型,并给出了该优化模型的求解思路。作者首先将该模型简化为单目标规划问题,然后将其转化为动车组运用的TSP网络模型,该模型可以用蚁群算法进行求解。     

带软时间窗车辆路径问题及禁忌搜索算法

考虑不同容量和运输成本的多车型车辆,建立容量限制和软时间约束,并以最小化车辆在路段上的运输量和该路段的长度乘积为目标的数学模型,给出求解该问题的禁忌搜索算法。在算法中考虑使用车辆最少的插入算法生成初始解。最后,通过仿真算例,检验模型和算法的有效性。     

铁路动车组的运用问题研究

阐述了动车组运用问题的内涵及条件．围绕动车组运用模式、动车组运用计划编制模型、动车组运用计划编制算法等方面的问题,对现有研究成果进行了纵向比较与评述;同时在动车组运用问题相关方面的阐述中对研究成果进行了横向比较与评述．分析了现有研究成果并对动车组运用问题研究进行了展望．     

高速公路生成建模与实证研究

高速公路的空间形态是城际交通服务水平的重要体现,高速路网的形成和扩 张蕴含着丰富的科学问题.为了探究高速公路的生成机制,本文以微观上路段的动态生成替代宏观上路网的全局规划,在局部的路段生长过程中引入生长规则,采用最短路确定 生长节点,构建非线性规划模型,并运用一维搜索算法进行求解确定路段的生长方向,进而构建出高速公路生成模型.模型再现了高速路网的生长过程及涌现特征,如共用路段、 枢纽节点.通过对比实际和仿真的树状结构高速路网,以及分析相关统计数据,结果表明, 该高速公路生成模型能较好地描述和解释实际路网形成的内在机理和宏观现象.     

考虑路段失效的军事物流配送中心选址模型

针对战场保障网络常常遭受敌人打击的现象,建立了考虑路段失效的军事配送中心可靠选址模型.模型为双层规划形式,上层规划的目标是优化系统在无路段失效和出现路段失效时所覆盖的总的需求量,下层规划的目标是最小化某一路段失效时系统覆盖的需求量.采用启发式算法求解下层规划,运用遗传算法求解整个模型.通过一个算例验证模型的优越性和算法的有效性.算例结果表明,尽管模型所得选址方案在无路段失效时覆盖的需求量,小于不考虑路段失效的最大覆盖模型选址方案覆盖的需求量,但在最佳路段失效时模型选址方案的覆盖效果优于后者.     

可变编组动车组运维一体化帕累托前沿分析

动车组运用和检修是铁路运输生产的重要过程，占据很大的成本比例. 为与客流需求相匹配，在未来实现跨线动车组列车在某些枢纽站组合和分解存在可能，充分考虑组合动车组类型一致性，动车组在不同运行线进行重联与分解的接续条件，动车组进行一二级修的里程和时间标准等，以动车组的正常接续和空走接续时间里程费用、一二级维修作业费用、动车组运用费用和动车组接续时间费用之和最小及动车组空走费用占比最小为双目标，构建基于可变编组条件下的动车组运用和维修一体化模型方法.应用改进的非支配排序遗传算法求解，将目标值进行帕累托前沿分析，发现两者很难同时达到最优.模型的计算结果体现了动车组担当长编组运行线任务前后的组合和分解过程，同时也进一步分析了在动车组类型归一化或者动车组维修地点不受限情况下动车组运用数量的变化，反应了相关运行参数对结论的影响.     

基于遗传算法的单线列车运行调整体系

针对单线列车运行的特点，提出了“相邻列车”的概念，根据此概念建立了单线列车运行调整模型，并推导了列车运行图偏差函数作为模型调整目标．鉴于列车运行调整问题的解空间太大，用一般的运筹学方法难以有效地求解，提出了基于遗传算法的优化求解算法．该算法根据被调整列车的等级将原问题分解成若干子问题，并在对每个子问题求解的过程中，运用遗传算法在解空间中寻优．仿真结果显示了该模型和算法在应用于实际运行调整时的有效性和实时性．     

客运专线动车组运用优化研究

结合国内对客运专线动车组运用优化的已有研究,分析了动车组运用的核心问题.结合动车组运用计划的编制原则,建立了列车运行图已知、列车成对运行、动车组不固定区段使用模式、动车组检修地点和时间已知、动车组均使用同一型号和编组条件下,动车组运用计划编制的数学模型.将这些条件下的动车组接续运行视为一个具有多目标和多约束条件的TSP...     

多交路动车组周转模型研究

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.     

基于列车车次的动车组运用优化模型与算法

动车组运用计划的编制通常需要综合考虑运输安全、效率及成本等多方面因素,其编制质量及编制效率对高速铁路运营有重要影响. 为了快速获得高质量动车组运用计划,以降低综合运营成本和总空驶里程等为优化目标,建立了基于列车车次的可改编动车组运用优化混合整数线性规划模型,并设计了一个迭代逼近算法框架. 该算法框架将整个问题分解为主问题和子问题,其中主问题的最优解为整个问题提供有效下界,而主问题可行解集合中能够通过子问题检验的解为整个问题提供有效上界,从而算法框架可以不断地更新上、下界之间的最优间隙,迫使生成更接近于下界的新可行解. 多个实例分析表明:所提出的方法与人工方法相比,能够快速生成动车组运用计划,且使得动车组综合运营成本平均下降10.5%,总空驶里程平均减少23%.      

客运专线与既有线衔接车站到发线运用优化研究

客运专线与既有线连接的跨线车站是实现客流和列流交互的关键节点,其到发线运用的好坏直接关系两个铁路系统的运输协调问题。论文在分析衔接车站作业内容和特点基础上,提出了衔接车站到发线编制和调整的原则,根据这一原则构建了具有动车场和普速客车场的衔接站到发线运用计划优化编制模型。并提出了模型求解的思路。     

考虑开行比例的大小交路列车开行方案优化

分析了城市轨道交通的大小交路列车开行比例关系，划分了2种典型的大小交路列车开行比例; 基于跨交路乘客对直达列车的选择偏好与换乘行为，提出了2种开行比例模式下乘客的广义出行费用计算方法; 考虑共线区段列车运行间隔的匹配关系，计算了运营车底数量; 以乘客出行费用和企业运营费用最小化为目标，构建了适用于多编组的大小交路列车开行方案优化模型，并针对开行方案编制流程和模型特点，设计了开行时段优化算法和遗传算法对模型进行求解; 以上海地铁8号线为例，研究了全日列车开行时段划分及其最优开行方案; 考虑固定编组和多编组与大小交路的组合运营模式，分析了单一交路运营与组合运营模式下的最优方案及其运营指标; 研究了乘客选择偏好和时间价值对开行方案和小交路折返站的影响。研究结果表明:与单一交路运营模式相比，大小交路运营模式下的乘客候车时间成本增幅超过11%;固定列车编组条件下，开行比例1:1模式下的小交路长度比开行比例2:1模式下的小交路长4个区间; 多编组运营的早高峰系统总成本降幅超过1.87%，比固定编组运营更具优势; 乘客对直达列车的选择偏好对多编组开行方案的影响较固定编组更大，当选择偏好概率大于0.3时，多编组开行方案的小交路折返站位置向外围延伸; 当时间价值增至原来的1.8倍及以上时，固定编组的运营模式由大小交路变为单一交路。      

带回送和时间窗的车辆路径问题的模型及算法

在分析具有回送运输和时间窗的车辆路径问题特点的基础上，建立了该问题的优化数学模型，并通过设置与发货点距离为零的虚拟集货点使问题简化．在此基础上，构造了求解问题的改进遗传算法．在算法中，结合问题的特点设计了确保个体编码有效性的OX交叉算子，并采用基于Metropolis判别准则的复制算子，确保个体多样性和避免算法过早收敛．算例表明算法有效可行．     

求简单有向图所有基本回路的强核图论算法

求系统动力学模型的所有反馈环等价于求对应的简单有向图的所有基本回路，其核心问题是算法的时间复杂度，针对这一问题，提出强核的概念，基于强核概念设计了求简单有向图所有基本回路的算法，给出相应算例，并分析了算法复杂性．在时间复杂度上，本算法优于基于核概念的有向图的行列式算法。     

基于遗传算法的推进电机的预测模型

本文选择BP神经网络算法作为预测模型的算法,建立了基于遗传算法的推进电机预测模型,并运用推进变压器的实际运行参数,对预测模型进行仿真,为推进电机的状态评估打下了良好的基础。