考虑换重条件的重载直达车流组织研究

对于煤炭、矿产等大宗货物的装车地而言,在车流组织方向上,重载线路与非重载线路的交织共存使得装车地重载车流的组织形式更加多样,其优化的方法也不同于一般的装车地直达优化。本文首先分析了车流从装车地编发的各种组合方案,以及它们在重载运输系统中的费用消耗,然后针对列车在重载线路端点换重的情况,建立了装车地重载直达列车开行方案的0-1非线性规划模型。鉴于该模型变量多、规模庞大,用传统数学方法难以求解,本文设计了基于遗传算法的求解方法。结果表明,该算法具有较好的寻优能力,是解决装车地直达重载运输优化问题的有效算法。     

神华铁路重载列车开行方案综合优化研究

通过分析神华铁路运输模式及车流组织方式,根据其具有的以列为单位调整以及对线路通过能力要求较高的特点,引入组合站改编能力约束和编组去向数约束,将重载列车开行方案和组合站布局两个问题进行综合协调,以组合时间耗费最小化、通道流量最大化、改编费用和组合站建设投资费用最低为目标,构建综合优化模型。最后,以神华包神铁路集团为背景的运输系统为算例,提出进行组合站优化扩能和运输组织的具体方案,为重载运输的发展起到理论支撑作用。     

考虑到发线能力利用率的重载列车开行比例研究

重载铁路装车端组合站工作组织中存在重车场到发线能力利用率高,重载列车开行比例不合理等问题,有必要从微观层面上对此进行研究。本文分析了影响重载列车开行比例的各种因素,包括线路计划年运量、线路通过能力、机车供应台次、车流平衡等。以减少重载列车在装车端组合站到发线的停留时间为目标,建立了考虑车站到发线能力利用率的重载列车开行比例优化问题的整数线性规划模型,并以朔黄线神池南站为例,利用LINGO编程对模型进行求解。计算结果表明,经过优化的神池南站重车场的到发线能力利用率和朔黄线通过能力利用率均有所下降,验证了模型的有效性和实用性。     

基于车流量波动的列车编组计划与车流径路综合优化

在铁路日常运输组织中,存在大量的不确定因素,考虑这些因素对车流组织工作的影响至关重要.在列车编组计划优化中,考虑车流量的波动性,假设其服从一定的概率分布,根据事先给定的置信水平,按照机会约束规划理论,考虑车站和线路能力限制等约束,以车流集结总消耗、改编额外总消耗和总走行消耗之和最小为优化目标,建立基于车流量波动的列车编组计划与车流径路综合优化模型,设计基于随机模拟的改进分枝定界法对模型进行求解.研究表明:考虑车流量波动情况下的列车编组计划最优方案鲁棒性较强,而且随机参数的模拟规模越大,最优方案的稳定性越好.     

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。     

战略装车点多点选址模型及算法

根据战略装车点选址问题的特殊性,在考虑政策性指导原则的基础上,以客户需求和货源基础为出发点,将代表客户利益的运送成本、决策方建设成本和可变成本及表征可挖潜能力的货源覆盖量货币折算值共同纳入目标体系,构建了战略装车点多点选址混合0-1变量非线性规划模型．基于铁路运输组织,考虑物流节点选址问题一般约束的同时兼顾战略装车点覆盖货源量、车流整列配发及线路通过能力约束对目标优化的影响．通过对模型特性的分析,提出一种启发式算法对模型进行求解．最后,结合数值算例验证模型的有效性和实用性．     

树枝形专用线直达车流取送问题优化研究

在组织开行路企直通列车的企业装车区合理安排取送车顺序,对提高运输效率、加速车辆周转具有重要意义。本文针对专用线呈树枝形布置、直达车流非整列装车的情况,以车辆总停留时间最短为优化目标,结合问题特点设计方案树,采用隐枚举算法直接在方案树上搜索最优方案。最后,算例验证了算法的实用性和有效性。     

考虑车流时空分布不均衡的货物列车开行方案优化研究

为适应货主动态需求和运到期限要求,采用动态车流组织方法进行编组方案调整、列车运行方案与车流挂线的综合优化.考虑车流时空分布不均衡性,结合基本运行图架构,运用时空网络描述车流组织动态过程,考虑车流组织过程时空连续性、车站与线路时空能力及运到期限等约束,在静态车流组织优化模型目标基础上考虑车流到后待解与编后待发的延迟费用,构建货物列车开行方案整数规划模型.基于 K短路构造初始解,依据列车能力利用率阀值评估方案,从而调整车流改编方案搜索邻域解,设计模拟退火求解算法.实例研究表明,相比静态模型,所建模型的决策变量能更清晰地反映车流对车站线路时空能力的占用状况,优化方案能有效匹配车流时空分布不均衡性,有利于车流接续与流线结合.     

区段管内车流组织研究

根据区段管内列车的运行过程和车流产生情况，分析列车的各种车小时消耗，在着重考虑集结完成的车流在站等待挂车车小时消耗的前提下，推导出相应的计算公式。建立以总车小时消耗最少为目标的优化模型，并利用分层求解算法对模型进行求解，进而求得总车小时消耗最少的运输组织方案。     

基于多节拍组合的城际铁路列车运行图优化

为了使得城际铁路列车车站到发时刻既能具有严格等时间间隔的周期性规律,又能灵活适应城际铁路客流需求的时间分布,首先提出了列车多节拍组合运行组织模式,并将其与单节拍、非节拍运行组织模式进行特征对比分析. 进而基于列车多节拍组合运行模式,以最小化所有节拍单元列车总旅行时间为优化目标,以同节拍单元列车等时间间隔运行、各类作业安全时间间隔要求等为约束,构建了城际铁路列车多节拍协同运行图优化模型. 在通过确定模型中复杂约束、引入拉格朗日乘子将其松弛的基础上,结合次梯度法设计基于拉格朗日松弛的优化算法求解模型. 以京津城际为背景的算例优化获得由4个节拍列车组合的列车运行图,其中各节拍列车分别以17、34、34、35 min等时间间隔周期性运行,该方案目标函数与其最优下界的相对差距仅为2.55%.      

既有铁路开行重载列车研究

分析影响既有线开行重载列车诸多因素,结合既有线实际状况,探讨开行重载列车组织模式和重载运输组织方案,研究开行方案模型构建及其解法,为我国既有线重载运输的不断发展和推广提供借鉴。     

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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。     

Modeling Feedback Scheme of Empty Cars in Unloading End of Heavy Haul Railway

The transportation organization of heavy haul railway is complex in China, especially, the feedback of empty cars. On the basis of reference to the existing research results, and deep analysis of the characteristics of empty cars distribution of heavy haul railway, the authors construct the feedback schematic model of empty cars in unloading end of heavy haul railway. The minimum quantity of the combined trains and the time for combination is taken as the model goal and solution algorithm on the basis of minimum cost and maximum flow is formulated. Daqin railway is taken as an example and relevant conclusions of feedback scheme of empty cars of heavy haul railway, through an analysis of calculation results, are drawn.     

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重载铁路集疏运调度系统车流组织优化问题涉及到空车与重车的协同优化,只有将二者结合才能够制定完整的车流组织方案.论文首先通过分析系统空重车流组织特征,以车辆周转时间最小为目标,建立基于企业需求与铁路供给的车流综合优化模型.其次以目标函数为抗体,约束条件为抗原,构建基于信息熵的亲和度表示方式,利用免疫克隆算法求解集疏运系统车流组织方案.在求解的过程中,利用免疫克隆算子实现繁殖,通过抗体浓度对种群规模进行控制,防止早熟收敛.最后仿真结果表明,与遗传算法和粒子群算法相比,本文算法的平均搜索时间减少了25%、49%.     

铁路空车调配的多时点优化模型研究

空车调配优化直接影响铁路运用车辆使用效率和市场需求满足的程度.从实时性优化调整角度,通过定义配空弧与装运弧,确立了配空和装运之间的映射关系,从而形成空车调配服务时空网络.在此基础上,综合考虑决策阶段内收益、成本、服务能力等因素,以空车调配收益最大为目标,构建空车调配的多时点优化模型.最后以粤东地区空车调配为案例,对所构建模型进行验证.案例结果表明,所提出的空车调配时空网络构建方法,有助于综合考虑收益、成本和点线能力等因素,以及降低问题的难度,可为空车调整策略提供新的思路.     

公铁货流转移下铁路车流径路与列车编组计划联合优化

促进更多货流从公路转移到铁路是实现“双碳”目标的重要路径之一，也是推动铁路高质量发展的关键举措。鉴于此，本文以公铁货流转移量、铁路车流径路选择及编组去向等为主要决策变量，以公铁两网物流总成本极小化为目标，构建公铁货流转移量与铁路车流径路及列车编组计划联合优化模型，实现“公转铁”货流全过程、多阶段运输费用的数学表达，得到系统优化的OD间公铁货流转移量、车流走行径路和改编站点。针对模型的非线性特征，引入辅助0-1变量进行线性化，将其转化为混合整数线性规划模型，为验证模型有效性设计算例，借助数学规划优化器GUROBI进行求解。结果表明，模型可为公铁货流转移方案配置合理的接驳路径和列车编组方案；相较于既有研究，本文构建模型考虑了公铁两端的接驳转运费用和铁路车流集结与改编费用，使得“公转铁”物流总成本增加了约23.06%，转移货流量降低了约4.91%，更准确地描述了公铁货流转移过程，为制定“公转铁”运输方案和组织措施提供一定的理论依据。