中心站集装箱班列开行方案的0-1规划模型

集装箱班列编组计划问题是一项复杂、规模较大的数学问题。因此,一个低计算复杂度模型的建立,不仅能很大程度地提高问题的描述效率,同时也能为问题的求解提供有效的保证。在研究和分析现有文献的基础上,利用现有线性规划的成熟算法,建立中心站集装箱班列开行方案的0-1规划模型,很大程度地降低集装箱班列编组计划问题的复杂度,提高问题的描述效率,为铁路集装箱运输组织提供参考。     

需求响应的集装箱班列时刻表优化及 Benders分解算法

充分考虑集装箱货物与集装箱班列在时间和数量方面的匹配关系，以集装箱货物送达目的站的总延误最小为目标，构建集装箱班列时刻表优化的线性混合整数规划模型.采 用Benders分解算法将原问题分解为确定集装箱货物与班列匹配方案的主问题，以及优化班列时刻表的子问题，通过求解子问题的对偶模型不断产生主问题的割平面.为克服割平面有效性较低的缺点，设计改进策略，使每次迭代产生多个割平面同时添加至主问题中.最后，通过算例验证模型和算法的有效性.结果表明：改进策略的运用有效提高了算法的计算效率，利用模型及算法得到的班列时刻表与集装箱货物的数量、时间分布之间具有较好的匹配性，制定的班列时刻表很好地响应了用户需求.     

需求响应的集装箱班列时刻表优化及 Benders分解算法

充分考虑集装箱货物与集装箱班列在时间和数量方面的匹配关系，以集装箱货物送达目的站的总延误最小为目标，构建集装箱班列时刻表优化的线性混合整数规划模型.采 用Benders分解算法将原问题分解为确定集装箱货物与班列匹配方案的主问题，以及优化班列时刻表的子问题，通过求解子问题的对偶模型不断产生主问题的割平面.为克服割平面有效性较低的缺点，设计改进策略，使每次迭代产生多个割平面同时添加至主问题中.最后，通过算例验证模型和算法的有效性.结果表明：改进策略的运用有效提高了算法的计算效率，利用模型及算法得到的班列时刻表与集装箱货物的数量、时间分布之间具有较好的匹配性，制定的班列时刻表很好地响应了用户需求.     

货运量变化条件下中欧班列西通道境内去程集结方案研究

以中欧班列西通道境内去程集结方案为研究对象,考虑国内集装箱班列和中欧集装箱班列两种模式,从铁路承运方的角度出发,以运输费用最小、服务匹配度最高、运输时间最短等为目标,以运量、唯一性、班列运行频率、站点、决策变量取值范围等为约束条件,构建中欧班列西通道境内去程集结方案优化模型,研究在不同的货物运量条件下,中欧班列境内去程的集结中心地点、运输组织模式及其相关变化,并采用带有Pareto集的NSGA-Ⅱ算法进行求解。研究结果表明:对于目前的货运量而言,可以在成都、重庆设置中转集结站点,进行部分列车的中转集结作业;当货运量处于最高货运量的60%以下时,宜在西安、乌鲁木齐设置中转集结站点,而货运量在高于最高货运量的60%,经过西安、乌鲁木齐时,大部分列车开行中欧直达班列,部分可在乌鲁木齐进行中转集结作业。     

铁路集装箱枢纽运输组织

分析了集装箱结点站的中转作业方式．提出了结点站所在枢纽范围内集装箱运输的3种输送方案．方案Ⅰ用普通集装箱列车送入结点站；方案Ⅱ用摘挂列车送入结点站改编，普通货车再用小运转列车向编组站输送；方案Ⅲ用摘挂列车送入编组站改编后，再由小运转列车挂运到结点站．为比较上述3个方案，根据运输组织等相关理论建立了运输消耗的数学模型．方案Ⅰ作业消耗量最少，集装箱使用效率最高，但实施困难．因此，方案Ⅰ作为集装箱运输的发展方向，方案Ⅱ或Ⅲ作为结点站建设时期的过渡方案．     

基于货物价值特性的国际集装箱班列竞争力分析

跨国集装箱班列与传统海陆联运和国际航空运输存在竞争关系.在分析竞争力与货物价值特性相互关系的基础上,基于显示性比较优势理论构建跨国集装箱班列的相对竞争力模型,研究不同货物价值特性下跨国集装箱班列适运货物品类,分析政府补贴、铁路运输费率、班列运输时间等 3方面因素对跨国集装箱班列竞争力的影响.研究结果表明：跨国集装箱班列适合运输的货物品类主要为时间中度敏感类货物;跨国集装箱班列的竞争力随着货物价值的增加而增加,且随着货物价值的增加,货物本身对运费的承受能力上升,对运输服务水平的要求提高;跨国集装箱班列的相对竞争力随着班列补贴的增大而增大,在市场培育期,政府应给予补贴为其开拓市场提供政策支持.     

货物列车编组计划网络模型的建立及算法

阐述了货物列车编组计划编制的复杂性。车流径路和编组方案统一起来进行优化，会得到更加精确和合理的结果。将货物列车编组计划问题转变为网络计算问题来处理，给出了数学模型，其目标是使铁路范围内的车流总费用最小，并且探讨了该模型的算法。     

带有改编能力限制的编组计划优化模型及算法

本文用一个非线性０－１规模模型，来描述带有改编能力限制的技术直达列车编组计划问题。能力约束增加了该问题的计算难度。这是一个ＮＰＣ问题。因此，获得一个全局最优解是困难的。本文用模拟退火算法解该问题。该算法可以以很高的概率获得全局最优解。文末列出了两个数值例子，并分别同了考虑和不考虑改编能车约束两种情况下的计算结果。     

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.     

基于节点功能设计的中欧班列网络开行方案模型

针对现有中欧班列开行方案单一组织开行直达班列的问题,根据国内及欧洲节点的班列开行及到达数量,建立国内、欧洲节点分级系统,并赋予各级别节点差异化的功能.在节点分级的基础上,以各高级别节点为核心进行节点分组,组内节点的货流或箱流可相互调配.设计组织开行一站直达班列、集结班列、补轴班列、混合班列4种班列,在增加OD箱流量满足率的同时减少集装箱走行公里.建立OD流量满足率最大和班列平均运行时间最小的多目标整数规划模型.根据2017年从阿拉山口站出境的西行中欧班列数据,在设定国内及欧洲节点分组阈值后进行求解.结果表明:基于所提出的节点功能设计方案,中欧班列开行方案的OD流量满足率为83. 8%,班列运行时间范围为13～17天,平均运行时间为15. 5天.在保证中欧班列时效性的基础上增加了OD流量满足率.     

技术直达列车编组计划的阶跃函数模型及同构变换

本文构造了技术直达列车编组计划（ＴＦＰ）问题的阶跃函数模型。通过对该模型做同构变换，获得了该问题的几种典型优化模型形式：线性０－１规划模型，目标函数为线性而约束条件是二次的０－１规划模型。从而为引进各种特定的算法提供了条件。文末以五个支点站为例给出了各种模型的具体形式。     

基于资源可用度的编组站配流模型

配流方案是阶段计划的关键内容，在作业中将任务交由可用度较高的资源执行，能够在较大程度上提高计划的兑现率.考虑编组站实体资源的空闲度与可信度，给出了资源可用度的计算方法.在此基础上，综合考虑成功配流的自编始发列车数量、车辆在站停留时间、编组站整体资源的可用度，建立了基于资源可用度的编组站配流模型，并通过分层优化方法降低求解难度.算例结果表明：考虑资源可用度的编组站配流模型，其解编系统的资源可用度增幅均在5%以上；编组系统资源可用度的改善更加明显，在时间段3~8增幅约为18.9%.     

面向大客流的城轨备用车投放车站选择与优化模型

为快速疏解城轨线路上车站的大客流，减少乘客的等待时间，研究了备用车投放问题; 在考虑列车追踪关系、列车停站时间等约束的基础上，建立了综合备用车投放时机确定、投放最佳车站选择和时刻表动态调整的多目标优化模型; 界定了城轨备用车开行条件，提出了城轨备用车投放时机的定量化判定方法; 用0-1变量表征车站是否具备备用车投放条件，并将其作为模型输入，以减小大客流车站乘客等待时间和降低运行图偏离时间(延误时间)为优化目标，构建了备用车投放的混合整数非线性规划模型，该模型通过比较不同的备用车投放方案效率得到最佳的备用车投放车站和后续开行计划; 为同时求解0-1变量与连续变量，设计了带惩罚函数的改进粒子群优化算法求解模型。研究结果表明:该方法可对所有符合备用车开行条件的车站制定投放方案，并进一步筛选出最优的备用车投放车站，最多可减少1 318 209 s的乘客等待时间，优化效率为21.9%，且改进的粒子群优化算法对混合整数非线性规划模型的适用性较好; 相比于既有城轨线路列车运行调整和时刻表优化方法，本文提出的方法在应对突发大客流的备用车投放时机上做出了更加定量化的判断，优先考虑了大客流车站的疏解能力和效率，并优化了备用车与后续列车的开行方案，可以有效解决高峰时段车站大客流问题。      

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在铁路当前的运输组织模式下,编组站阶段计划鲁棒性和列车到达计划兑现率的矛盾十分突出. 为提高阶段计划的鲁棒性,本文运用随机规划方法,研究列车实际到达时刻随机条件下（相对于计划到达时刻）的阶段计划优化编制问题. 以最大化阶段计划在列车到达时刻随机扰动下保持最优的概率为目标,建立阶段计划随机相关机会规划模型. 并设计了随机模拟、禁忌搜索算法相结合的混合智能算法对模型进行求解. 算例结果表明,本文构建的模型能取得鲁棒性较高的阶段计划,能为阶段计划计算机编制提供辅助决策支持.     

技术站间货物列车协同配流方案研究

技术站间货物列车协同作业组织模式，可实现各站获益，整体加强，对提升铁路运输生产效率具有重要意义.本文建立技术站间货物列车协同配流模型.模型以最大化两技术站的正点出发列车数作为目标函数，采用启发式遗传算法进行寻优，得到货物列车解编顺序和配流方案.最后，通过对算例进行实验分析，验证协同配流模型的实用性.结果表明，技术站间协同配流作业明显压缩车辆在站总停留时间，增加了阶段计划内正点出发列车数，进而提高了技术站内线路使用能力.     

编组站到发线运用计划优化

合理安排列车占用到发线计划是编制作业计划的关键。在满足列车使用到发线须遵守的作业要求的前提下,建立编组站到发线运用计划数学模型,使其能够求解出较优的到发线运用方案。建立的到发线运用模型是非线性的整数规划模型,如果直接求解会比较困难,采用启发式算法对其求解。在求得可行解后通过合并、交换及组合的方法对所有股道再次进行调整,使到发线运用更趋于合理,即求得较优的到发线运用方案。通过算例说明运用模型计算生成到发线运用计划,其优化结果有明显效果。     

快捷货物列车开行方案多目标优化模型及算法

快捷货物列车开行方案是铁路快捷货物运输组织的基础,也是服务货主的重要 体现.本文综合考虑货主的需求及铁路的生产,以运送最多的货物需求量及最小化货主支 出运输成本为目标,构建快捷货物列车开行方案的多目标优化模型,实现货流 OD 在可 选走行路径上列车内的分配;在建模时,将列车的编成辆数设定为可以在一个范围内灵 活取值的决策变量,从而更符合快捷货物列车的特性;根据模型特点,设计了有偏好信息 的遗传算法进行求解;最后,通过一个算例验证了模型和算法的可行性. 研究结果表明, 所提出的方法对铁路快捷货物运输组织具有一定的借鉴意义.