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.     

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本文在与货物列车编组计划和旅客列车开行方案进行比较的基础上，分析了铁路行包快运专列开行方案编制的特点。考虑到行包快运专列快捷运输的定位、车底的循环使用和运输需求的波动，对需求不固定、无能力约束、不固定编组的行包快运专列开行方案的优化编制方法进行了研究。通过分析货流、车流、列流间的关系，在快运专列的车流径路的候选集的基础上，以运输效益最大化为目标，考虑专列成对开行的约束，建立线性整数规划模型，确定合理的专列开行区段、开行数目和编组内容。     

考虑运营费用和线性化树形改编策略的货物列车开行方案研究

国外货物列车开行方案的制定通常以车流和车列的综合费用最小为目标,而我国大多以车流的集结和改编车小时消耗最小为目标,很少考虑每个车列的运营费用,造成理论开行费用偏小,其方案未必最优.此外,我国现有开行方案模型将车流树形改编策略递归表示,不利于对不可行流的处理.鉴于此,本文对现有模型进行改造,在总目标中增加车列运营费用;在约束中引入新的决策变量,实现线性化的车流树形改编策略.设计并行禁忌搜索算法实现对模型的求解.结果表明,单位列车运营费用中的固定费用对开行方案有着重要的影响,其费用越高,总开行列数越少,列车平均运距越长,但总改编车流量增加;线性化的改编策略直观展现车流的改编路径,便于对不可行流的运输方案进行调整.     

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。     

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.     

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。     

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。      

基于多编组的列车满载率均衡化方法研究

针对多编组均衡发车导致的大小编组列车利用率不均的问题，本文构建了轨道交通多编组列车开行方案双层规划模型.上层模型以大小编组发车频率为决策变量，乘客出行费用和企业运营成本最小为目标；下层模型以列车编组和发车间隔为决策变量，大小编组列车间的满载率均衡程度最大为目标，并设计嵌套遗传算法求解.算例分析表明：当列车编组和发车频率一定时，大小编组列车均衡发车时平均满载率相差 50%，非均衡发车时两者仅相差 0.8%，这说明非均衡发车模式可以有效提高列车满载率均衡性；大小编组列车均衡发车时，列车编组辆数不宜相差过大，非均衡发车时可以通过调整发车间隔的方法提高列车满载率的时空均衡性.     

客货共运下机场线列车运行计划与货运分配方案协同优化

机场线具备利用富余能力开展城市货运服务的潜力。针对机场线客货共运问题，基于客货共载和货运专列两种货物运输形式，以考虑仓储、装卸及列车运行成本的货运净收益最大为目标，构建列车运行计划与货运分配方案协同优化模型，综合决策货运专列的编组停站方案、时刻表和货单分配。为快速求解模型，设计一维搜索算法对货运专列开行数量进行寻优。通过允许货运专列编组为0，保证搜索过程目标值单调递增，并利用Gurobi求解给定货运专列开行数量下的子问题。基于某市机场线案例结果表明，在不影响客运服务前提下，本文方法选择性满足货运需求，增加运营收益。相较于站站停模式，优化列车停站方案可增加5.2%的净收益；相较于固定编组模式，灵活编组在不同货运量和时效要求下可增加5%~35%的净收益，且时效要求较高时，灵活编组优势较为明显。     

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.     

列车到达晚点对技术站车流接续影响仿真分析

为进一步明确铁路运输"流"、"线"的相互作用机理,分析了列车到达晚点对技术站车流接续造成的影响,建立了以中转车平均停留总时间最小为优化目标、以车流接续等为约束条件的技术站广义配流模型.在此基础上,随机产生符合到达列车晚点分布规律的晚点时间,将其加载到列车到达时刻,生成晚点列车群.将加载了随机晚点时间的列车群输入配流模型,进行仿真计算.以出发列车的晚点率、晚点总时间等为指标,分析了不同晚点条件下的列车群在同一作业方法和作业条件下不同的车流接续情况.分析结果说明,单时段列车晚点对技术站车流接续的影响是不确定的,多时段统计条件下的晚点影响虽因站存车数量、晚点率、总晚点时间、列车编组计划等的不同取值而呈现出不同的车流接续结果,但仍有较强规律.本文的工作验证了"流"、"线"协同优化的必要性及可行性.      

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.     

基于地铁-货车联运的物流配送路径优化

为应对配送车辆引起道路拥堵和环境污染问题，提出地铁与货车联合运输. 在不改变地铁运行方案的前提下，利用地铁非高峰时段开展货物配送；考虑地铁剩余运能、货车容量、最大行驶距离、客户服务时间窗等限制条件，以配送距离最短为优化目标，构建基于地铁-货车联运的物流配送路径优化模型. 通过地铁配送路径设计不规则二维矩阵编码结构，使用改进自适应遗传算法求解. 以某市地铁货物运输为例，验证模型和算法的实用性、有效性. 结果表明，地铁-货车联合配送距离短，在客户时间窗范围内送达比例高，有效提高客户满意度.     

技术站列车编组计划要素t节计算方法的商榷

货车无改编通过技术站的车小时节省t节是计算技术站列车编组计划的要素,其准确性直接影响到计算结果.现行计算方法使t节的取值偏小,实践上也无法操作.本文认为在计算中不应减去t集,通过分析货车在技术站进行无调、有调中转作业的车辆停留时间,并考虑到车辆改编作业成本,修正了t节的计算公式.     

面向提升旅客出行效率的高速铁路列车停站方案优化

优化长距离高速铁路列车的停站方案，应平衡好提高大站间快车比例与增加中小站列车服务频率之间的关系. 基于减少列车中小站停站次数，增加相邻大站间站站停列车等策略，以旅客的列车停站时间损失和换乘等待时间损失总和最少为目标，建立列车停站方案优化的混合整数规划模型，并设计遗传算法求解. 对京广高铁现状列车停站方案进行优化，优化后的方案与实际方案相比：大站间快车数增加94.4%，增强了高铁竞争力；相邻大站间站站停列车和中小站列车频率至少为1 列/(3 h)，提升了旅客换乘出行的便捷性；旅客时间损失减少40.08%，总体出行效率得到较大地提升.