铁路网重空车流径路整体优化模型

基于我国铁路车流径路呈树形结构的特点,将分车种的空车调配纳入车流径路的优化体系,同时在满足点线能力限制的前提下,以重空车流整体走行费用最小为目标,构建了车流运行径路的优化模型,并在此基础上,考虑到空车调配过程中的车种代用因素,对模型进行扩展,描述了铁路网重空车流的分配方案．最后,以我国东北部分区域路网为案例背景,通过优化求解,获得了满意的车流径路方案和空车调配轮廓方案,从而验证了模型的合理性和有效性．     

铁路网车流分配问题研究综述

铁路网车流分配是铁路运输组织中的热点研究问题,也是铁路运营管理层面的重要研究内容。本文分析了铁路网车流分配优化问题的内涵及特点,并从模型构建及算法设计两个方面对国内外相关研究现状及研究特点进行了综述。在模型构建方面,按照决策变量、优化目标和约束条件三个角度对既有研究进行分类,并指出决策变量主要依据点-弧模型和弧-路模型两种基本车流分配模型设置,其中弧-路模型的决策变量相对更少,在大规模车流分配模型中更为适用;优化目标通常选择广义费用中的一种或多种,并兼顾运输效益与点线能力协调进行设置;在约束条件的考虑上,大部分模型以传统约束条件为主,根据不同运输需求设置约束条件。在算法设计方面,分析发现启发式算法成为求解大规模路网问题的主要手段,而基于模型松弛和模型分解的精确算法以及基于模型修改的算法也逐步得到了广泛应用。在归纳分析既有研究特点的基础上,结合铁路货物运输内外部发展环境的变化,进一步展望了车流分配在模型建立、算法求解和创新方面的研究趋势,可为铁路车流分配研究提供一定参考。     

铁路网双向空重车流径路的多目标决策模型

介绍了运输界关于车流径路的研究成果；分析了已有车流径路模型在车流已知情况下只对重车流径路进行优化所存在的不足；运用系统论及网络理论，对路网上双向，空重车流进行路径优化，构造了具有中国铁路网特点的适合于市场经济的多目标模型。     

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随物流服务发展的多元化、竞争的激烈化,铁路需要实施差异化战略增强竞争力.在车流组织过程中的优化是保证差异化实施的重要环节.本文在不同服务水平的约束下,以总开行成本最小为目标构建差异化铁路运输产品开行设计优化模型.考虑铁路运输每支车流的可选径路数量的规模,求出车流可选径路集,在此基础上为每支车流选择合适径路.针对模型特点,设计一种两阶段启发式算法进行求解.最后设计算例对模型与算法进行验证,算例结果表明,所提出的优化思想和方法对铁路运输组织有一定的借鉴意义.     

铁路网上带权重的车流径路优化方法

主要研究了铁路网上车流径路的选择优化问题，在充分考虑到起初路网中的车流具有不同同权重的情况下，建立了该问题的０－１规划模型，并讨论了带权重与不带权重两种车流径路优化模型之间的关系。     

铁路网配流优化模型

在分析已有配流模型的基础上,考虑车流改编作业,对已有模型进行了修正,以正确选择车流径路.设置3组0-1变量,建立了适合我国铁路运营实际的铁路网配流模型,目标函数为车流在技术站和线路上的总费用最小.模型考虑了OD流无法完全分配的情形,克服了已有模型未考虑车流改编作业导致车流径路选择不准确的缺陷,从而获得更贴近实际的配流结果及车流改编方案.     

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。     

基于动态罚函数的铁路车流分配与径路优化模型

为解决铁路车流分配与径路优化模型中的难约束问题，避免群智能算法在应对该问题时难以求解的不足，提出了一种基于惩罚函数的约束优化方法. 首先，在车流分配及径路优化基本模型的基础上设置虚拟弧，在目标函数中增加惩罚项的方式松弛掉模型中的弧段能力约束，同时对惩罚项中的惩罚力度和惩罚因子设计动态更新的策略；然后，将改进灰狼算法（improved grey wolf algorithm，IGWO）应用于车流分配与径路优化模型的求解；最后，结合某一地区的路网数据，对改进前、后的模型和算法进行对比分析. 算例结果表明:与改进前的模型相比，引入惩罚项之后，IGWO可以在限定的范围内找到满足弧段能力约束的可行解；与灰狼算法（gray wolf algorithm，GWO）相比，IGWO计算所得的配流方案使OD （origin-destination）货流的平均绕行率和货物总走行公里数分别下降了2.6%和5.2%.      

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.     

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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我国自然资源分布不平衡,受地区经济发展和城市布局等因素的影响,全国集装箱货源分布和流向存在着很大差异,导致铁路集装箱供需矛盾十分突出,空箱调运较为频繁.以往空箱调运优化模型都是以调运费用最小为目标,没有考虑重箱运输的收益.综合考虑空重集装箱运输,以铁路运输利润最大为目标,在完成局间排空箱任务基础上,将适箱货物按重要程度分为不同的等级,对高等级货物优先运输,并按所需集装箱类型不同建立空箱调运非线性混合整数规划模型.其中,运输利润为重箱运输收益与空箱调运成本之差.算例分析结果验证了模型的正确性和可行性.     

基于供需关系的铁路货运需求预测

分析运输结构变化对铁路货运供给的影响、铁路货运需求与国民经济发展的关系以及铁路货运供需关系。总结以往铁路货运量预测方法、特点,把铁路货物运输需求量按供给关系分成供小于求和供需平衡两个阶段,并分别提出相应预测函数。     

铁路通道建设对港口后方集疏运格局的影响研究 ——以向莆铁路为例

向莆铁路作为中西部地区至东南沿海港口运输大通道的骨干线路,打通了内 陆地区新的出海口.本文通过对腹地经济发展趋势分析、向莆铁路货物集疏运能力及运输 成本的估算,对比分析了向莆铁路对既有铁路和水路运输格局的影响.结果表明,向莆铁 路的货运能力受开行旅客列车的总对数及不同速度目标值的列车比例的影响显著,单位 公里运费相对既有铁路路径具有较大价格竞争优势,不同品类不同运价方案最多节省运 费15.6%至36.8%,与水运线路运费对比,向莆铁路在江西省境内也具有较强竞争力.为了 不断优化内陆运输网络格局,还需要相关政府部门明确内陆地区的对接港口和向莆铁路 的重要定位.     

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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。     

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.     

铁路集装箱旅客化运输系统开行方案研究

针对铁路集装箱旅客化运输系统开行方案编制问题,采用基于备选集的优化方法,同时结合货物运输组织特点,规定了箱流物理径路和运输方案的唯一性.在考虑箱流守恒、箱流换乘、箱流运到期限,以及列车开行频率等约束的基础上,以运输企业成本最小化为目标,建立了整数线性规划模型,并设计模拟退火求解算法.最后,构建运输网络进行案例分析,验证了模型和算法的有效性.研究结果表明,与现有货物运输系统相比,新型集装箱系统充分发挥了网络运输的优势,在列车开行频率、货物送达速度和运到期限方面表现更加优异,但同时牺牲了部分列车“上座率”.     

基于模型组合的铁路集装箱运量预测

根据铁路集装箱运量预测受到多因素影响以及非线性的特点,本文采用灰色关联分析法选取了影响集装箱运量的主要因素,提出了一种基于非线性灰色模型和神经网络模型组合的铁路集装箱运量预测方法. 该方法将非线性灰色预测模型的预测值作为输入,相应的实际集装箱货运量作为输出,建立了神经网络模型结构,并提出了相应的算法. 最后以实例分析了该模型的可行性和科学性. 实例分析表明：非线性灰色模型预测的最大误差为10.52％,而组合模型的预测误差最大为8.72％,说明文中提出的组合预测模型充分考虑了多指标的共同作用,灰色预测模型提供了较完善的输入数据,神经网络模型考虑了各主要指标的关联关系.     

基于货物运到期限的编组站动态配流优化研究

运到期限是铁路货物运输组织的关键问题,保障运到期限,对提升铁路货物运输质量与竞争力有重要意义.本文以编组站动态配流为研究对象,考虑不同货物对运输时效性要求的不同,以车流在站停留时间加权值总和最小为优化目标;采用均值比例分配法将运到期限分配到货物运输编组站作业环节,成为车流最大在站停留时间约束,同时考虑编组去向等约束,建立基于运到期限的编组站调机运用计划与配流计划综合优化模型,设计模拟退火算法对模型进行求解.最后通过算例分析表明,本文的模型和算法能够有效地解决编组站动态配流问题,同时满足车流的运到期限要求.     

基于批量订购的铁路集装箱货运多等级运价研究

铁路集装箱货运发展迅速,在铁路货运中占比逐渐增大.当前铁路总公司没有针对 大批量订购采取优惠折扣,导致部分客户转向其他运输方式.针对这个问题,设计了多等级运 输价格策略来吸引大客户,建立了铁路集装箱货运收益最大的动态价格模型,求解出各订购 量对应的最优价格等级.本文以大朗到大红门的集装箱货运班列为例,求解出不同时刻各订购 量的最优等级运价.通过对比优化前后的结果,证明了该模型可以显著提高铁路集装箱运输的 收益.