基于多商品流模型的铁路网车流分配和径路优化模型

针对既有点-弧模型和弧-路模型的局限性做2点改进.第1点是定义1个0-1决策变最,使优化结果体现车流的径路;第2点是区分大股车流和小股车流,使优化结果符合实际车流组织的特点.基于多商品流模型,结合铁路运输组织的车流不拆散原则,对大股车流、线路能力和车站能力进行约束,构建铁路网车流分配和径路优化改进模制,采用Lingo 8.0软件求解.以简化的东北地区局部路网为例,采用模拟OD车流,按照本文构建的模型进行铁路网车流分配及径路优化.结果表明:采用该模型能够得出较理想的车流分配和径路方案,验证了模型的合理性与有效性.     

路网编组站布局的双层规划模型研究

在分析我国铁路网编组站布局状况的基础上,构建路网编组站布局的双层规划模型。上层规划模型以总运输费用和投资费用最小为目标,以投资约束和方案选择的惟一性作为约束条件;下层规划模型以某一既定路网编组站布局方案下路网车流组织成本最小为目标,从理论状态逐渐过渡到实际状态,分别构建基于编组站作业分工、通道能力约束和多运行径路3种情况下的编组站作业分工下层规划模型。最后对所建模型的求解复杂性进行探讨。     

考虑车流组织模式的铁路车流径路优化模型研究

根据OD车流的流量及其对运输服务需求的特点,考虑我国铁路车流组织模式对车流径路规划的影响,基于不同组织模式下车流的运行径路,将铁路OD车流划归为如下3大类:装车地始发直达车流、时效要求较低的零散车流、运输服务要求较高的快运车流。针对前两种车流,以车流总的走行车公里最小为目标,以径路唯一性、树形径路及线路能力为约束,建立线性0-1规划模型。以沈阳铁路局简化路网为例,运用LINGO软件求解模型。计算结果表明,在新的车流组织模式下,部分车流的走行径路可以进一步优化。此外,发现部分车流不能走最短路径是树形径路约束导致。本文车流径路分配结果更适应新型货运市场的需要。     

铁路车流分配的树状径路优化模型及算法

铁路网车流分配需要解决的关键问题是如何确定车流路径,而同一终点的车流具有合而不分的特点,即呈现"树状结构"径路。以多商品网络流理论为基础,构建铁路网车流分配与树状径路综合问题的混合整数规划模型,优化结果可得到铁路网中流量分布情况及符合"树状结构"的车流走行路径。设计拉格朗日松弛算法求解模型,通过松弛掉模型中弧段能力约束进而将原问题分解为求解多个单支车流分配子问题,采用传统次梯度优化算法求解对偶问题;上界计算方面设计基于车流排序的可行解求解方法。算例表明:该算法可有效求解模型,实现车流径路"树状结构"要求;求解效果和计算空间方面优于商业软件ILOG CPLEX。     

新建铁路网络效益计算

研究目的:新建铁路的网络效益是指新建铁路对路网中其他线路运量和效益的增加效果,是新建线路经济效益评价以及网络影响评估的重要指标。为准确界定新建铁路本线和跨线客流引起的路网中其他线路运量增加及路网中原始客货流径路调整后产生的额外效益,本文基于外部性理论,分析新建铁路网络效益的构成及计算方法。研究结论:(1)依据网络配流和车流径路优化,构建了新建铁路网络效益计算的多目标优化模型;(2)考虑0D流的等级要求,按照OD点重要度划分运输需求层次,并给出动态径路搜索调整下的模型求解步骤,以实例验证了模型和算法的有效性;(3)所建模型及算法可用于路网视角下铁路新建项目的网络影响计算及铁路建设项目的经济效益评价。     

基于服务水平的铁路货物运输网络能力计算方法

引入服务水平等级概念,以OD流量最大和运输费用最小为目标,构建铁路货物运输网络能力计算多目标规划模型.采用按服务水平等级由高至低顺序进行车流量调整的策略,设计基于K短路和最小费用流问题的启发式算法;并针对最小费用流问题,分别给出基于Lingo软件和遗传算法的2种求解方法.在遗传算法中,对染色体采用二进制编码和运用Double-Sweep算法计算各支车流在给定服务水平等级下的可选径路,利用交叉、变异操作遍历可能的车流路径集合,使用启发式车流调整策略,实现线路及车站能力限制条件下不同路径集合的车流分配.算例测试表明,基于Lingo软件的算法适合于求解小规模问题,而基于K短路的遗传算法更适用于求解大规模问题,且具有较高的稳定性和适应性.     

中心站间铁路集装箱运输径路选择优化研究

采用系统观点和类比方法,运用运输组织、离散数学、最优化理论等相关理论,对中心站间集装箱运输径路选择问题的参数和模型进行了深入的研究。在分析和借鉴已有车流径路选择优化模型的基础上,构建了重箱流径路选择的多目标0-1规划模型,并经过对相关算法的研究和分析,选择DBFS和GP作为模型的求解方法。     

Multi-Objective Linear-Programming Model and Its Algorithm for Car Flow Routing with Bidirectional Heavy and Empty Cars in Railway Network

在分析运输界对车流径路研究成果的基础上，根据中国铁路网的特点，运用系统论的观点，针对已有模型在车流已知情况下只对重车流径路进行优化的不足，提出了在一定运输需求条件下对路网上双向、空重车流径路同时进行优化的多目标线性规划模型。改进了     

具有双向、空重车流的路网车流径路多目标线性规划模型及算例

在分析运输界对车澈戏路研究成果的基础上根据中国铁路网的特点，运用系统论的观点，针对已有模型在车流已知情况下只对重车流径路进行优化的不足，提出了在一定运输需求条件下对路网上双向，空重车流径路同时进行优化的多目标线性规划模型。改进了ＧＰ－ＳＴＥＭ算法，并在此模型和算法基础上对一算例在微机上进行了计算。     

路风上车流径路优化的0—1规划模型及其合理径路集生成算法

从组合优化的观点研究了铁路网上Ｏ－Ｄ对的合理径路集确定以及最优车流径路问题（ＣＲＰ）。在线路和车站的通过能力、费用参数（权值）给定的条件下，建立了该问题的０－１规划模型。并给出了路网上任意两节点可能路径集的确定准则及算法，此外，还讨论了变参数下的ＣＲＰ模型形式。由于所建模型属于ＮＰ－完全问题，因此，获得全局最优解是困难的。文中提出了求解该问题的模拟退火算法，该算法使得真实路网规模的ＣＲＰ模型获得接     

铁路高附加值货流改编链优化研究

由于高附加值货流分布和班列产品结构并不完全匹配,在铁路网上仍然还有相当一部分高附加值货物无法挂运班列送达,因此,减少这部分货流的在途中转次数将提高其在运输市场中的竞争力。在分析铁路货物运输流程的基础上,提出以高附加值货流改编次数最少为目标的改编链优化模型,把车流在改编站上产生的改编费用通过列车服务网转换为列车弧的权值,这样,把模型的求解问题转化为列车服务网上的广义最短路径求解问题。采用C++计算机语言对模型进行求解,以江村至丰台西方向的车流为例进行验证,验证了模型的有效性。     

高速铁路网络能力计算研究

充分考虑高速铁路网络作为多级递阶控制系统的复杂性和对旅客运输服务质量的要求，构建基于时段特定场景的高速铁路列车服务与需求意向集合（t@n-tsdis，train service-demand intention setat network），定义以完成这个集合所需基础设施占用时间为网络能力的衡量标准。提出了两阶段的优化计算方法，并提出多目标优化改进的Pareto（1+1）— PAES算法流程，采用交互式滚动优化策略处理整数约束条件、模糊逻辑罚函数法处理连续实数约束条件、Pareto存档进化策略求解多目标优化问题。以某高速铁路网络为例进行能力计算，验证了模型与算法的有效性。     

列流图优化布局与编制方法

列流图是展示通过某铁路区域的各类客货列流(列车流)的类别、径路和列车数量的直观图形表示形式,列流图包括铁路网络和列流线2部分。通过分析列流图的站场布局合理性、列流线的对称性及尽可能避免交叉等优化编制目标,提出编制列流图的左右、紧凑、分层、对称和分类5种排列原则,以及5种排列原则相冲突时应遵循的先后顺序,给出编制列流图的步骤,据此开发优化编制列流图的计算机软件系统。该系统采用图形输入铁路网络、列表输入列流,根据列流线排列原则和步骤自动生成列流图,并可导出CAD图形文件。对包括3个车站和7个方向的某区域铁路网络,运用该系统编制出具有60余条列流线的列流图。     

铁路列流图自动生成算法

针对铁路列流图目前由手工绘制存在的缺陷,研究铁路列流图自动生成算法。根据图论理论,从列流图中的列流路径由车流组织确定而无需考虑路径长度的特点出发,借鉴最短径路算法,提出站点连通路径标号算法,用来求出起点至终点经历的站点集合。采用点集合及边集合自动生成算法,自动生成路网内的车站、衔接方向、道岔及铁路线。分析不同情形下径点偏移的横纵坐标关系,按列流线等间距绘制的要求提出列流线自动生成算法。依据自动生成算法开发列流图编制软件,运用该软件自动生成具有65条列流线的某路网列流图,证明列流图自动生成算法能够很好地提高设计效率和质量,同时有助于实现列流图的规范化。     

旅客列车开行方案的双层规划模型和算法

在既有旅客列车开行方案研究的基础上,基于客运专线和高速铁路建设路网发展规划,分析旅客列车开行方案的相关费用和优化目标,均衡考虑企业利益和旅客需求,将列车开行方案与旅客换乘方案结合起来,以客流在铁路换乘网络上的分配作为下层规划,建立旅客列车开行方案优化的双层规划模型。通过抽象归纳制定开行方案的经验,将开行方案优化与客运径路确定、旅客列车换乘网络设计、旅客换乘的客流分配、旅客列车停站优化、旅客列车开行方案的评价指标分析等相关子问题结合起来,设计基于模拟退火算法求解的优化算法。根据优化模型和求解算法,开发铁路旅客列车开行方案优化系统,对某客运专线的开行方案实例进行测算,结果表明,该系统具有良好的优化质量和运算效率。     

基于时空网络的城际高速铁路列车开行方案优化方法

列车开行方案是有效利用铁路运输能力和提升服务质量的关键组织手段。基于城际铁路客流的时变特性,将时空网络方法引入城际列车开行方案决策,增加考虑客流出行时间信息,从而能更加全面评价所得方案。在构造开行方案时空网络图的基础上,以最小化包括列车运行成本、旅客旅行时间、旅客出发偏差时间和未上车惩罚和列车数量等的总成本为目标,考虑时空网络客流及列车流守恒、发车时间间隔和列车能力等约束,建立基于时空网络的城际高速铁路列车开行方案优化模型,并设计双层模拟退火算法进行求解,其中内层算法优化列车停站方案,外层算法优化列车起讫点、开行数量和始发时间。算例计算分析表明,所提方法能为城际铁路列车开行方案决策提供科学依据。     

基于多维网络的增开列车条件下高速铁路列车运行图调整

研究增开列车条件下高速铁路列车运行图的调整问题,并综合考虑列车车站进路的影响。通过构建Time-Station-Track三维时空扩展网络,刻画列车对铁路时空资源的占用。将原多目标优化问题转化为求解列车占用网络弧段最小费用单目标问题,并构建基于Time-Station-Track网络的0-1整数规划模型。针对模型特点,设计拉格朗日松弛算法,将问题进一步分解为求解单列车网络最短路径子问题,由于问题被松弛后求得的解可能不可行。因此,提出基于列车优先序列的启发式策略对对偶解进行可行化。最后以宝兰客运专线为例,验证模型的正确性和算法的可行性。     

基于列车运行线的铁路货车运行里程计算方法

为进一步提高铁路货车检修质量,降低检修成本,有效监测货车的运输安全,需要准确掌握货车的运行里程。针对现有货车运行里程计算存在的问题,文章提出了一种基于列车运行线的铁路货车运行里程计算方法,通过整合铁路运输信息集成平台采集的货车运输数据,将列车运行线绑定列车编组,生成货车运行轨迹,基于列车运行线路网车站位置关系构建里程计算模型,实现货车运行里程的计算。本方法充分利用了铁路运输信息集成平台现有数据资源,通过列车运行线实现了货车运行位置的追踪,加大追踪节点的密集度,提高里程计算的精度和智能化程度。     

铁路车流改编方案与技术站布局的综合优化

车流改编方案和技术站布局是铁路运输组织工作中重要而又紧密关联的两个基础问题。通过技术站改编能力约束和编组去向数约束,将车流改编方案和技术站布局两个问题组合并进行综合协调优化,以最小化车流走行、改编费用和技术站布局调整投资费用为目标,构建综合优化0-1整数规划模型。鉴于问题的复杂性,提出基于备选集和区域划分的思想对模型进行深化分析和拓展,以降低问题的规模。以具有10个节点的网络为例进行验证,结果表明车流改编方案和技术站布局的综合优化,有利于路网上车流组织和车站作业能力的协调,促进系统的整体优化。     

郑州至万州铁路河南段速度目标值选择

郑州至万州铁路是《铁路"十二五"发展规划》中快速铁路网中重要组成部分,也是河南省"米"字形快速铁路通道的重要组成部分,是我国西南地区通往中原、华北、东北地区便捷快速客运主通道和欧亚大陆桥中快速客运通道的重要组成部分,同时兼顾沿线城际及旅游客流运输。速度目标值是项目最重要的一项参数,而各方意见分歧很大,直接影响到项目的推进,为此结合本线功能定位,从路网布局、运量水平及特征、列车开行方案、运行时间、出行时间价值、工程投资、效益和能耗因素等8个方面,对速度250 km/h和350 km/h两个方案进行系统比较,建议采用350 km/h速度目标值方案,目前这一方案已经通过审查部门组织的各阶段审查,并已经进入实施建设当中。