重空车流径路及多车种空车调配协同优化模型

依据现有铁路网结构、车流组织特点和车流运行特征,构建基于树型结构的重空车流径路及多车种空车调配协同优化模型.模型以重空车流的总运行费用最小为目标函数,以重车流量平衡、技术站车流不可拆分、区段通过能力限制以及支点空车需求量和供给量平衡为约束条件.以我国东北铁路网为例,对所构建模型的合理性、可行性进行模拟优化试验.结果显示:采用本模型,可以获得重空车流径路方案、空车调配方案,优化了径路上各区段负荷分布;得到的重宅车流径路及多车种空车调配结果符合铁路车流组织的特点,有利于区间通过能力的充分利用和车辆周转时间的压缩.     

基于点-弧、弧-路模型的集装箱循环班列车流组织研究

立足“公转铁”和“散改集”货源,基于集装箱运输需求的变化性和区域的不均衡性,为了实现集装箱和车辆的均衡发展、改善集装箱运输组织模式,从而充分利用铁路运输能力、提升铁路货运服务质量,围绕一种新型集装箱班列组织模式—固定车底循环班列,探讨其开行条件、班列走行径路等问题。以空车总走行距离最小为目标建立集装箱固定车底循环班列车流组织的点-弧模型,以求解循环班列的弧段选用和弧段上分配的箱流量;考虑循环班列的走行径路特点,以空车总运输成本最小为目标建立弧-路模型,以求解循环班列的走行路径和弧段上分配的箱流量。基于20英尺35 t通用箱的市场使用情况,以35 t通用箱的运单数据作为实证研究,设计搜索循环班列可行路径的算法,利用Gurobi求解器求解2种模型,分析求解结果得到了车流组织方案。对比分析2类模型在计算效率和求解结果等方面的区别,验证了模型的有效性。案例结果表明：点-弧模型求解速度快但无法直观得到走行径路和分配结果,弧-路模型对大规模网络的求解效率较低但能直接得到走行径路和分配结果,集装箱循环班列的车流组织方案可根据运输需求的空间分布和运输组织的复杂性进行调整,以提升运输效率。本研究成果能够...     

铁路网车流径路优化模型及算法研究

分析目前铁路网车流径路存在的问题,提出路网车流径路综合最优的含义,对路网进行数学描述;分别以运输时间最少、运输距离最短、运输成本最低为目标建立多目标0-1规划模型;采用线性加权和法将多目标0-1规划转化为单目标问题进行求解,利用专家打分法获得合理的权系数,设计并采用阻尼系数法约束线路能力,在此条件下对路网车流径路模型及算法进行分析,提出求解的方法步骤;最后运用本文模型和算法,以我国铁路网为背景,通过改变阻尼系数调整线路流量,实现宝中线和宝兰线的车流径路调整,验证了本文模型及算法的有效性。     

基于点-弧结构的路网单组列车编组计划优化线性0-1规划模型

合理编制和执行货物列车编组计划,是提高铁路网车流组织效率和运输服务质量的重要保证.研究路网单组列车编组计划优化问题,基于多商品网络流点-弧模型的建模框架,设置每支列流的径路选择和每支车流的改编决策都为0-1变量.以列车集结耗费和车流改编耗费总和最小为目标,考虑车站改编能力和调车线数约束,引入辅助变量和线性约束刻画接续归...     

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。     

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。     

基于多商品流和虚拟弧的铁路车流分配点-弧、弧-路模型研究

重点研究铁路车流分配过程中的不可行流问题。采用设置虚拟弧的方式定位和计算不可行流,引入多商品流的概念,分别构建了基于多商品流和虚拟弧的车流分配点-弧、弧-路模型。二者均以广义运输费用最少为目标,利用弧段阻尼系数调节不同车流的运输成本,同时考虑了弧段的能力约束和不可行流的惩罚费用。此外,弧-路模型还将合理绕行率纳入约束体系。两类模型在决策变量和虚拟弧的设定原理上有所不同。通过分析对比得知,点-弧模型适用于精确测算不可行流总量,弧-路模型适用于直观确定不可行OD。最后,设计空车调配算例并利用LINGO软件实现了两类模型的求解,验证了模型的合理性和有效性,归纳得出相关结论。     

基于树形结构的铁路车流径路优化模型

铁路车流具有独特的运行特征,在铁路支点路网上车流的运行径路具有树形结构。本文基于该特点提出一个基于树形结构的铁路车流径路优化改进模型。模型以路网上车流的广义里程成本最小化为目标,以车流径路的树形结构约束、车流强度守恒以及路段通过能力限制等为约束条件,并且在MATLAB平台上用IBM ILOG CPLEX软件对模型进行求解。通过与已有的车流径路优化模型进行对比,验证了模型的有效性。     

基于物流成本的装车地车流组织优化模型研究

从物流系统的角度建立费用优化目标体系研究装车地车流组织优化问题.针对装车地车流组织方式的划分引入三重0-1决策变量,深入解析装车地不同车流组织方式下铁路运输企业的车流组织费用以及发货方与收货方的库存成本;在装卸车能力与车流组织唯一性约束下,构建货物供需均衡连续情况下的基于物流成本的装车地车流组织非线性0-1整数规划模型.模型以实现铁路企业、发货方与收货方三者所构成的物流系统的成本最小化为目标,使装车地车流组织更加符合三方合作共赢的发展趋势;经过非线性约束的线性化处理获得装车地车流组织线性0-1整数规划模型,大幅度降低该问题的优化求解难度.最后,以胶济线黄岛装车站为例,利用优化软件模拟求解,得出较理想的车流组织方案,验证模型的合理性与有效性.     

论铁路车流径路的数学问题

归纳铁路车流径路制定过程中和自动化系统中应用车流径路的数学问题。分别讨论容量无限制交通分配方法数学模型和容量限制交通分配方法数学模型。结合铁路运输管理实际给出适合于铁路管理方式的车流径路制定参照模型及其算法。针对各种运输管理类自动化系统中普遍涉及的车流径路求解方法给出详细数学模型与算法。     

路网车流径路选择随机相关机会规划模型及其混合遗传算法

研究随机环境下车流径路的选择问题,首先给出路网车流径路方案可靠性的定义,并在此基础上建立随机环境下车流径路选择问题的随机相关机会多目标规划模型。模型考虑了车流具有不同权重的情况,目标为极大化车流径路方案的可靠性及极小化期望总费用。用C＋＋语言编写K短路算法,并在Visual Studio 6.0上基于该算法开发了软件,用于计算网络上任意两点之间的K短路。以该软件计算出的K短路作为节点间的可选径路集,提出一种基于随机模拟的混合遗传算法。算例表明,在不同交叉和变异概率的条件下算法均可在给定进化代数内收敛至相同的最优解,有较强的适应性。     

编制机车周转图的优化模型

指派问题算法模型和最小费用最大流模型是机车周转图优化的基本算法和模型,对解决部分双机牵引情况下的机车运用优化问题,具有一定的局限性。通过建立线性整数规划模型,可以解决铁路现场出现的列车运行图成对或不成对,列车单机牵引、全部双机牵引或部分双机牵引等多种情况下的机车周转方案的优化问题。为了简化求解过程,提高模型的实用性,在保持通用性的前提下,先后将整数规划模型转化为最小费用循环流和最小费用给定流模型。实际应用表明,最小费用给定流模型除了以上多种情况外,还可以解决客货分别勾画机车交路的优化运用问题。由于最小费用给定流模型具有很强的通用性,简化了程序设计工作,应用该模型并结合铁路实际情况开发的软件已在乌鲁木齐铁路局经过现场测试,使用情况良好。     

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。     

铁路调度区域内货物列车出发计划动态全局优化

为实现调度区域内货物列车出发计划的全局最优,提出1种基于车流不确定性的动态优化方法。影响货物列车出发计划的不确定性因素主要有事故、晚点、扣修等,将其中不确定性因素进行量化处理,并当作随机变量。以调度区域内货车中转停留时间最小为目标函数,以网络车流平衡、节点车流守恒、满轴限制、运到期限作为基本约束条件,以计划兑现率要求作为动态约束条件,建立制定列车出发计划的动态优化模型。利用确定性等价类将模型转化为确定性线性规划模型,采用编制的线性规划软件求解。通过算例证明该方法可以得到优化结果。分析计算结果可知:车流的不确定性会导致中时增大;计划兑现率要求越高,计划最后的执行指标就越差;考虑运到期限要求,会导致中时增大。     

无缝换乘条件下城市轨道交通网络客流分配模型及算法

结合国内城市轨道交通无缝换乘的运营特点,充分考虑了影响城市轨道交通网络客流分配的主要因素（包括出行时间和换乘次数）,以及城市轨道交通网络的特有属性,构造城市轨道交通网络的广义费用函数,并分析乘客在城市轨道交通网络中的路径选择行为。在此基础上,基于随机用户平衡原则提出城市轨道交通网络客流分配问题的数学优化模型,在模型的求解中,分析目前常用的有效路径搜索方法并设计了基于图的深度优先搜索算法,以得出符合现实的有效路径集合,并给出求解配流模型的连续平均算法。最后通过北京市轨道交通网络的数据对模型和算法进行验证。     

复杂交路条件下的城市轨道交通客流分配研究

城市轨道交通客流分配的关键在于确定乘客的换乘方案,而乘客的换乘不仅受线网的影响,还受到各条线路运行交路的影响。以分析复杂运行交路对旅客换乘影响为基础,阐述根据轨道交通线网和运行交路构建乘客换乘网络的方法,利用该网络可直观地表达乘客的换乘情况,且网络中不含节点费用,方便了客流分配相关量的计算。在分析换乘网络弧的阻抗计算方法的基础上,建立城市轨道交通客流平衡分配模型,并对模型进行简要分析,最后通过实例求解,检验该客流分配方法的有效性。     

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。     

基于换乘网络的城市轨道交通客流分配模型

城市轨道交通客流分配需要考虑乘客换乘的影响。为了直观表达乘客的换乘方案,方便换乘阻抗的计算,阐述了城市轨道交通换乘网络的构建方法,在分析换乘网络弧的阻抗计算方法的基础上,建立了城市轨道交通客流均衡分配模型。分析说明了该模型与公路交通分配模型具有相同的形式,因此可利用公路交通流分配算法进行求解。最后,通过实例验证了的该客流分配方法的有效性。     

铁路技术站车流推算模型和算法

分析技术站调度员推算车流的思维过程。把车流推算问题看作商品交易行为,提出车流资源在编入出发列车时的虚拟价格概念及其确定方法,用来控制车流资源在车站的停留时间。提出不同等级出发列车的收益函数概念和确定原则,以保证等级高的出发列车可以优先被编入车流。以收益最大为目标,保证计划要求固定编组的列车可以满轴正点发车,以此构造出计算机自动配流的计算模型。对配流搜索空间进行预处理,设计有针对性的遗传算子、操作规则和染色体表示方法,应用遗传算法求解模型,得到满意解。