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.     

区段管内车流组织优化方法

合理的区段管内车流组织是提高铁路车流组织水平、设施运用效率和区间通过能力等的重要保证。通过分析影响车流组织的因素，合理地描述了区段管内车流组织的费用，建立了以集结车小时、停留车小时和停站次数最小化的优化模型，并给出一种优化求解算法。实际运用表明，优化模型优化运算效率高，求解的列车开行方案令人满意。     

基于车流量波动的列车编组计划与车流径路综合优化

在铁路日常运输组织中,存在大量的不确定因素,考虑这些因素对车流组织工作的影响至关重要.在列车编组计划优化中,考虑车流量的波动性,假设其服从一定的概率分布,根据事先给定的置信水平,按照机会约束规划理论,考虑车站和线路能力限制等约束,以车流集结总消耗、改编额外总消耗和总走行消耗之和最小为优化目标,建立基于车流量波动的列车编组计划与车流径路综合优化模型,设计基于随机模拟的改进分枝定界法对模型进行求解.研究表明:考虑车流量波动情况下的列车编组计划最优方案鲁棒性较强,而且随机参数的模拟规模越大,最优方案的稳定性越好.     

放射形专用线取送车模型及算法

为了解决放射形专用线取送作业的合理取送顺序、取送时机和取送次数问题,用定性与定量相结合的方法,建立了取送车模型,设计了求解模型的蚁群遗传算法.模型及其算法适用于求解多种到发车流形式的放射形专用线取送车问题,并可自适应地生成各种取送作业组织方式,实现了取送方案的整体最优,克服了固定取送作业方式的缺陷.算例仿真结果表明,取送次数从传统方法的30次减少到18次,减小了作业车的总车小时消耗.     

重载运输战略装车域车流组合方案优化

为研究铁路重载运输装车端车流组织优化问题,首先分析了基于重载运输的战略装车域车流组织过程,将其按货源供给水平及运输组织方式划分为战略装车点、装车区及装车域3个层次,根据装车域车流以单元式重载列车和组合式重载列车进行组织的特征,以组合列车总组合时间最小化为目标,考虑年目标运量、线路能力、装车点(区)装车能力等约束条件,引入组合映射关系式表示组合站的车流接续关系,构建了符合我国重载线路装车域车流组织特征的车流组合方案优化模型,并设计了启发式算法进行求解.算例结果表明:根据论文提出的优化方法,可获得3种等价的组合方案,其中算例优化方案2与现场车流组织方案相符,其余两种等价组织方案的组合内容不同,但总时间消耗相同.      

关于固定车组重量的分组列车车小时消耗的计算

本文全面分析了固定车组重量的分组列车在列车编成站和车组换挂站的车小时消耗,导出了有关的计算公式。     

双向编组站静态配流的优化

定义了配流时间间隔和有效交换配流列车等概念．建立了双向编组站静态配流的双层多目标决策模型,目标函数包括排除与编组去向不符以及接续时间不够的车流形成的总代价、车辆在站总停留时间和交换车数量,用禁忌搜索策略和配流网络相结合的算法求解,算例证明,通过调整到达列车的接人场,可找出有效配流方案,从而实现双向编组站两个解编系统的配流优化,使除摘挂列车外的所有出发列车满轴和正点发车。     

区段管内车流组织的优化

以京广线韶关—江村段为例，分析了区段管内车流组织的现状及问题，提出了组织这类车流的一种新的方法，即将其编入直通摘挂列车。计算了优化方案的车小时节省及其经济效益。为协调各技术站的能力负荷，加速车辆周转，提供了区段管内车流组织的新方法。     

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.      

考虑换重条件的重载直达车流组织研究

对于煤炭、矿产等大宗货物的装车地而言,在车流组织方向上,重载线路与非重载线路的交织共存使得装车地重载车流的组织形式更加多样,其优化的方法也不同于一般的装车地直达优化。本文首先分析了车流从装车地编发的各种组合方案,以及它们在重载运输系统中的费用消耗,然后针对列车在重载线路端点换重的情况,建立了装车地重载直达列车开行方案的0-1非线性规划模型。鉴于该模型变量多、规模庞大,用传统数学方法难以求解,本文设计了基于遗传算法的求解方法。结果表明,该算法具有较好的寻优能力,是解决装车地直达重载运输优化问题的有效算法。     

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.     

Study on the Organization Model of Wagon Flows in Railway Terminal

Railway terminal is an important part of railway network. Transport organization of railway terminal is the key of the railway transport organization. Moreover, the organization of transport work is based on the organization of wagon flows in the railway terminal. Because of the great amounts of equipment and a large number of train operations, the study on railway terminal transport organization is mostly focused on a marshalling station in railway terminal or a part of it. Systematic study taking railway terminal as a whole is very few. In this paper, the organization of wagon flows in a railway terminal is analyzed and a wagon flow model in a railway terminal is established. The main principles of organization of local trains are also presented.     

局部应变法敞车侧板模态测试及结构改进

通过某车体侧板结构的模态试验,基于局部应变法测定了侧板的固有频率和振型,通过两种试验结果的相互验证,表明在23.389 Hz频率下,车体侧板的两端,出现了局部二阶振型,局部应变明显增加,在接近该频率的激扰下,存在共振带.通过改进侧板结构刚度,对改进后的新结构按相同的试验方法进行了测试和分析,局部应变明显减小,共振现象消失,证明新设计的侧板结构更合理有效.     

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编组站是铁路技术作业的基层生产单位，在车流组织中起着关键作用。由于编组站建设或改造投资巨大，因此有必要对其站型选择进行慎重考虑。实际运转作业中，单向系统与双向系统各有优缺点，同时，编组站的布置还要受到很多技术因素的制约，因而，仅仅依靠简单的定性对比分析来确定站型显然是不切实际的，要解决这一问题必须进行定量比对研究，构建站型选择的量化标准。基于以上分析，本文首先着眼于确定单双向系统选择的技术条件，并以此为基础，定量研究反向改编列车对单向系统及折角车流对双向系统各自的影响，从车流结构角度得出影响选择的技术因素。在上述研究基础上，以单向三级三场和双向三级六场为代表，构建能力约束条件下的典型单双向系统的择优比对模型，并通过徐州北编组站进行实例验证，从中看出，从车流结构入手，根据各种车流在编组站所消耗总费用的高低来进行站型选择不仅切实有效，而且经济科学，同时，这也为全面定位编组站的规模和布局提供了一种科学有效的决策手段。     

铁路车站空车调配优化模型设计

空车调配是铁路车站运输组织工作的重要内容。参考传统运输问题模型,结合车种代用、分阶段实施、重点任务优先完成、摘挂作业机车消耗等实际问题,首先提出车站空车调配的确定性数学模型,然后考虑车流推算数据与实际生产之间的误差,综合目标函数与作业点空车供应量的不确定性,建立车站空车调配的模糊规划模型,提出模型求解的思路与方法。     

交通量预测的支持向量机回归法

针对目前交通量预测中所广泛采用的基于经验风险最小化的BP网络易于陷入局部最优解等缺点．一种新的预测方法——基于结构风险最小化的SVMR交通量预测模型经实践证明能够较好地解决道路交通量预测问题。     

基于鲁棒接续时间的铁路空车调运优化

空车调运是铁路运输的关键环节，其方案具有一定的鲁棒性，可以避免车站技术作业时间以及站间旅行时间等不确定因素对调运方案实施的影响. 基于固定的车站技术作业时间和站间旅行时间，提出了空车供应站到达列车与发出列车、空车供应站发出列车与空车需求站发出列车间的空车接续时间关系判别方法. 以空车调运收益最大化为目标，建立了确定情形下考虑车种替代的空车调运模型，在此基础上，引入波动率描述车站技术作业时间和站间旅行时间的不确定性，并通过设置波动下限调整模型的鲁棒性，建立了不确定情形下的空车调运鲁棒优化模型；结合模型性质，以车流关系变化为依据，设计了鲁棒优化模型的快速求解算法，将非线性优化问题转化为易求解的鲁棒等价模型. 结果表明:求得的空车调运方案可以得出列车间的空车配流和车种替代情况，不确定因素的波动率和波动下限会影响空车调运方案的效益值，绝对鲁棒下站间旅行时间、供应站技术作业时间和需求站技术作业时间3个不确定因素导致方案效益值较确定模型分别下降了16.2%、12.1%和28.1%.      

铁路局请求车审批优化

建立了求解铁路局范围内请求车审批优化的数学模型和与此模型对应的网络图，将铁路请求车审批优化问题转换为求解最小费用最大流问题．给出了求解此模型的数值算法，并对实际应用中的一些问题提出了解决方案．根据该模型和算法开发的软件已在广州铁路局成功应用。