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。     

机场终端区容量利用和流量分配协同优化策略

为充分利用机场终端区系统容量,减少航班延误,协同优化进离场容量利用和流量分配策略．把进离场视为互相影响的两个过程,以机场终端区系统容量为约束,以进离场航班总延误损失最小为目标,建立了容量利用和流量分配优化模型．引入航班延误损失优先级系数作为航空公司协同决策的偏好信息．用遗传算法求解模型．算例结果表明,该策略在充分利用容量和使航班延误损失最少的同时兼顾了航空公司的利益;设计的遗传算法运行稳定．     

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%.      

一河多桥流量分配计算方法

对平原宽滩河流上的一河多桥特殊情况下的流量分配方法进行简要分析 ,给出计算方法 ,以便合理确定一河多桥桥孔位置及合理的桥孔长度。     

铁路货运空重车调整优化模型与算法研究

在铁路运输中，月度货物运输生产计划所规定的运输生产任务及有关技术指标是按每月的日平均数制定的，而运输生产过程由于受各种因素的影响，每日的运输状态均不相同，经常偏离规定标准。为使运输生产控制在正常状态，必须经常分析运输生产指标完成情况，进行车流分布预测，并且根据具体的运输工作条件，调整车辆分布及列车运行，     

基于动态容量的航班进离场流量鲁棒优化分配

为解决机场和定位点动态容量条件下的航班进离场流量优化分配问题,以总航班延误损失为决策依据,建立了绝对鲁棒优化模型、偏差鲁棒优化模型和相对鲁棒优化模型,并用捕食搜索算法,设计了寻找鲁棒最优解的算法流程.以国内某机场数据为例进行仿真验证,结果表明,得到的鲁棒最优解能够根据不同偏好有效规避风险,与该终端区一般容量条件下最优解的航班延误损失相比,偏差鲁棒最优策略和相对鲁棒最优策略下的航班延误损失分别减少了8.2%和7.8%.     

铁路公路客运流量合理分配研究

在分析公路、铁路特点及其影响客流量因素的基础上,提供考虑诸因素的合理吸引的数据模型,给出其解法,最终得到铁路公路各自合理的流量,从而使竞争中的运输方式进行灵敏度分析,把握自己的市场,提出最优的决策.     

基于铁路货运能力的集港集装箱班列组织优化

基于大数据挖掘的方法估算了铁路车站间OD客流,调查分析了铁路乘客对高铁和普铁的选择偏好,确定了高铁开通后普铁线路客运的供需关系与均衡,把普铁线路上的客流转换成相应的旅客列车列数,以此计量客运占用的普铁的通过能力;评估了各普铁路段的总通过能力,基于扣除系数法计算普铁各路段剩余的货运能力,并进一步在普铁线网上根据集装箱进港量确定集装箱班列枢纽站的候选集;将候选枢纽站的班列发车频率作为离散的内生变量,基于现实中的干线公路网络和普铁网络构建枢纽站选址和发班频率优化模型,求解模型,确定集装箱铁路集港服务网络的经济技术指标;以上海港和宁波港及其腹地为案例进行数值分析。计算结果表明：在案例的空间范围内的普铁运输线上,日均通过能力最小为79列,最大为137列;基于普铁各路段剩余的货运能力,计算得出各集装箱班列枢纽站的日均发班频率最小为6列,最大为19列;由计算得到的普铁路段上的流量可以看出,铁路运送到上海港和宁波港的日均集装箱量分别为13 677、12 094 TEU,分别占2个港口日均到达总量的25%和33%,相比目前占比5%~7%有大幅度增加。     

考虑货运方式和客运硬时间窗的地铁客货共车运输优化

鉴于地铁网络在解决大城市居民出行问题上的成功实践,能否利用非高峰时段地铁线路的冗余运力缓解城市交通拥堵和货运压力,成为近年来城市货运领域的一个热点话题。本文研究了一个基于“客货共车”模式的地铁客货协同运输优化问题,特别考虑了货运需求的运输方式约束（即同一货物运输需求将完全通过地铁完成,或完全不依赖地铁）以及客货需求的时间窗约束,其目标是在必须满足乘客需求的情况下,充分利用地铁运力服务货运需求,同时减少货运对乘客的影响以及混合编组的工作量。货运需求的运输方式约束使得该问题被构建成一个非线性整数规划模型。通过线性化技术,将非线性整数规划模型转化为等价的线性整数规划模型,并利用商业求解器CPLEX进行求解。以北京地铁八通线为例的实验结果表明,所提出的方法能够有效解决所关注的问题,同时所得到的协同优化策略能够提高地铁线路的“客货共车”运输效率。为了进一步说明所考虑的问题特点,相关计算结果与已有研究进行了对比,这为地铁货运管理和决策提供了更多参考。     

基于改进遗传算法的航班-登机口分配多目标优化

为提高现代机场的资源利用效率和乘客换乘体验, 研究了多目标航班-登机口分配问题; 在考虑航班类型约束、飞机机体类型约束和转场时间间隔约束的基础上, 以分配在固定登机口的航班数量最多、使用的固定登机口数量最少和乘客换乘紧张度最小为目标函数, 建立了航班-登机口分配的多目标非线性0-1整数规划模型, 并设计了一种改进型基因编码的遗传算法以提高求解效率; 基因个体采用两段式整数编码, 设计了该编码方式到可行解的映射流程, 同时从理论上证明该编码方式可以映射到最优解; 对两段基因编码分别设计了不同的交叉算子和变异算子, 避免产生非可行个体; 为验证算法的有效性, 基于某大规模机场的实际运营数据, 对比了改进型遗传算法与MATLAB内置遗传算法。计算结果表明: 采用改进型遗传算法使得安排在固定登机口的航班数目增大5%, 乘客换乘总紧张度减小3%, 乘客换乘平均紧张度减小32%, 占用的固定登机口数量相同, 安排在固定登机口的乘客数量增大20%, 算法运行时间减小8%, 说明改进型遗传算法性能更好, 可提高登机口的利用效率和乘客的换乘舒适度; 在改进型遗传算法的优化过程中, 航班数量目标和登机口数量目标在130次迭代时寻到最优解, 换乘紧张度目标在400次迭后基本收敛, 且最优结果对应的航班时序合理, 说明该算法的迭代收敛速度快, 优化结果合理。     

高铁快运产品货流分担率计算方法研究

考虑客户对高铁快运产品的选择行为与高铁快运产品供给的相互关系,设计了基于供需匹配的两阶段高铁快运产品货流分担率计算方法.第1阶段考虑客户对高铁快运产品的选择意愿,构建高铁快运产品效用函数,建立考虑货流类型的高铁快运产品货流分担率计算模型,以刻画客户选择行为的差异和货流结构的差异对货流分担率的影响;第2阶段考虑高铁快运产品的供给特征,设计与客户选择效用值相关的货流转移概率的计算方法,并修正第1阶段的货流分担率计算结果.最后,以哈大高铁通道为例,对本文提出的方法进行验证.研究结果表明,考虑供需关系的高铁快运产品分担率计算方法更符合实际.     

铁路货物运输速度和逾期率的调查与分析

市场经济对铁路货物运输的时效性有较高的要求, 根据1 999年对铁路货物运输状况调查抽样的数据, 从管内和直通运输、运价里程、品类及运价号四个方面对铁路货物运输时效性服务水平进行分析评价。针对存在的问题提出了扩大开行快运列车, 强化运输组织, 加强作业管理, 加快信息化进程等对策以提高铁路货物运输的时效性服务水平。     

多运输方式竞争下的铁路快捷货运定价方法

不同运输方式存在运输价格、安全性、时效性和便捷性等方面的差异,这几个 因素决定了货物运输的广义费用.客户总是选择对自身来说广义费用最小的运输方式.快 捷货物运输是铁路近几年开发的货运新品种,在定价方面主要依赖个人经验,缺乏理论 依据.为此,本文研究了多种运输方式竞争下铁路快捷货物运输的动态定价方法,提出用 户广义费用最小化模型和双层规划模型,并通过呼和浩特至北京的货运数据比较了这两 种定价模型对定价及总利润的影响.结果表明,双层规划模型优于广义费用最小化模型.     

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。     

铁路客货运输组织系统特性的比较分析

论文以理论研究为主,运用具体的系统概念和方法对铁路旅客运输组织和货物运输组织两者的系统结构、功能进行了详细的分析和研究。在研究过程中,通过对铁路旅客和货物运输组织系统的特点和本质进行比较,从信息传递和控制等角度提出了两者的基本特性,最后,总结了两者的主要区别和联系。     

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通过考虑国民经济的长期趋势、产业结构、生产布局、运输结构、消费水平等影响铁路集装箱运量的不同因素,选用能够容纳多种影响因素的经济计量方法构建铁路集装箱运量中长期预测模型.根据不同影响因素的特点,将其分别设置为内生变量、外生变量和前期内生变量,形成集装箱运量预测的基本方程组结构.通过对模型的估计和检验(包含整理检验和最终检验)可知,所构建的模型体系误差率较小,具有较高的精度,可用于铁路集装箱运量的预测,为铁路集装箱运输发展规划提供基础数据依据.     

铁路既有线货物运输能力加强策略措施研究

社会经济的快速发展和WTO的加入对铁路货运提出了更多更高的要求,铁路货运能力的严重不足制约经济和现代物流的发展。在货物运输能力含义和影响因素的基础上分析了铁路货运在能力方面所面临的形势和存在的问题,针对问题提出了应采取的措施。     

灵活编组条件下轨道交通客货协同运输方案优化

基于灵活编组运营组织模式特点,综合考虑客流与货流之间的竞争关系,以列车编组类型及列车发车间隔为主要决策变量,以乘客等待时间和运营公司运营成本极小化为目标,构建灵活编组条件下轨道交通客货协同运输方案混合整数线性规划模型,得到系统优化的列车编组方案、运行图和客货协同运输方案。当给定编组类型集合且没有货流输入时,本文所构建模型即可退化为传统的固定编组模式下客流运输优化模型。以北京地铁八通线为例设计数值实验,验证了所提模型的有效性,所有实验均由VB语言调用CPLEX优化软件进行求解。算例结果表明,相较于固定编组模式的单一客流运输,本文方法可在乘客平均等待时间仅增加1.1 min的情况下,降低约41.86%的运营成本,大幅度增加运营收益,更好地实现运输服务质量和运营成本的均衡。     

基于效益机制的分局调度货运日计划优化模型

在效益机制下进行货运日计划优化的目的是，在有限的运输资源条件下，使日计划实现运输效益最大化．在分析车站能力、空车供应、限制口能力和分界口交接等诸多运输约束的基础上，通过对运输约束准确的数学描述，建立了以运输效益最大为目标函数、以运输限制为约束的优化模型。     

基于变权的多目标物流网络货流分配方法

为克服多目标物流网络货流分配问题中加权求和求解方法的主观片面性,在具有固定拓扑结构的物流网络的基础上,建立了以运输线路和物流节点能力为约束条件、以物流成本最小、最长单程运送时间最短以及网络使用率最高为优化目标的多目标物流网络货流分配优化模型,并提出了基于变权的模型求解方法:首先,构建了物流网络变权模型,通过状态变权函数实现变权操作,使变权结果不仅反映了决策者的主观偏好,而且与客观的目标状态值相关联;其次,根据物流网络变权模型计算基于优化目标变权综合的路径状态值,并进行最优路径选择和货流分配;最后,通过算例对优化模型及求解方法进行了验证.