基于约束规划的编组站阶段作业计划优化研究

为了解决编组站阶段作业计划优化模型规模过于庞大、适用性不强、求解方法复杂、算法收敛慢等缺点,通过剖析编组站阶段作业计划优化编制问题的本质,在此基础上建立了一个以车流累积为模型对象、出发车车流来源及解编顺序为决策变量,出发车最多为总目标的约束规划(CP,Constraint Programming)模型.将模型求解分为:利用约束传播得到初始解和利用搜索技术结合约束转播改进初始解两部分,并用约束规划算法引擎(CP Optimizer)实现模型的求解.实验表明,本模型均能在普通PC机上运行20 s左右就能得到最优的方案,符合现场对算法时间及空间复杂度要求.     

考虑时变可靠度的接触网检修计划智能编制方法

针对接触网检修计划人工编制存在效率低、错误多等问题,从状态检修角度出发,利用威布尔分布描述接触网设备可靠度的时变特性,引入役龄回退因子考虑检修作业对接触网可靠度的影响,建立了基于时变可靠度区间的接触网检修计划编制模型,以接触网运行可靠度最大与检修作业路径成本最低为优化目标,利用启发式求解算法对优化模型进行求解.实际算例表明,该方法能实现接触网检修计划的自动编制,可避免接触网设备的过修与欠修.     

维修天窗与列车运行图一体化编制模型

针对维修天窗的开设方式、维修开始时间和维修时长灵活性较高,不同的维修天窗计划对铁路的通过能力、行车组织方式具有不同程度的影响。目前,大多采用分步规划的方法对列车运行图和维修天窗进行编制,并且未涉及维修作业引起的列车运行限速对列车运行图编制的影响问题,导致维修天窗编制质量较低。考虑将维修天窗与列车运行图一体化编制,以求得一个更加合理的维修天窗计划和列车运行图。基于混合整数规划法建立一体化编制模型,考虑双线铁路中维修作业引起的列车运行限速,并以某路网为背景,利用CPLEX求解软件对模型进行验证。     

一种智能调度集中系统列车运行实时调整方法

智能调度集中系统中的列车运行调整业务，要求实时优化列车运行计划晚点时长。以此为目标，提出一种高实时性的列车运行调整业务数据处理方法，并基于不同的运输场景和调度操作，建立了约束规划模型；通过约束规划算法执行可递归检查流程，当列车运行计划状态变量不满足约束条件时，对调度操作进行调整，从而实现模型数据的更新。结合某调度区段的数据，计算采用约束规划模型的列车运行计划晚点时长，并与同等条件下采用整数规划模型的计算结果进行对比，验证了本方法对列车运行计划晚点时长具有较好的实时优化效果。     

铁路空车调配的多阶段策略优化模型研究

铁路空车调配问题是一个比较复杂的问题,目前国内在这方面的研究主要集中在静态宏观均衡调控上,而国外的研究则主要关注于日常调配的动态变化上。本文首先对该问题的国内外研究现状进行了综述,然后从我国铁路生产实际出发深入分析研究空车优化调配的策略和途径。基于空车服务时空网络的构建,采用动态规划方法提出了铁路局(公司)管内空车调配的多阶段策略优化模型。模型考虑了编组计划、列车运行图、技术计划和日班计划的影响,并在目标上谋求空车调配费用最小化。此外,模型实现了铁路局(公司)日常空车调配中排空和配空的综合优化,为空车调整阶段计划的编制提供了理论优化依据。最后,通过数值算例分析,模型的有效性得到证明。     

大秦重载铁路集中修进度图编制的探讨

大秦线集中修进度计划的编制对于集中修施工中的各项施工配合具有重要意义.在说明集中修施工进度表示方法后,利用大秦重载铁路进度图的绘制实例,详细介绍了进度示意图的绘制步骤,可供类似工程参考.     

编组站调度计划随机机会约束规划模型及算法研究

运用随机规划方法,研究列车解编时间随机变动情况下编组站阶段计划的优化编制问题,建立了以压缩车辆中时和减少出发列车晚点时间为目标的随机机会约束规划模型。将模型中的随机机会约束转化为相应等价形式,从而将随机规划模型转化为确定性模型,并提出了一种改进遗传算法对之进行求解。该算法基于列车解编顺序对染色体进行编码,并针对问题的特殊性设计了相应的交叉和变异操作。算例表明,设计的改进遗传算法能够在较短时间内收敛至最优解,编组站阶段计划的随机机会约束规划模型能取得可靠性更高的调度计划,为改进编组站的决策质量提供了一条解决的途径与方法。     

铁路枢纽车流组织的非线性0—1规划模型及算法

分析铁路枢纽车流组织问题的背景，特点及优化目标，给出铁路枢纽车流组织所需的构模参数，梳理与路网联系的车流类型及结构，综合考虑直通，改编，地方车流的作业过程，建立基于铁路枢纽资源约束的非线性0-1规划模型，并将遗传算法应用于该问题的寻优过程。     

动车组高级修计划优化模型及算法研究

动车组高级修耗时较长,当检修作业发生在客流高峰时期,造成客运能力持续紧缺,而提前检修又会造成检修成本增加。基于高级修计划的编制流程与实际约束条件,本文构建了0-1整数规划模型。为方便模型的描述,以每列动车组的运用与检修历史数据为基础生成备选送修时间集合,即送修时间窗。模型以检修规程、用车需求和检修能力限制等实际条件为约束,以损失里程最小为优化目标。设计了相应的粒子群求解策略。最后以上海局的部分动车组为实际背景进行了案例分析。结果显示,与目前普遍采用的人工编制计划相比,本文所述方法可将动车组的损失里程降低21.58%,而且送修计划的质量与编制效率也都有较大幅度的提升。     

基于里程最大化的动车组交路计划优化方法

动车组交路计划是编制动车组运用计划与检修计划的重要基础,对于加强动车组的运营管理具有重要作用。针对动车组交路计划编制的问题,主要在动车组一级检修的里程周期和时间周期的约束下,以动车组运行里程最大化和列车车次接续时间最小化为优化目标,构建了动车组交路计划优化的0-1整数规划模型。在此基础上,设计了交路计划优化编制的算例,并采用Lingo软件对模型进行求解,优化结果验证了模型的有效性。     

铁路行包运输方案编制模型研究

铁路行包运输网络构成的特殊性以及铁路行包运输组织的特定要求,使得当前市场环境下铁路行包运输方案的编制问题日益复杂.针对铁路行包运输的特点,从全局优化角度出发,提出铁路行包运输方案的混合优化编制方法,建立以利润最大为目标的铁路行包运输方案的线性规划模型.模型充分考虑了不同时效要求的行包运输需求,以及在列车运输能力和车站作业能力不足的情况下,列车运输能力在各车站之间和各类需求之间的平衡分配.以中铁快运行包运输网络及实际运营数据进行实例验证,计算结果表明模型较为有效.     

基于货流集中化的铁路专用线布局优化方法研究

铁路专用线对于承接铁路大宗货物运输、支撑货运增量具有重要作用。在阐述铁路专用线网络布局现状的基础上,针对铁路专用线布局较为分散、经营产品相对单一、货运作业效率不高、铁路专用线规划滞后的问题,构建基于货流集中化的铁路专用线布局规划模型,并验证该模型的可行性。研究结果表明,通过构建基于货流集中化的铁路专用线布局规划模型,可实现货流集中,有效降低专用线运输总成本并减少接轨站取送车次数,显著提升铁路专用线作业效率,为优化铁路专用线布局、提升接轨站运输作业效率提供决策依据。     

铁路车站进路选择优化模型及求解算法的研究

铁路车站进路选择是车站运输组织的基础,合理地安排车站内各项作业的运行进路及其排列时机有利于提高运输生产效率,节约生产成本。本文以一般技术站为背景,从数学规划的角度研究车站进路的自动选择方法。通过定义衔接点和承载点,建立了车站网络的描述方法。以作业晚点时间最短以及各进路的总走行时间最短为目标,以避免车站作业的时空交叉、满足作业计划要求为约束构建了车站进路选择的数学规划模型。利用进路选择和进路排列时间的映射关系,把进路选择模型转化成一个等价的0-1整数规划模型。针对模型的非线性特点,以模拟退火算法为基础,提出了适合求解进路选择模型的复合优化算法。通过算例验证了模型的正确性以及求解算法的有效性。     

网络化条件下城际铁路列车开行方案分层优化

网络化背景下,城际铁路列车开行方案生成及优化涉及多方面因素,复杂程度呈指数型变化,是一项极为庞大的系统工程。为快速优化生成网络化条件下城际铁路列车开行方案,将节点重要度概念与网络化条件下城际铁路列车开行方案生成及优化结合,以铁路运输企业效益和直达客流比重的最大化及旅客总出行成本的最小化为目标,建立网络化条件下城际铁路列车开行方案多目标优化模型,并考虑多目标多约束规划问题难以直接求解,采用分层优化思路求解模型。结果表明,列车开行方案的生成和优化得以简化,优化方案与现状实际运行图吻合度较好,模型可在较短迭代周期内生成优化结果,提升城际列车开行方案编制效率,可为高效生成网络化条件下城际铁路列车开行方案、有效指导旅客运输组织方案设计提供一定借鉴参考。     

铁路行包装运计划编制的背包问题改进模型及算法

针对铁路行包运输组织中操作层上的装车计划问题,综合分析了影响行包装运计划优化的相关因素,建立了行包装运计划改进的0-1背包问题模型,并模拟人工编制计划思维过程设计了满意解的启发式算法.     

通辽铁路枢纽扩能改造工程方案研究

根据通辽铁路枢纽的现状,结合枢纽连接各方向线路扩能改造及枢纽在路网上的地位、作用,分析枢纽存在的问题,提出通辽铁路枢纽扩能改造方案,并对枢纽的作业分工进行了进一步的优化,提出编组作业集中通辽南站、客运作业集中通辽站方案。     

蚁群算法在铁路乘务运用计划编制中的应用研究

乘务调度是铁路运输组织的一个重要问题,好的乘务调度计划能够对乘务员进行合理的乘务工作调度,节约铁路运营成本,而乘务调度计划的编制方法决定乘务调度计划的质量.目前,我国铁路方面主要采用手工方式编制乘务调度计划,这种方式编制乘务调度计划效率低,抗扰动能力差,难以满足轮乘制乘务调度计划编制的需求.从蚁群算法和乘务调度计划问题之间的相关性出发,建立该问题的蚁群算法模型;最后,通过计算机实现本文研究的铁路乘务调度计划编制方法,并以京广线的部分数据为例,对论文的方法进行验证.     

普速铁路全天窗作业模式的研究与实践

天窗修是铁路运输组织的重要组成部分,是行车保安全的基础。梳理普速铁路天窗修存在点外上道作业人身安全风险高、组织水平及劳动效率低、天窗综合利用率低、综合成本支出较大等问题,结合天窗修面临的发展趋势,研究提出全天窗组织模式,阐述全天窗的概念、目的和实施思路。对普速铁路推行全天窗作业模式进行可行性分析,经过认真调研和论证,在中国铁路武汉局集团有限公司管内武九线和焦柳线进行试点。通过近1年的探索实践,总结全天窗作业模式的主要做法,对比分析实施前后的效益指标及效果,指出推行全天窗作业模式需要注意的问题。     

技术站单组与分组列车编组计划的协同优化

高质量的列车编组计划是铁路货物运输组织的关键。在既有研究的基础上，考虑车流随机到达的影响，分析固定车组重量和不固定车组重量分组列车的车小时消耗，构建技术站单组列车与分组列车编组计划的协同优化模型。模型旨在同步优化单组列车和分组列车，以使有调车流在途中技术站的中转改编车小时、单组列车的集结车小时以及分组列车在始发站和换挂站的总车小时之和最小。为提高模型的求解效率，运用线性化技术和目标函数有效近似处理将其转化为线性约束二次规划。实验结果表明：与单组列车编组计划和基于传统分步优化方法的综合列车编组计划相比，协同优化模型能够得到更高质量的列车编组计划，有效降低路网车流的总车小时消耗。     

大秦线集中修施工条件下运输组织优化探讨

作为我国重要的煤炭运输大通道，大秦线采用集中修模式对设备进行大中修施工，以实现运输和施工的协调组织。为缓解集中修施工期间运输与施工矛盾，实现运输与施工双赢的目标，针对大秦线集中修施工条件下的运输组织进行探讨，从集中修施工期间大秦线车流组织、施工组织、机车机班及车辆运用等方面，分析大秦线在集中修施工条件下运输组织中存在的难点。并针对以上问题，在优化车流组织模式、科学组织施工、强化调度指挥、完善机车车辆运用等方面，提出补强运输能力的措施，有效保障集中修条件下大秦线运输能力，达到降低集中修施工对运输影响的目的，从而确保大秦线完成运输任务，实现铁路货运增量目标。