编组站智能调度系统阶段计划优化模型及算法研究

构造编组站智能调度系统阶段计划的混合0-1线性规划模型。该模型体现出编组站列车解体、配流、编组及到发线运用计划。鉴于模型的NPC属性,将模型分解为相应4个关联的子问题,进而提出了以列车配流为主线,通过构造局部区域优化问题实现解体、编组方案优化的高效启发式算法。     

放宽条件定点集结模式下编组站车列解体顺序优化研究

定点集结是一种高效率的集结方式,有利于运输质量的提高,其解体顺序的确定是阶段计划的关键问题,优化解体顺序可以有效节约中时,组流上线。本文比较定点集结模式与定编集结模式的优缺点及适用性,进一步分析放宽条件定点集结模式对于解体顺序优化的影响,建立放宽条件定点集结模式下的解体顺序优化模型,模型利用编组站能力、作业时间标准、最小编成辆数等作为限定条件,以有调中时最短作为目标函数进行车流推算,并采用遗传算法得到满足条件的最优解体顺序。以丰台西编组站上行系统为例进行模型的实际应用,验证了模型的有效性。     

编组站阶段计划解编作业优化模型及算法

考虑编组站解编调机运用计划与列车出发计划的综合协调问题，建立阶段计划解民车流推算优化混合０－１规划模型，并给出模型的启发式分解算法。经实例验算证明算法的可靠、有效性。从而为阶段计划的计算机编制提供了一个优化决策基础。     

编组站阶段计划自动编制的数学模型及算法

根据编组站实际作业流程，将阶段计划自动编制问题分解为配流计划、解体／编组计划、到发线运用计划3个自动编制子问题。分别建立数学模型并求解。配流计划模型是在满足列车编组要求的前提下，以中转车组在编组站的总停留时间最少为目标，确定出发列车从站存车以及本阶段到达列车中所获得的车流来源。解体／编组计划模型是在车组配流完成后，以晚点列车总数量最少为臼铄，确定列车的解体／编组次序。到发线运用计划模型是在当前股道的配置条件下，以能够完成接发列车数量最多为目标，合理安排图定列车的接发。通过将3个模型合理地衔接．实现编组站阶段计划的自动编制。采用所提出的3个模型建立的编组站计算机辅助决策支持系统，目前已在乌鲁木齐西站实施应用。     

编组站列车解体方案的计数方法

在分析编组站作业的基础上，建立解体距离、解体区间等概念，分别导出计算公式，然后应用组合数学理论确立不同条件下列车解体方案数的计算方法，并给出解体方案的构造方法，从而为列车解体顺序的优化奠定可靠基础。     

高速铁路动车组运用的研究

首先将空车调拨引入动车组运用过程，建立了考虑空车调拨条件下动车组周转优化模型。并根据模型的求解思路，给出优化编制动车组运用计划，以及列车运行计划变更时调整动车组运用计划，确定备用动车组数量的计算机模拟方法。在此基础上，利用已开发的模拟软件系统，以京沪高速铁路为背景，对高速动车组运用问题进行综合模拟实验，获得一些有价值的研究结论。     

基于多旅行商问题的接触网检修计划自动编制方法

为实现接触网检修计划的自动生成及优化，提出一种基于多旅行商问题的接触网检修计划自动编制方法，通过优化接触网检修作业车的检修路径，从而减少作业车出动次数、降低维修成本，并设计针对该模型的粒子群优化求解算法，给出了具体的求解流程。通过具体算例，对比了优化前后检修方案的路径差异，验证了编制模型的有效性和可行性。     

制定列车编组计划的人工神经网络方法

对直线方向单组列车编组计划问题通过设置0－1变量，建立了优化了优化列车编组计划规模较小的0－1线性规划模型和0－1二次规划模型，并将所建立的0－1二交规划模型转化为Hopfield人工神经网络模型，利用人工神经网络算法和模拟退火算法求解大量的实例，得到的结果精确度较高。     

单线铁路列车运行调整计算机辅助决策系统研究

列车运行调整计算机辅助决策系统，是铁路行车调度指挥自动化系统的关键环节。本文构造了单线铁路列车运行调整的混合０－１线性优化模型，该模型较好地体现了列车运行计划调整、机车交路调整和车站到发线利用的协调与配合。鉴于列车运行计划调整为ＮＰＣ问题，结合问题的实际背景，提出了一种有效的大系统分解算法－动态区域局部优化算法。该算法应用分枝定界法实现局部问题的优化。讨论了同向列车越行优化问题，并给出了同向列车越     

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。     

基于列生成算法的动车组检修计划优化

基于动车组运用维修规程的特点,研究动车组检修计划的优化问题。构建动车组交路段和动车组检修基地相互关系的接续网络,刻画动车组担当交路段、进行检修、等待检修3种状态。进一步考虑交路段覆盖约束、检修弧能力约束和路径数量约束,以动车组可行运用计划为决策变量,以待检动车组检修前的累计运行里程最大化为目标函数,建立动车组检修计划优化模型。针对优化模型的决策变量数远远大于约束条件数量的特点,设计将列生成算法嵌入分枝定界算法的分枝定价求解算法。以广深线14列动车组的交路计划为例,采用给出的模型和算法进行动车组检修计划优化。结果表明:优化的动车组检修计划提高了动车组运用效率;只有当检修能力和备用车数量匹配时,才会使动车组得到充分的利用。     

装车地直达列车编组计划的优化模型

本文主要讨论了装车地直达列车编组计划的优化问题，在充分分析组织始发直达列车的必要条件及参数选择基础上，构造了装车地编组计划的非线性０－１规划模型，与现有工作相比，该模型更全面地描述了始发车流的各种组合开行方案，从而避免丢失更好的始发直达方案，此外，文中还给出了模型的复杂性分析及构模实例。     

对铁路编组站车流配流问题的探索

在运输量上升，编组站解体、编组能力日益紧张的情况下，探讨改进、优化运输组织方式，运用管理运筹学的“运输问题”理论，研究到发车流的合理配流，阶段计划合理安排解编顺序，压缩货车中时，提高运输效益。     

具有非线性改编费用的列车编组计划优化

研究改编参数随改编负荷变化情况下的技术站直达列车编组计划优化问题。首先，分析了有调中转车辆的费用构成，探讨该参数随改编负荷变化的特征。其次，构造了在此类参数条件下的编组计划数学规划模型。此外，还研究了改编参数由非线性向线性过渡情况下模型的退化形式。文末给出了直线上五个支点站的构模实例。     

车底数最小化的动车组交路计划优化

基于现场生产需求,研究动车组交路计划优化问题。首先,界定动车组交路定义,分别以交路数最少、列车接续时间最短和车底数最少作为优化方向,分析3种目标下交路计划优化的不同效果,以及动车组交路计划的限制条件;然后,以所有动车组交路所需车底数最少为主要目标、以交路总时间最短为次要目标,考虑列车接续和动车组检修等约束条件,构建车底数最小化的动车组交路计划优化模型;最后,对整数非线性规划模型进行线性化处理,并依托上海局实际列车数据,对模型开展案例研究。结果表明：该模型可灵活转换优化目标,具有较好的灵活性和通用性;相比人工交路计划,该模型得到的优化计划减少车底数1列,缩短交路总时间420min;通过模型参数的灵敏度分析验证不同优化目标间的分歧性,并得出3条交路计划优化建议分别是,在保障动车组设备安全的前提下延长检修周期、提高车站作业效率并缩短动车组在站停留时间和压缩检修作业时间。     

基于解体顺序的编组站到解作业计划自动化编制研究

以阶段内正点出发列车数最多为目标,构建考虑列车解体顺序和配流问题的广义动态配流问题模型;设计按照先到先服务的原则和贪婪思想为每一列车分配车流的启发式算法,并确定到解列车的解体顺序。在解体顺序的基础上,运用已编制好的编组站到解作业计划自动化编制系统确定到解列车到发线和调机运用。研究结果表明:构建的模型和编制的系统较好地实现编组站到解作业计划的自动编制,能为编组站实际工作中作业安排提供决策支持。     

基于不同检修能力的动车组运用计划研究

以动车组接续时间、接续地点、动车组定检里程、检修点分级检修能力为约束条件,以需要的动车组数量最少和动车组总检修时间最小为目标函数,建立动车组运用计划优化模型,用改进的蚂蚁算法进行求解。以京津城际铁路为例的计算结果表明,采用给出的模型和算法能够得到优化的动车组运用计划,并能够确定检修点的分级检修能力。     

机车乘务员运用计划的优化编制

乘务员运用计划是运输组织基本计划之一。其优化问题是大规模组合优化问题，被证明是ＮＰ完全问题。本文利用Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ方法（ＳＥ法）和模糊数学手段对乘务员运用计划的优化编制进行研究，并进行实例测算，得到较好效果。     

编组站列车解体方案与编组方案的协调优化研究

编组站列车解体方案与编组方案的协调是阶段计划配流优化的关键,配流方案作为解体方案和编组方案的函数,只有当二者确定后,才能实现列车的配流.分析到达列车的最早可能解体时刻和不同调机作业方式下出发列车的最晚必须开始编组时刻的计算方法.通过定义特征点、时间调整格等概念,可以固定出发列车的解体特征,从而简化编组顺序的调整环节,减少计算量.以先编组出发列车的单个配流方案为主线,采用编组解体双向配流策略,找出合理编组顺序的有效匹配解体方案.根据解体特征和解体序号矩阵,提出解编方案协调优化算法,实例证明该算法可以缩小编组站配流问题的规模,从而快速得出优化配流方案.     

高速铁路接触网系统风险评估与维修计划优化

针对当前高速铁路接触网系统在维修管理中未将供电设备运行可靠性与故障损失综合考虑的问题,采用系统故障Petri网计算模型,结合不同故障损失等级划分,构建高速铁路接触网系统风险评估模型。以维修费用最小为目标,以风险损失和维修资源限制为约束条件,引入役龄回退因子,提出高速铁路接触网系统维修计划优化模型。应用混合粒子群算法,设计优化计算程序,给出求解维修计划优化模型的方法和步骤。实例分析表明,上述维修计划模型的工程应用将在维持接触网系统较高可靠性的同时有效控制故障失效风险。