基于时间约束的铁路空车调配模型与算法

为弥补现有的调配方法没有考虑排空站重车运输资源的利用率和空车调配的时效性的不足，在传统空车调配数学模型的基础上，提出了基于时问约束的空车调配模型和求解算法．通过合理利用排空站可利用的空车，将空车和重车结合起来优化调配，达到减少空车走行距离的目的．算例分析表明了模型的正确性和算法的合理性．     

铁路空车调配优化模型

随着铁路运输的发展,货物车辆供给不足的问题日益突出.为了在铁路网上合理调配空车,根据空车走行费用及中转过程中时空延迟产生的额外管理费用之和最小的原则,同时考虑铁路的通过能力,建立了铁路空车调配优化模型,并用LINGO语言对模型案例求解.     

优化空车调配问题

首先阐述了车站空车调配问题对编制车站日班工作计划的意义，通过利用卸后空车对配空车问题进行优化研究，给出配空车问题的数学模型。     

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。     

基于滞留费用及时效性的空车调配优化模型

针对我国铁路空车需求量总体上大于供应量,以及时效性考虑不足的现状,考虑到空车(或以重代空的车)过早或过晚到达都会给铁路运输企业带来额外的费用,而且在空车总体供应量大于需求量的前提下,充分考虑车种代用和满足重点货物、重点客户对空车的需求条件。在此基础上,建立在区段空车运输能力约束条件下基于滞留费用及时效性的空车调配综合优化模型。     

铁路空车调配问题的区间线性规划模型及算法

铁路空车调配问题是合理解决空车需求与供应之间的不平衡问题。在借鉴空车调配问题模型已有成果的基础上,围绕空车供应与需求量的不确定性、空车调配的时效性、路段通过能力的限制性3个方面,对区间数运用于空车调配问题加以适应性分析,以空车总走行公里最少和到达时间满足空车需求限定时间可信度加权和最大为目标,提出利用线性区间规划理论解决空车调配问题的模型和算法,并结合算例验证了区间规划的灵活性和简便性,使得空车调整模型符合运输生产实际并具有普遍意义,该模型的采用对路网上空车调整问题将起到很好的借鉴作用。     

重载铁路装车端空车调配优化研究

重载铁路装车端通常为组合列车和单元列车混行,空车调配的结果影响其装出重车列的组合作业。为提升线路能力利用和加速货物运输,基于装车站对到达空车的需求,研究协同装出重车列组合优化的空车调配问题。以最小化空车列到达惩罚、最大化装出重车列组合数及最小化装出重车列组合等待时间为目标,以线路通过能力和技术站技术作业能力等为约束,构建重载铁路装车端空车调配多目标0-1规划模型,并采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行求解。以包神铁路东线空车调配为例进行分析,结果表明,得到的空车调配方案能够使各装车站对到达空车列的惩罚值为0,与传统空车调配方法相比,有效减少了装出重车列的组合等待时间,能够为重载铁路装车端空车调配优化提供参考。     

大型编组站空车调配若干问题研究

抓住地方流为有调中转流服务,确保列车正点出发这个大原则,在分析到达车流、发送货流以及车站现有车辆的基础上,将编组站空车调配问题划分为两个阶段进行研究.首先从运用车数最少,发送吨数最多两项目标出发,考虑车种代用,建立编组站空车调配计划模型.然后用分段的多个"静态"优化问题逼近一个"动态"问题的方法,以压缩作业车在站停留时间,减少空车调移总费用为目标,建立各时段编组站货场、调车场及专用线问的空车调配决策模型.通过一定算法,即可实现用计算机编制拥有大型货场和大量专用线的编组站空车调配计划,以减轻计划人员的劳动强度,辅助车站调度员做好空车调配工作.     

铁路空车调配的多时点优化模型研究

空车调配优化直接影响铁路运用车辆使用效率和市场需求满足的程度.从实时性优化调整角度,通过定义配空弧与装运弧,确立了配空和装运之间的映射关系,从而形成空车调配服务时空网络.在此基础上,综合考虑决策阶段内收益、成本、服务能力等因素,以空车调配收益最大为目标,构建空车调配的多时点优化模型.最后以粤东地区空车调配为案例,对所构建模型进行验证.案例结果表明,所提出的空车调配时空网络构建方法,有助于综合考虑收益、成本和点线能力等因素,以及降低问题的难度,可为空车调整策略提供新的思路.     

铁路空车调整优化模型及其蚁群算法

以理论研究为主,通过对空车调整问题的特点分析,明确了空车数量调配和网络配流是空车调整的两个核心问题;在分析已有模型及对问题进行抽象描述的基础上,建立了空车调整协同优化（EWDCO）模型,并设计了相应的蚁群算法。分析发现,共同径路约束与EWDCO模型是不协调的;通过对定理的证明得出,对流约束不会对EWDCO模型的最优解产生影响,模型可以描述为线性整数规划模型,其实质是带容量约束的最小费用流模型。同时,研究表明ACO对求解空车调整问题具有一定的优势,是一种较为有效的算法。     

路企直通运输空车调配模型及算法研究

路企直通运输这一新的运输组织模式使传统路网空车调配问题具有了新的特征,在借鉴传统空车调配问题模型的基础上,统筹考虑卸空站、装车站、技术站的空车调配数量、路径和时机问题以及技术站始发空车专列的来源,建立基于整个运输过程费用最小化为目标的路企直通运输空车调配模型并分为技术站空车配流和路网空车调配两个问题求解,使得空车调整模型符合运输生产实际并具有普遍意义,以上海铁路局部分战略装车点配空为例加以验证,该模型的采用对路网上空车调整问题将起到很好的借鉴作用。     

关于统一号码制和非号码制货车停留时间计算方法的研究

针对现行铁路货车停留时间采用两种统计方法所存在的问题,提出了统一指标含义、号码制采用按日结算制、非号码制采用批处理统计货物作业车的作业过程、各作业过程的一车平均停留时间改为一次作业平均停留时间等改革该项统计指标的建议.修改后的统计方法使号码制和非号码制两种统计方法得出的货车停留时间有了相同的含义,并能真实、准确地反映车站当日的工作实绩,又减轻了统计人员的作业负担.     

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。     

基于“时间-运费”双成本的铁路空箱调运模型

地区经济发展的不平衡导致了频繁的铁路空箱调运.在详细分析空箱调运流程的基础上,以空箱调运成本最小为目标,建立铁路空箱调运优化模型.其中,调运成本是以空箱调运过程中产生的时间成本和运费构成.所提出的时间成本这一概念是基于若空箱调运时间超过货主忍耐限度,导致货主放弃铁路运输,铁路因而损失了空箱在“空转重”后能给铁路带来的收入,则将这一经济损失归入调运成本中,也就是所谓的时间成本.提出的时间成本在一定程度上间接地体现了货主满意度,同时也在调运优化模型中考虑到了将空箱转变为重箱后所能带来的收益.