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.     

铁路车流径路优化算法的研究

建立了一种求解车流径路的启发式算法，目标函数是消耗的总车辆公里数最小，约束条件为区段能力和车流共同径路，以现行铁道部使用的“全国铁路环状径路图”为基本路网结构，点间车流和区段能力亦以现行运营的实际数据为依据，进行了车流径路计算。     

货物列车编组计划网络模型的建立及算法

阐述了货物列车编组计划编制的复杂性。车流径路和编组方案统一起来进行优化，会得到更加精确和合理的结果。将货物列车编组计划问题转变为网络计算问题来处理，给出了数学模型，其目标是使铁路范围内的车流总费用最小，并且探讨了该模型的算法。     

列车编组计划车流去向可视化划分的方法

针对列车编组计划中车流方向划分问题，提出了一种以矢量化的货运站示意图为基础的可视化处理方法，同时，对这种方法中的数据提取、精度调整以及计算机算法等问题进行了重点研究，羊铁集团调度系统中的应用表明该方法具有良好的性能。     

铁路车流组织问题优化

车流组织是铁路运输中极其重要的问题,合理的车流组织会在很大程度上提高铁路部门的效率,节约经济成本,更好地满足铁路部门和消费者各个方面的需要。对现有的车流组织方法进行分析,指出该方法中存在的问题,并以装车地车流组织为例分析现有方法的不足,从列车编组、车流径路等几个方面给出优化方法,可以提高车流组织效率并改进车流组织现状。     

铁路网重空车流径路整体优化模型

基于我国铁路车流径路呈树形结构的特点,将分车种的空车调配纳入车流径路的优化体系,同时在满足点线能力限制的前提下,以重空车流整体走行费用最小为目标,构建了车流运行径路的优化模型,并在此基础上,考虑到空车调配过程中的车种代用因素,对模型进行扩展,描述了铁路网重空车流的分配方案．最后,以我国东北部分区域路网为案例背景,通过优化求解,获得了满意的车流径路方案和空车调配轮廓方案,从而验证了模型的合理性和有效性．     

直线方向列车编组计划有利去向模型及其多项式算法

基于车站的当前状态，以满足限定编组去向数为目标，对直线方向列车编组计划总是进行了分析，建立了一寻找有利编组去向的数学模型，并根据模型自身的特点，设计出一复杂度为Ｏｎ＾５）的多项式算法，同时剖析了该算法的若干特性，并举例演示计算。     

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%.      

车流组号算法

依据重车的到站来确定其所属出发车流组号是技术站的基础工作.基于数据结构的基本原理,提出了依靠车流最短径路链段用枝端相接的多杈树来划分技术站车流组号范围的数学模型,利用有分段终止条件的遍历方法解决了算法问题.在这一基础上,提出了组号范围的数据库存储和组号图的图示方法,为计算结果的程序应用和查找提供了条件.     

铁路枢纽内班列车流的组织优化研究

优化枢纽内班列车流的组织是提升班列组织效率的重要途径.基于班列作业时 间,反推可能的运输服务,构建枢纽内班列车流组织服务网络.通过将不同联弧能力进行 差异化设置,使其满足货运需求总量约束及班列组织对不同品类货物运量的要求.以运输 服务组织总费用最小为目标,构建铁路枢纽内班列车流组织的混合整数规划模型.该模型 在铁路运能逐步释放和提升的背景下,以满足枢纽内班列开行所要求的基本车流为约 束,而弱化了班列车流组织过程中区段和站点作业能力约束.最后通过算例验证了模型的 可行性和有效性.     

日常动态货物列车开行方案优化研究

为使铁路行车组织符合日常货流动态变化,本文提出编制日常动态货物列车开行方案,以确定货物列车开行的始发终到站、开行数量、编组内容和开行时段.基于编组计划、运行图等基本运输计划构建列车时空网络,以车流走行费用,列车运营费用,车流延误费用之和最小为目标;考虑车流径路唯一,节点流量平衡,列车开行数量,车流中转时间等约束,构建整数规划模型.为提升算法的求解效率,增加解的个体数目实现算法的并行性,引入多邻域移动准则,设计改进的模拟退火算法进行求解.以蒙华铁路实际数据进行案例分析,结果证明了本文模型和算法的有效性.     

日常动态货物列车开行方案优化研究

为使铁路行车组织符合日常货流动态变化,本文提出编制日常动态货物列车开行方案,以确定货物列车开行的始发终到站、开行数量、编组内容和开行时段.基于编组计划、运行图等基本运输计划构建列车时空网络,以车流走行费用,列车运营费用,车流延误费用之和最小为目标;考虑车流径路唯一,节点流量平衡,列车开行数量,车流中转时间等约束,构建整数规划模型.为提升算法的求解效率,增加解的个体数目实现算法的并行性,引入多邻域移动准则,设计改进的模拟退火算法进行求解.以蒙华铁路实际数据进行案例分析,结果证明了本文模型和算法的有效性.     

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重载铁路集疏运调度系统车流组织优化问题涉及到空车与重车的协同优化,只有将二者结合才能够制定完整的车流组织方案.论文首先通过分析系统空重车流组织特征,以车辆周转时间最小为目标,建立基于企业需求与铁路供给的车流综合优化模型.其次以目标函数为抗体,约束条件为抗原,构建基于信息熵的亲和度表示方式,利用免疫克隆算法求解集疏运系统车流组织方案.在求解的过程中,利用免疫克隆算子实现繁殖,通过抗体浓度对种群规模进行控制,防止早熟收敛.最后仿真结果表明,与遗传算法和粒子群算法相比,本文算法的平均搜索时间减少了25%、49%.     

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。     

基于状态矩阵的铁路枢纽列流图编制方法

针对铁路枢纽网络结构复杂、列流图绘制工作难度大的特点,研究铁路枢纽列流图的自动编制算法. 根据铁路枢纽内车站连接方向多,列流线在站内交错衔接疏解困难的特点,为车站接入点引入状态矩阵,利用状态变量记录列流线在车站区域的分布状态. 以列车类型作为一级排序,相同类型按列流径路从长到短的次序铺画列流线,借助指示线段实现列流量的标注. 采用所提算法开发了枢纽列流图编制软件,基于枢纽网络图和列车流矩阵,通过人机交互定义车站及连接线布局,实现列流线的快速编制与信息标注. 通过实例证明了算法的有效性和可行性.     

基于状态矩阵的铁路枢纽列流图编制方法

针对铁路枢纽网络结构复杂、列流图绘制工作难度大的特点，研究铁路枢纽列流图的自动编制算法. 根据铁路枢纽内车站连接方向多，列流线在站内交错衔接疏解困难的特点，为车站接入点引入状态矩阵，利用状态变量记录列流线在车站区域的分布状态. 以列车类型作为一级排序，相同类型按列流径路从长到短的次序铺画列流线，借助指示线段实现列流量的标注. 采用所提算法开发了枢纽列流图编制软件，基于枢纽网络图和列车流矩阵，通过人机交互定义车站及连接线布局，实现列流线的快速编制与信息标注. 通过实例证明了算法的有效性和可行性.     

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为研究整个区域内高速铁路客运和五定班列货运线网建设对产业转移及其出口产品运输格局的影响,从微观的企业选择行为角度出发,基于铁路客货线网建设的波及效应,以产业中所有企业的总生产成本最低及其从业的劳动力总生活质量(QOL)最高为目标,构建组合优化铁路客运和货运线网的双目标混合整数规划模型.以泛珠三角地区为例,运用双层遗传算法进行数值计算.结果表明,优化的铁路客货线网将不但改善内陆至沿海地区的客货运输状况,而且促进沿海地区的产业向内陆转移,使得大量出海货物除选择珠三角港口群之外,还选择开行五定班列货运专线的其他港口.     

基于换乘最优的城市圈城际铁路运行图研究

城市圈城际铁路是中国铁路未来发展的重点之一.在城际铁路间换乘所需换乘等待时间的长短是影响乘客满意度的重要因素.因此,在编制城际铁路列车运行图的过程中,应设法减少乘客的换乘等待时间并尽量不使乘客错过换乘.本文对具体换乘过程进行分类并详细分析,提出列车延迟时间和乘客换乘走行时间的概率分布,并据此计算乘客换乘等待时间.在周期事件规划问题（PESP）相关理论的基础上,本文提出基于换乘最优的城际铁路周期运行图编制模型,并以某城市圈的城际铁路网为例,验证该模型的可行性.结果表明,根据该模型编制的列车运行图可以显著地减少乘客换乘等待时间,从而提高乘客满意度.