列流圖自動生成與空車調(diào)配相關(guān)問題研究.pdf

1、列流圖是貨物列車編組計劃和旅客列車開行方案的直觀圖形表示，用于展示某鐵路路網(wǎng)區(qū)域內(nèi)各類列車流的路徑、種類和開行對數(shù)等信息。列流圖是鐵路運輸規(guī)劃與組織的重要內(nèi)容，它是鐵路運輸組織計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)的難點，同時也是擴建鐵路技術(shù)設(shè)備和配置機車等的參考依據(jù)之一，具有非常重要的作用?？哲囌{(diào)配是列流圖自動生成的前提條件，同時又是鐵路運輸調(diào)整的重要內(nèi)容和鐵路技術(shù)計劃的主要組成部分。從理論上對空車調(diào)配問題進行研究，建立恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，以期獲得最優(yōu)的空車

2、調(diào)配方案，將會對提高鐵路貨物運輸服務(wù)質(zhì)量和鐵路企業(yè)運營效益、降低運輸成本、確定全路最小運用車數(shù)量、加快車輛周轉(zhuǎn)等具有重要的意義。 本論文圍繞列流圖自動生成和空車調(diào)配，借鑒已有研究成果，將定性分析與定量計算相結(jié)合，采用系統(tǒng)科學(xué)的方法，同時綜合運用了圖論、數(shù)學(xué)規(guī)劃、最優(yōu)化理論、滿意優(yōu)化理論、模糊數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)庫及計算機仿真技術(shù)等多個相關(guān)學(xué)科的研究方法。本論文主要內(nèi)容包括以下幾個方面： 首先，針對列流圖目前由手工繪制存在的缺陷，分

3、析列流圖組成特性，研究了列流圖自動生成。根據(jù)圖論理論，提出了列流路徑尋找標(biāo)號算法、列流線折點搜索算法、列流線偏移描繪算法、節(jié)點集合及邊集合自動生成算法和圖例自動生成。依據(jù)自動生成算法開發(fā)了列流圖CAD系統(tǒng)，并運用該軟件自動繪制六盤水至沾益段增建第二線的近期客貨列流圖。證明列流圖自動生成能夠很好地提高設(shè)計效率和質(zhì)量，同時有助于實現(xiàn)列流圖的規(guī)范化，必將在鐵路運輸規(guī)劃與組織部門得到廣泛的應(yīng)用。 第二，以消耗的空車走行公里(或費用)最小

4、為目標(biāo)建立空車調(diào)配TP模型，對其分別應(yīng)用表上作業(yè)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、遺傳算法、蟻群算法、LINGO軟件進行求解。結(jié)果表明這幾種算法都能獲得最優(yōu)目標(biāo)結(jié)果，其中遺傳算法和蟻群算法具有求解的多重性，而應(yīng)用LINGO求解空車調(diào)配問題不僅節(jié)省開發(fā)時間，而且從運算時間和精度上都具有顯著的優(yōu)越性。分析了大規(guī)模路網(wǎng)上空車調(diào)配問題，采用兩階段優(yōu)化的方法來求得總的空車調(diào)配方案。建立空車中轉(zhuǎn)調(diào)配模型，證明空車經(jīng)技術(shù)站改編整合可以大幅度減少空車走行公里。由于空車

5、調(diào)配存在不確定因素，本論文建立空車調(diào)配概率模型并通過將其轉(zhuǎn)變?yōu)榇_定性模型來求解。 第三，依據(jù)數(shù)量調(diào)配與路徑配流是空車調(diào)配的兩個核心問題，建立二者的綜合優(yōu)化模型。分析表明，車流不分拆約束同整個模型不協(xié)調(diào)；路段對流約束不影響綜合優(yōu)化模型的最優(yōu)解。討論了路網(wǎng)上任意O-D對合理路徑集的確定與評判準(zhǔn)則，建立路段邊空車輸送量與容量的模糊隸屬函數(shù)，以檢驗路段邊超容情況、處理不可行空車流，保證空車調(diào)配路徑合理性。 第四，從考慮帶有車種別

6、的空車調(diào)配模型出發(fā)，分析車種代用對該模型的影響，構(gòu)建了車種代用模型。證明了車種代用能夠增加鐵路運輸效益，緩解運能緊張。車流調(diào)配應(yīng)充分考慮重空車流的分布和流向，形成重空調(diào)配的協(xié)同優(yōu)化。建立了帶車流路徑的以重代空調(diào)配模型，證明了以重代空可以大幅度減少空車走行公里。分析了路網(wǎng)內(nèi)編組站的作業(yè)分工，建立了路網(wǎng)內(nèi)重空車流協(xié)同優(yōu)化模型，屬于大規(guī)模的混合非線性O(shè)-1規(guī)劃問題，采用遺傳算法求解。 第五，分析了時效性對空車調(diào)配的影響。根據(jù)貨主滿意度

7、與空車到達時間的關(guān)系，建立二者模糊隸屬函數(shù)，并建立了基于貨主滿意度的模糊空車調(diào)配模型。同時還建立了基于時間窗的空車調(diào)配模型，證明了這兩種模型雖然各自考慮問題的出發(fā)點不同，但最終獲得的最優(yōu)空車調(diào)配方案是一致的。 最后，提出將滿意優(yōu)化理論應(yīng)用于空車調(diào)配，從社會經(jīng)濟效益、鐵路企業(yè)運輸效益，以及貨主滿意度、路徑合理使用這四個方面著手，建立了空車調(diào)配滿意優(yōu)化模型，并給出了滿意優(yōu)化理論求解算法。該模型是對影響空車調(diào)配的各種因素(不確定性、車