動(dòng)態(tài)隨機(jī)鐵路空車調(diào)配問(wèn)題模型及算法.pdf

1、近年來(lái)，隨著改革開放的深化以及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，我國(guó)鐵路貨物運(yùn)輸飛速發(fā)展。根據(jù)鐵道部編制的《鐵路“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，預(yù)計(jì)在2015年我國(guó)鐵路貨物發(fā)送量將達(dá)到55億噸，比2014年增長(zhǎng)約20億噸。鐵路貨物運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展對(duì)鐵路貨運(yùn)機(jī)車的有效周轉(zhuǎn)及合理利用提出了更高的要求。作為貨運(yùn)車周轉(zhuǎn)的重要組成環(huán)節(jié)，如何通過(guò)合理的調(diào)配貨運(yùn)空車來(lái)提高鐵路貨車?yán)眯?，逐漸成為一個(gè)非常重要的問(wèn)題。
　　本文在國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合鐵路網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)

2、性以及貨物運(yùn)輸環(huán)境的隨機(jī)性，對(duì)我國(guó)鐵路空車調(diào)配問(wèn)題進(jìn)行深入研究。具體來(lái)說(shuō)，構(gòu)建時(shí)空網(wǎng)絡(luò)對(duì)鐵路路網(wǎng)進(jìn)行描述分析，考慮現(xiàn)實(shí)鐵路貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中不確定因素的影響，將不確定因素處理為隨機(jī)變量，建立了空車調(diào)配問(wèn)題的隨機(jī)優(yōu)化模型;基于模型的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)遺傳算法和遺傳—模擬退火算法求解模型;設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行模型和算法的有效性驗(yàn)證，并對(duì)算法進(jìn)行對(duì)比分析。論文的研究?jī)?nèi)容總結(jié)如下:
　　(1)確定環(huán)境下的鐵路動(dòng)態(tài)空車調(diào)配問(wèn)題分析建模
　　為描述空車調(diào)配問(wèn)題

3、的動(dòng)態(tài)性，本文應(yīng)用離散時(shí)空網(wǎng)絡(luò)的方法將連續(xù)運(yùn)輸過(guò)程劃分為不同的時(shí)間階段，采用離散的時(shí)間階段分析運(yùn)輸過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化。根據(jù)實(shí)際情況以及相應(yīng)假設(shè)提出供給能力約束、站點(diǎn)需求約束、網(wǎng)絡(luò)流平衡約束、路段通過(guò)能力約束、站點(diǎn)中轉(zhuǎn)能力約束、階段動(dòng)態(tài)需求約束和決策變量取整約束等七類系統(tǒng)約束，構(gòu)建了以空車走行費(fèi)用和貯存費(fèi)用最小為目標(biāo)的整數(shù)規(guī)劃模型，并對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)要分析說(shuō)明。
　　(2)隨機(jī)環(huán)境下的鐵路動(dòng)態(tài)空車調(diào)配問(wèn)題模型
　　針對(duì)鐵路貨物運(yùn)輸環(huán)境

4、中的不確定因素，采用動(dòng)態(tài)時(shí)空網(wǎng)絡(luò)描述路網(wǎng)車流徑路，主要分析了空車需求隨機(jī)的空車調(diào)配問(wèn)題。并基于路徑選擇，考慮總的運(yùn)輸費(fèi)用和運(yùn)輸時(shí)間兩個(gè)目標(biāo)，為該問(wèn)題建立了多目標(biāo)隨機(jī)期望值模型。在此基礎(chǔ)上，考慮路網(wǎng)中轉(zhuǎn)能力和通行能力隨機(jī)參數(shù)的影響，對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行隨機(jī)化處理，建立了隨機(jī)機(jī)會(huì)約束規(guī)劃模型，并討論特殊情況下機(jī)會(huì)約束的確定等價(jià)類，對(duì)模型進(jìn)行求解分析。
　　(3)遺傳算法和遺傳—模擬退火算法
　　為尋找空車調(diào)配問(wèn)題的近似最優(yōu)解，本文首先

5、設(shè)計(jì)了基于分枝定界算法的潛在路徑搜索方法。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了包括選擇、交叉、變異等操作的遺傳算法對(duì)模型進(jìn)行求解。為進(jìn)一步提高算法的搜索效率，將模擬退火算子與遺傳算法的交叉、變異等操作進(jìn)行結(jié)合，設(shè)計(jì)出遺傳—模擬退火算法，并對(duì)算法特點(diǎn)以及流程進(jìn)行了說(shuō)明。
　　(4)算法有效性及算例分析
　　設(shè)計(jì)兩個(gè)不同規(guī)模算例，通過(guò)遺傳算法求解確定環(huán)境下的動(dòng)態(tài)空車調(diào)配問(wèn)題模型;采用遺傳—模擬退火算法求解需求隨機(jī)的動(dòng)態(tài)空車調(diào)配問(wèn)題模型，并通過(guò)遺傳