動(dòng)車組運(yùn)用與檢修計(jì)劃綜合優(yōu)化方法研究.pdf

1、動(dòng)車組作為一種鐵路旅客運(yùn)輸資源，是高速鐵路系統(tǒng)的重要組成部分。隨著近年來(lái)我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，投入運(yùn)營(yíng)的動(dòng)車組數(shù)量日益增多，如何加強(qiáng)動(dòng)車組的運(yùn)用與檢修管理也愈發(fā)地受到動(dòng)車組管理部門的重視。動(dòng)車組運(yùn)用計(jì)劃和檢修計(jì)劃是加強(qiáng)動(dòng)車組管理的直接體現(xiàn)，并且二者之間相互關(guān)聯(lián)、相互影響。因此，有必要將動(dòng)車組運(yùn)用計(jì)劃和檢修計(jì)劃協(xié)同起來(lái)進(jìn)行綜合優(yōu)化，以提高計(jì)劃的編制質(zhì)量，這對(duì)于進(jìn)一步提高動(dòng)車組的運(yùn)用效率，降低動(dòng)車組運(yùn)營(yíng)成本和檢修費(fèi)用等都具有重要意義。論文

2、結(jié)合動(dòng)車組運(yùn)用與檢修管理的實(shí)際情況，圍繞動(dòng)車組運(yùn)用與檢修計(jì)劃綜合優(yōu)化的目標(biāo)，對(duì)以下幾個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了研究:
　　(1)結(jié)合我國(guó)動(dòng)車組運(yùn)用與檢修管理的實(shí)際情況，著重從高鐵發(fā)展概況、動(dòng)車組運(yùn)用模式、動(dòng)車組修程修制、動(dòng)車組運(yùn)用計(jì)劃和檢修計(jì)劃的編制及其相互關(guān)系等方面入手，分析了動(dòng)車組運(yùn)用與檢修的基本業(yè)務(wù)，為后續(xù)動(dòng)車組運(yùn)用與檢修計(jì)劃綜合優(yōu)化方法的研究奠定基礎(chǔ)。
　　(2)以列車運(yùn)行圖中的列車車次為計(jì)劃編制的最小單元，采用時(shí)空網(wǎng)絡(luò)理論

3、研究了動(dòng)車組運(yùn)用與檢修計(jì)劃的綜合優(yōu)化方法。首先，考慮動(dòng)車組運(yùn)用、檢修、庫(kù)停等狀態(tài)的轉(zhuǎn)移，從時(shí)間、空間和狀態(tài)三個(gè)維度，構(gòu)建了動(dòng)車組的連續(xù)時(shí)間的時(shí)空網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的每一條徑路表示了動(dòng)車組在計(jì)劃編制周期內(nèi)的作業(yè)環(huán)節(jié)，并通過(guò)動(dòng)車組的徑路組合方案體現(xiàn)動(dòng)車組的運(yùn)用與檢修計(jì)劃。然后，在動(dòng)車組徑路集合生成的基礎(chǔ)上，采用“弧-路”模型的思想構(gòu)建動(dòng)車組徑路組合方案的優(yōu)化模型，并設(shè)計(jì)了動(dòng)車組徑路集合的生成策略和模型的求解算法。最后，通過(guò)算例研究發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的粒度劃

4、分越細(xì)研究的難度就會(huì)越大，進(jìn)而將問(wèn)題分解為基于列車車次的動(dòng)車組交路計(jì)劃優(yōu)化和基于交路的動(dòng)車組運(yùn)用與檢修計(jì)劃優(yōu)化兩個(gè)階段。
　　(3)針對(duì)基于列車車次的動(dòng)車組交路計(jì)劃優(yōu)化的問(wèn)題，考慮列車車次之間的接續(xù)關(guān)系和一級(jí)檢修周期的約束條件，先將動(dòng)車組交路表示成包含列車車次接續(xù)和檢修作業(yè)的閉合回路，然后進(jìn)一步將所有動(dòng)車組交路通過(guò)檢修作業(yè)連接起來(lái)，形成列車車次接續(xù)網(wǎng)絡(luò)中包含一級(jí)檢修的唯一閉合回路。在此基礎(chǔ)上，以列車車次接續(xù)總時(shí)間最小化和動(dòng)車組交路

5、運(yùn)行里程最大化為優(yōu)化目標(biāo)，采用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的基本理論和方法，構(gòu)建動(dòng)車組交路計(jì)劃優(yōu)化的0-1整數(shù)規(guī)劃模型。考慮在具體應(yīng)用中列車車次的編號(hào)及其在網(wǎng)絡(luò)中的位置，基于粒子群算法設(shè)計(jì)了模型的啟發(fā)式求解算法，并進(jìn)行了算例研究分析。
　　(4)在動(dòng)車組交路給定的前提下，以“分鐘”為最小時(shí)間單位，基于動(dòng)車組交路連續(xù)接續(xù)的思想，將動(dòng)車組的運(yùn)用與檢修抽象為一種特殊的多旅行商問(wèn)題，并通過(guò)為每一列動(dòng)車組設(shè)置虛擬開(kāi)始交路和虛擬結(jié)束交路構(gòu)建了包含一級(jí)和二級(jí)檢修的

6、動(dòng)車組交路接續(xù)網(wǎng)絡(luò)。然后，針對(duì)單車種、單基地、單編組的動(dòng)車組運(yùn)用與檢修問(wèn)題，著重考慮動(dòng)車組的交路擔(dān)當(dāng)和檢修周期等約束條件，以交路之間總接續(xù)時(shí)間和動(dòng)車組檢修時(shí)損失的可用里程最小化為優(yōu)化目標(biāo)，構(gòu)建了在交路給定下的動(dòng)車組運(yùn)用與檢修計(jì)劃綜合優(yōu)化的0-1整數(shù)規(guī)劃模型。參照動(dòng)車組交路編號(hào)的設(shè)置，基于粒子群算法設(shè)計(jì)了模型的求解策略，并通過(guò)算例研究分析驗(yàn)證了模型和算法的有效性。
　　(5)針對(duì)基于交路的動(dòng)車組運(yùn)用與檢修計(jì)劃的優(yōu)化問(wèn)題，進(jìn)一步結(jié)合動(dòng)

7、車組擔(dān)當(dāng)交路的實(shí)際情況，以“天”為最小時(shí)間單位，從離散的視角基于指派問(wèn)題理論分析了動(dòng)車組與交路之間的指派關(guān)系。然后，考慮交路運(yùn)行時(shí)間和扣修時(shí)間超過(guò)一天的情況，分別為動(dòng)車組的運(yùn)用與檢修設(shè)置主要決策變量、輔助決策變量以及狀態(tài)決策變量，并以此構(gòu)建了動(dòng)車組運(yùn)用與檢修計(jì)劃綜合優(yōu)化的0-1整數(shù)規(guī)劃模型。在該模型中以減少動(dòng)車組運(yùn)用數(shù)量和動(dòng)車組檢修時(shí)損失的可用里程最小化為優(yōu)化目標(biāo)，且除了交路擔(dān)當(dāng)和檢修周期約束以外，還考慮了動(dòng)車運(yùn)用所檢修能力等約束條件。