列流圖自動(dòng)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(jì)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(duì)數(shù)等信息。列流圖是鐵路運(yùn)輸規(guī)劃與組織的重要內(nèi)容，它是鐵路運(yùn)輸組織計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的難點(diǎn)，同時(shí)也是擴(kuò)建鐵路技術(shù)設(shè)備和配置機(jī)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(dòng)生成的前提條件，同時(shí)又是鐵路運(yùn)輸調(diào)整的重要內(nèi)容和鐵路技術(shù)計(jì)劃的主要組成部分。從理論上對(duì)空車調(diào)配問題進(jìn)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(huì)對(duì)提高鐵路貨物運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量和鐵路企業(yè)運(yùn)營(yíng)效益、降低運(yùn)輸成本、確定全路最小運(yùn)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(dòng)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(jì)算相結(jié)合，采用系統(tǒng)科學(xué)的方法，同時(shí)綜合運(yùn)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(jì)算機(jī)仿真技術(shù)等多個(gè)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(gè)方面： 首先，針對(duì)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(dòng)生成。根據(jù)圖論理論，提出了列流路徑尋找標(biāo)號(hào)算法、列流線折點(diǎn)搜索算法、列流線偏移描繪算法、節(jié)點(diǎn)集合及邊集合自動(dòng)生成算法和圖例自動(dòng)生成。依據(jù)自動(dòng)生成算法開發(fā)了列流圖CAD系統(tǒng)，并運(yùn)用該軟件自動(dòng)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(dòng)生成能夠很好地提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，同時(shí)有助于實(shí)現(xiàn)列流圖的規(guī)范化，必將在鐵路運(yùn)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(fèi)用)最小

4、為目標(biāo)建立空車調(diào)配TP模型，對(duì)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(jìn)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(shí)間，而且從運(yùn)算時(shí)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(gè)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(gè)模型不協(xié)調(diào)；路段對(duì)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(duì)合理路徑集的確定與評(píng)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(yàn)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(duì)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(yùn)輸效益，緩解運(yùn)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(shí)效性對(duì)空車調(diào)配的影響。根據(jù)貨主滿意度

7、與空車到達(dá)時(shí)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(shí)還建立了基于時(shí)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(diǎn)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(huì)經(jīng)濟(jì)效益、鐵路企業(yè)運(yùn)輸效益，以及貨主滿意度、路徑合理使用這四個(gè)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(duì)影響空車調(diào)配的各種因素(不確定性、車