鐵路區(qū)域路網(wǎng)車流組織優(yōu)化及調(diào)整研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟的快速發(fā)展，各個領(lǐng)域的交流活動也愈加頻繁，最為突出的是區(qū)域間物資的流通。當(dāng)今的運輸組織方式主要包括鐵路、水路、公路、航空和管道，它們相互交叉和滲透又形成了多式聯(lián)運方式。即使如此，每種運輸方式都存在從物資集中進而轉(zhuǎn)變?yōu)槲锪鞯倪^程。鐵路運輸調(diào)度是鐵路日常運輸組織的指揮中樞，擔(dān)負著組織客貨運輸、保證國家重點運輸?shù)鹊倪\輸安全和服務(wù)質(zhì)量及的重要責(zé)任。我國鐵路管理體制的改革—撤銷分局，同時隨著DMIS、TMIS的應(yīng)用以及新一代CTC技術(shù)

2、的出現(xiàn)，都使得現(xiàn)行鐵路局調(diào)度所直接指揮行車的區(qū)域擴大，調(diào)度更加集中，調(diào)度員管理區(qū)段的能力擴大。因此，調(diào)度的合理分工與調(diào)整為實際生產(chǎn)所需要。
　　鐵路車流組織與調(diào)整是鐵路運輸組織工作的基礎(chǔ)。其中，車流組織指按照各種要求，如線路通過能力和車站能力限制等，將全路的運用車進行整理和組合，并形成指導(dǎo)日常運輸和生產(chǎn)的列車編組計劃，其優(yōu)化包括車流路徑選擇優(yōu)化和列車編組計劃優(yōu)化，它們都屬于組合優(yōu)化研究的范疇。而車流調(diào)整通過合理的車流預(yù)測、推算、組

3、織，防止區(qū)間通過能力浪費和線路、車站階段性堵塞。
　　隨著鐵路市場化經(jīng)營的深入發(fā)展，車流不均衡現(xiàn)象日趨明顯，影響波及范圍越來越大，其調(diào)整難度也相應(yīng)增大。為適應(yīng)不均衡車流的運輸環(huán)境，需要重新定位車流調(diào)整的思路和方法，并據(jù)此采取相關(guān)的調(diào)整措施提高應(yīng)變能力，快速消除不均衡影響，保持運輸相對穩(wěn)定的動態(tài)均衡，實現(xiàn)運輸整體效能的最大化，這已成為鐵路調(diào)度集中整合后，調(diào)度系統(tǒng)人員亟待解決的問題。
　　目前，車流的優(yōu)化組織與調(diào)整研究已經(jīng)取得一

4、些成果，但對二者的整體考慮綜合優(yōu)化尚缺少關(guān)注。本論文在借鑒國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，密切結(jié)合我國鐵路運輸組織特點，重點研究區(qū)域路網(wǎng)車流組織與調(diào)整的協(xié)調(diào)，提出了具有實際應(yīng)用價值的，能實現(xiàn)動態(tài)車流優(yōu)化的模型與方法，從而為我國鐵路車流組織問題的深入研究奠定了理論基礎(chǔ)。
　　論文的主要研究工作體現(xiàn)在以下幾個方面:
　　1、根據(jù)鐵路貨物運輸遞進的關(guān)系，比較系統(tǒng)地分析了貨流、車流和列流的形成以及三者之間的內(nèi)在聯(lián)系。
　　2、在分析了

5、車流徑路確定和編組計劃編制的基礎(chǔ)上，以始發(fā)車流和技術(shù)車流在站的集結(jié)消耗、改編消耗和裝卸費用以及在線路運行費用總和最小為目標(biāo)函數(shù)，考慮線路通過能力約束和車站的改編能力約束，建立區(qū)域路網(wǎng)車流組織優(yōu)化模型，該模型可以確定列車編組計劃與車流徑路選擇。
　　3、在介紹鐵路運輸調(diào)整的產(chǎn)生、意義、原則、分類和方法的基礎(chǔ)上，以重空車流輸送的總費用最小為目標(biāo)，遵循車流不拆分以及車流接續(xù)歸并原則，同時考慮線路能力限制，綜合重車輸送和多品類多車種的空車

6、調(diào)配，構(gòu)建協(xié)同優(yōu)化模型。該模型克服了傳統(tǒng)重車輸送優(yōu)化和空車調(diào)配優(yōu)化相分離的缺陷;車流不可拆分約束使模型更切合我國車流組織的要求;模型考慮貨物品類對車種的關(guān)聯(lián)參數(shù)，使空車使用更加細化，即只有適合貨種的空車才能調(diào)配，調(diào)配結(jié)果更符合實際。
　　4、在構(gòu)建時空網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了區(qū)域路網(wǎng)車流組織和車流調(diào)整的整體優(yōu)化模型SOMCOR。模型的求解針對其結(jié)構(gòu)特點，利用松弛機車流量變量的整數(shù)約束為非負約束得到模型SOMCOR*，同時根據(jù)模型SOM

7、COR決策變量的類型（整數(shù)型或?qū)崝?shù)型）分解為兩個子問題，車流優(yōu)化組織模型OMCO，追求機車費用最小;車流優(yōu)化調(diào)整模型OMCR，追求重車和空車調(diào)整費用最小。兩個子問題的最優(yōu)解構(gòu)成了SOMCOR最優(yōu)解的上界。而松弛問題SOMCOR*得到的最優(yōu)解又構(gòu)成了SOMCOR最優(yōu)解的下界，上下界一起共同限定了SOMCOR問題的最優(yōu)解的范圍。
　　5、設(shè)計了求解區(qū)域路網(wǎng)車流組織與調(diào)整綜合優(yōu)化模型的蟻群算法，通過對成都鐵路局路網(wǎng)大量車流數(shù)據(jù)進行測試，