张一飞[1]2017年在《成网条件下的车流组织优化研究》文中认为车流组织是指将铁路网上的车流从其出发车站运送至到达车站的运输方法,货物列车编组计划是车流组织方案的具体体现。铁路网车流分配、车流组织优化问题一直是研究的热点方向,特别是列车编组计划与车流径路的综合优化,亦即铁路网车流的综合分配问题,更是专家和学者们近年来重点研究的对象。铁路网车流分配的目的在于获得铁路网上的货物列车开行方案以及车流径路方案。本文在深入研究铁路网车流组织理论体系的前提下,首先分析了铁路网车流分配的主要影响因素,描述了铁路网车流最短路径分配方法和数学模型分配方法等常用的车流分配方法。然后根据车流从产生到消亡的过程,分析了车流组织过程中的各项参数,并以此为基础构建编组计划与车流径路综合优化的目标函数和优化模型。随后,结合多商品流的思想,分析铁路网中不同性质的车流在车流组织工作中的不同影响,引入区段使用系数,并利用TOPSIS方法对区段使用系数进行标定,并以这项工作为基础对前述建立的编组计划与车流径路综合优化模型进行改进,使得改进后的模型更加接近铁路网的实际情况,更加贴合运输组织工作的需要。针对所建立的模型和所要解决问题的特点,利用模拟退火算法来对模型求解,并给出了算法的基本步骤和重要参数的设定过程。最后根据甘青新地区路网即将成网的实际情况,对路网结构和原始车流数据进行处理,使用MATLAB求解该模型。结果分析表明,本文所构建的编组计划与车流径路综合优化模型能够很好的解决甘青新地区铁路网成网下的铁路网车流分配问题,同时区段使用系数的引入也较好地贴合了实际的车流组织情况,相比较为引入区段系数的车流组织方案获得了进一步的优化。但是作者的学术水平有限,本文模型的建立、算法的设计和求解过程都比较粗糙,需要进一步改进和完善,多商品流思想的应用和区段使用系数的标定方法也有待继续深入研究。
黎浩东[2]2012年在《铁路编组站鲁棒阶段计划编制及调整研究》文中研究说明编组站作为铁路运输重要的基层生产单位,铁路枢纽及干线畅通的关键环节,主要负责货物列车解体和编组作业,并按计划正点发车。编组站日常作业都是在车站作业计划指导下完成的,作为车站作业计划的核心,阶段计划的优化编制一直是编组站智能调度系统的关键环节和理论难点。在阶段计划编制和执行过程中,存在较多的不确定信息扰动。现有的研究成果没有系统地针对不确定环境下具有一定鲁棒性的阶段计划编制问题的研究,论文着重对鲁棒阶段计划编制及调整问题进行了研究,所做工作主要包括以下几个部分：1.围绕铁路编组站阶段计划编制研究的特点和发展趋势,从阶段计划配流、调机运用、到发线运用、确定环境下和不确定环境下阶段计划的编制等几个方面,阐述了相关问题的研究现状,分析了铁路编组站阶段计划编制研究趋势,以及鲁棒阶段计划编制及调整研究的必要性。2.阐述了铁路编组站阶段计划编制原理,并对计划信息的不确定性进行了详细分析。提出鲁棒阶段计划的概念,并对鲁棒阶段计划的特点及评价因素进行了阐述。基于此,构建鲁棒编组站阶段计划的编制框架,即“计划编制+计划调整”的基本框架。3.研究了铁路编组站鲁棒阶段计划配流优化模型。选择出发列车满轴约束、列车解编作业时间和列车到发时刻的不确定性作为优化对象,对既有基本配流优化模型进行改进：首先根据列车编组计划,综合考虑出发列车总重和换长两个满轴条件,并从出发列车车辆数、运输效率两方面进行了拓展；其次,通过考虑车列的解编钩数、连挂次数等因素,对解编作业时间进行精确估算,使其计划值更接近实际值,以减少两者的偏差对计划编制和执行的影响；借鉴“公平性”目标来考虑列车到达时刻延误,优化待解时间在不同衔接方向到达列车之间的分布,提高计划适应列车延误影响的能力。通过综合考虑多种出发列车满轴约束、列车解编作业时间和列车到发时刻的不确定性,构建具有一定鲁棒性编组站阶段计划配流优化模型。4.在所构建的阶段计划配流优化模型的基础上,增加对到发线运用的研究,形成鲁棒阶段计划编制优化模型。针对模型的特点、求解难度以及阶段计划编制对时效性的要求,将鲁棒阶段计划编制模型分解为解编方案编制优化模型、静态配流模型和到发线运用优化模型。并分别设计各模型的求解方法,如采用和声搜索算法求解解编方案编制优化模型,模拟退火算法求解静态配流模型,以及ILOG求解到发线运用优化模型。最后设计算例验证了模型及算法的有效性,通过对不同满轴约束对计算结果影响、车流冗余、列车解编作业时间以及到达列车待解时间等方面的分析可知,利用本文提出的研究方法编制的阶段计划具有较高的鲁棒性。5.对铁路编组站阶段计划策略调整理论与方法进行了研究。在“计划编制+计划调整”的模式下,借鉴策略优化思想,构建编组站阶段计划策略调整理论与方法论框架,包括计划调整策略的结构及表示形式、策略条件分支的判断和选取、调整策略的参数化表示、策略元的定义和获取以及计划调整策略的提取和优化。其中在策略元的获取、调整策略的提取和优化中,对前文所设计方法进行改进,使其适应计划信息扰动的影响,形成动态环境下阶段计划调整策略求解方法。在阶段计划调整过程中,应突出调度员知识和经验的重要性,如可由调度员制定策略元、构建和选择策略结构、调整修订基本参数等。最后设计算例对所提出方法进行了验证。
谢媛娣[3]2016年在《“实货制”下铁路枢纽小运转列车运行组织研究》文中认为近年来,我国铁路货运总量占货物运输总量的比例呈现下降趋势,铁路亟需增强货物运输竞争优势、保障“实货制”运输,因此铁路运输系统有必要进行自我调整。作为枢纽的运输动力,枢纽小运转列车在整个枢纽车流组织中起着纽带的作用,与枢纽乃至路网的经济效益息息相关。论文结合了“实货制”的新局势,以铁路枢纽小运转列车为研究对象,具体研究工作如下：1.分析枢纽小运转列车运行组织相关理论及“实货制”货运改革内容。基于以上内容,探讨了“实货制”下影响铁路枢纽小运转列车运行组织的因素。作者认为主要体现在叁个方面,日班计划、货运服务水平及车站能力。2.阐述了在“实货制”条件下枢纽小运转列车运行组织的问题描述,基于模型假设条件和约束条件下,建立了相应数学模型。3.针对模型特点,采用了启发式算法来对模型进行求解。文章经过常用启发式算法特性对比,最终采用了模拟退火算法来对模型进行求解。结合模型特点改进标准模拟退火算法,并给出模拟退火算法的关键参数。根据模拟退火求解思想,文章设计算法总流程。4.为了考查模型和算法的有效性,用算例对模型和算法进行验证。计算结果表明,根据预设服务水平,货运站满足相应服务时间窗的前提下,所提出的方法可提供运输成本最低的枢纽小运转列车运行组织方案。方案确定了枢纽小运转列车机车开行数量及其在枢纽内的运行径路。
徐杰[4]2003年在《区段站阶段计划自动编制模型和算法研究》文中提出车站的调度指挥人员是通过车站作业计划来进行运输组织的，阶段计划是铁路车站作业计划之一。一个好的阶段计划应该反映出本阶段的工作重点，并按照列车编组计划的要求，把车流及时编成各种列车，保证本阶段的所有出发列车都能正点发车，并能合理地安排列车解编顺序以及利用到发线接发列车。目前我国区段站阶段计划的编制仍然停留在手工编制的层次上，编制速度慢，并且技术作业图表也主要是采用手工绘制，劳动量也高。阶段计划编制的自动化在现场中具有很大的实用价值，它将有效地提高阶段计划的编制速度及质量，进而提高路网的通过能力，并能很大程度上减轻车站调度员的工作负担。 要研究计算机自动编制阶段计划，必须分析铁路区段站的作业系统，通晓区段站作业系统的工作过程，找到区段站中作业组织之间的规律，才有可能编制出理想的作业计划。本文首先介绍了区段站必需的设备，及各种作业过程和全站的协调作业，为研究阶段计划的计算机自动编制打下基础。 应用计算机系统实现阶段计划的自动编制，在理论和实际应用上都很有意义。在实际应用中可以克服由于人的思维方式的不同以及专业素质的高低对计划编制质量的影响，提高车站的调度水平；在理论上可以进一步丰富和发展区段站作业计划编制的内容，推动数学理论向前发展。为了更好地说明下文所要解决的关键问题——建立合理的数学模型和寻找有效可行的算法，本文阐述了算法和启发式算法的理论基础，并扼要地介绍了遗传算法、模拟退火算法的主要思想和在解题过程中应用的重要参数，以及图的着色理论；及其在作业计划编制中应用的可能性。 对有关文献中建立的车流组织的网络模型进行分析，指出其不合理性。在现场调研的基础上对站调推算车流的思维活动进行全面的分析，找出其中可以借鉴的规律，得到对区段站应用计算机编制作业计划的必须的理论。依据上文提炼的理论，仿照现代经济社会中的交易活动，提出列车推算中的虚拟价格和收益函数，得到简单可行的车流推算模型。在车流推算的基础上，从应用计算机模拟区段站调度员思维的角度出发，通过分析车列占用调车机车时区集合的特点，使用划分时间片的方法建立合适的调车机车安排的图论模型，将调机运用问题转化为顶点具有加权的图的K-着色问题。将模拟退火算法和演化算法混合起来运用于该问题，设计有序的字符串编码方法，构造了基于罚函数的适应度函数，采用交叉和变异等技术，求解该模型。并提出了车列占用时区调整的相关算法。参照调车机车运用计划的求解，建立到发 西南交通大学博士研究主学位论文 第11 页线占用安排的数学模型，并将贪婪着色算法和演化算法混合起来运用于该问题，取得满意解。 在应用计算机实现算法中，提出了计算机编制阶段计划系统本质上是一个决策支持系统（DSS）。按照计算机实现的一般步骤，首先对该系统的结构功能进行分析：把区段站的作业计划编制过程看作是若干个组合优化问题的启发式搜索过程；为系统提供一个友好的人机交互界面；有关数据和规则在系统中的表达。然后规划系统的总体结构和系统各部分的功能。最后给出系统决策必须要经历几的个阶段与算法的实例和结果。
张博[5]2017年在《基于可变编组的城市轨道交通Y型线路列车运行计划优化研究》文中研究表明在城市轨道交通的实际运营中,特定时段不同区段的客流具有差异性,采用固定编组模式会造成方向上的运能浪费。可变编组模式是应对不同区段客流差异性的有效途径,能够充分利用支线运输能力,有效减少乘客候车时间,尤其适用于Y型线路。可变编组模式是以列车运行计划为实现载体,需要借助高质量列车运行计划来发挥优越性。因此,研究基于可变编组的城市轨道交通Y型线路列车运行计划优化,对城市轨道交通服务水平的提升具有重要意义。本文以城市轨道交通Y型线路为研究背景,以列车运行计划为研究主体,以可变编组在Y型线路上具有优越性为研究突破口,以并线贯通模式和支线独立模式为比较对象,分别提出基于并线贯通、支线独立和可变编组的Y型线路列车运行计划优化编制模型和算法,通过对比多种模式在算例中的优化效果,验证可变编组条件下列车运行计划的优越性,并对客流敏感性进行分析,研究基于可变编组的列车运行计划适用范围。具体工作主要包括以下四部分:第一,围绕可变编组在Y型线路上具有适用性的观点,在详细分析可变编组的编组形式、技术操作、影响因素和Y型线路的线路形态、客流特征、运营组织的基础上,从理论层面论证了可变编组在Y型线路具有较强的应用价值;第二,在阐述列车运行计划编制内容、优化原则和影响因素的基础上,针对Y型线路的特殊性,以企业运营成本和乘客出行成本最小为优化目标,分别构建基于并线贯通、支线独立和可变编组的列车运行计划优化编制模型;第叁,根据模型特点,在分别应用模拟退火和遗传算法进行求解的基础上,分析两种算法的优缺点及混合优化策略的优势,引入信息传递接口(Message Passing Interface,简称MPI)集群计算平台,设计基于MPI的并行模拟退火遗传算法;第四,利用所建立的模型和算法对算例进行求解,对比可变编组模式与其他模式的运行计划优化效果,验证可变编组条件下优化编制列车运行计划的优越性;在算例的基础上,以客流量为例,进行敏感性分析,通过调整客流量,评估和对比多种模式下列车运行计划优化效果的变化情况,分析可变编组条件下优化编制的列车运行计划在Y型线路上的客流适用范围。
李静[6]2001年在《列车编组计划及其模拟退火算法》文中提出本文主要研究在铁路网上列车编组计划问题的优化模型及其解法。 列车编组计划所要解决的问题是各站或中转车流应编入什么样的列车中去。以便迅速的运往目的地。并使得所有车流的综合指标达到最小。由于列车编组计划问题属于超大规模的组合优化问题。即所谓的NP-hard问题。多年来许多专家和学者应用了各种方法对该问题进行了研究和探讨。特别是最近十多年来由于运筹学和计算机技术的发展，使得这一问题有了突破性的进展。 本文的主要工作之一便是对大量的列车编组计划模型进行了认真的分析和对比。从中选取了一个非常巧妙的模型，并对这一模型运用现代优化算法之一的模拟退火算法进行了求解。虽然模拟退火算法在理论上是可以获得全局最优解的，但在具体实施过程当中也有许多理论和实际问题值得深入研究。本文的重点即使对此问题进行的初步的探讨。
周文梁[7]2010年在《客运专线网络列车开行方案与运行图综合优化模型及算法》文中研究表明客运专线网络列车开行方案与运行图综合优化指在一定客运专线网络结构和运输设施条件下,以铁路客运网络上各起讫点之间旅客出行需求量为基础,以旅客运输市场为导向,以提高旅客出行服务水平以及方便车站客运组织作业为目的,科学合理地安排旅客列车开行等级、数量、编组结构、开行起终点、经由线路以及各旅客列车在所经车站的到达、出发或者通过作业时间等内容,体现从客流到列车流的组织方案。由于长期的运输能力紧张,我国铁路的旅客运输组织侧重于满足旅客运输的数量需求,而对旅客出行质量方面的要求并不能给予很好的满足。随着我国铁路客运专线的建设,以“四纵四横”铁路快速通道和四个城际快速客运系统为主的客运专线网的形成极大地提高了铁路运输能力。因此,对如今面对旅客高质量的出行服务需求以及其它旅客运输方式的激烈竞争的铁路企业而言,进一步优化客运专线网络上开行旅客列车,提供高质量的旅客出行服务水平是其旅客运输组织中迫切需要解决的关键问题,具有较强的现实意义。论文首先分别对旅客列车开行方案和列车运行图进行单独优化研究,设计基于弹性需求的客运专线网络列车开行方案优化方法和基于定序优化的网络列车运行图铺划方法；然后以客运专线网络列车开行方案和列车运行图整体作为研究对象进行综合优化,设计两者的综合优化方法,主要研究内容如下：(1)考虑客运专线网络上旅客列车开行质量对路网上各起终点之间旅客出行需求量的影响,在分析铁路旅客运输出行需求的主要影响因素,建立客运专线旅客运输出行需求量与其影响因素之间的弹性需求函数关系的基础上,通过描述旅客列车开行效益和旅客出行效益,利用铁路运输企业与旅客之间的Stackelberg博弈关系,建立了基于弹性需求的旅客列车开行方案的双层规划模型。(2)结合旅客列车开行方案及其双层规划模型的特点,以模拟退火算法作为整个求解算法的基本框架,用于求解上层规划模型中的旅客列车开行方案,而以基于弹性需求的GP算法作为给定旅客列车开行方案条件下客流分配算法嵌套其中,用于求解下层规划模型,设计了旅客列车开行方案双层规划模型的模拟退火求解算法。(3)在考虑旅客列车始发时间域和维修天窗的基础上,以旅客列车旅行时间最少为优化目标,建立客运专线列车运行图优化模型；通过扩展客运专线松弛列车运行图的多平行四边形和有向图表示形式,进而在生成初始松弛旅客列车运行图的基础上,利用其有向图以平移列车作业时间、交换列车作业顺序、变更列车停站方案和调整列车始发时间域等冲突化解策略优化列车运行图,构建基于定序优化的客运专线列车运行图的铺划方法。(4)结合客运专线列车运行图优化模型和网络列车运行图中作业间隔的衔接区间属性,以旅客列车旅行时间最少为优化目标,建立客运专线网络列车运行图优化模型；通过扩展网络松弛列车运行图的有向图表示形式,建立网络松弛列车运行图的定序优化线性规划模型,组合平移列车作业时间、交换列车作业顺序、变更列车停站方案以及调整列车始发时间域等冲突化解策略,设计基于定序优化的客运专线网络列车运行图铺划方法。(5)在构造基于旅客列车运行图旅客换乘网络,准确描述旅客出行过程中各项出行费用的基础上,以客运专线网络列车开行方案和列车运行图整体作为优化对象,结合客运专线网络列车开行方案双层规划模型和网络运行图优化模型,以铁路企业运营效益最大为优化目标,以车站整备能力、车辆总数和列车编组辆数等能力资源限制以及列车到发作业相容性为约束,建立旅客列车开行方案和运行图综合优化的双层规划模型。(6)通过基于客运专线线路网络、旅客列车开行方案以及旅客列车运行图等不同信息层次换乘网络的客流分配将旅客列车开行方案和旅客列车运行图的优化有效结合起来,设计了基于模拟退火的旅客列车开行方案与运行图综合优化算法。
林柏梁, 田亚明, 王志美[8]2011年在《基于最远站法则的列车编组计划优化双层规划模型》文中认为根据铁路现场车流组织的实际特点,构建基于最远站法则的列车编组计划优化双层规划模型。上层规划模型以车流组织总成本最小为目标函数,以车流组织方案的唯一性、技术站的改编能力、调车线的数量等为约束条件,确定列车编组去向的开行方案。下层规划模型以车流改编距离最远为目标函数,以站点出入流量平衡为约束条件,按照最远站法则确定车流改编接续方案。采用模拟退火算法对双层规划模型进行求解,得到了符合最远站法则的列车编组计划优化方案。通过案例的计算结果验证了模型和算法的有效性。
杨时刚, 史峰, 李致中[9]2002年在《制定列车编组计划的人工神经网络方法》文中研究指明对直线方向单组列车编组计划问题通过设置 0 1变量 ,建立了优化列车编组计划规模较小的 0 1线性规划模型和 0 1二次规划模型 ,并将所建立的 0 1二次规划模型转化为Hopfield人工神经网络模型 ,利用人工神经网络算法和模拟退火算法求解大量的实例 ,得到的结果精确度较高 .
温旭红[10]2016年在《铁路车流分配优化模型与拉格朗日松弛算法求解研究》文中研究指明随着我国高速铁路网的建设与运营,既有铁路通道中部分客流逐步向高铁转移,使得既有线货运能力不足的局面得到了一定的缓解,为铁路运输部门优化运力资源配置、铁路货运开发更多的铁路产品提供了先决条件。在新的路网环境下铁路车流分配及车流径路需要结合点、线能力进行统筹优化,实现线路能力与运输需求匹配。此外,近年来货物运输市场竞争日益激烈,铁路车流结构变动幅度较大、变化速度加快,故而铁路车流分配方案也需要做到可以实时调整,以便于车流径路方案的短周期更新。本文借鉴多商品网络流思想、结合我国铁路运输组织特点研究铁路网车流分配优化模型及求解算法。论文研究一方面进一步完善铁路车流分配优化模型和求解算法方面的理论研究,为铁路运力资源优化配置、车流径路方案的短周期的调整提供一定的理论基础；另一方面也为改善运营组织方案、铁路网投资规划提供一定的理论指导和参考依据。论文研究工作主要包括如下几个部分：(1)阐述铁路车流分配及车流径路相关的基础理论。包括概括车流分配、车流径路的内涵以及影响因素；分析铁路车流径路方案与货物列车编组计划之间的关系；归纳总结铁路车流优化分配方法。(2)研究符合单支车流不可以拆分原则的铁路车流分配优化问题。首先基于单支车流不可以拆分运输的要求,结合多商品网络流思想建立了符合单支车流不可拆分原则的铁路车流分配优化模型(RCF)。然后,针对可能出现的不可行流问题借鉴虚拟弧和剩余不可行流思想,通过设置超级弧段的方式处理无法满足的运输需求,进而提出了考虑不可行流问题的铁路车流分配优化改进模型(RCF-modified)。最后通过算例验证最终构建的改进模型可以有效进行铁路车流的优化分配,即模型优化结果可以直接获取路段上流量的分布以及所有车流的走行径路；当出现不可行流时模型可以进行有效处理,在保证车流损失最小的同时实现不可行流精确计算和定位。(3)分析并改进既有铁路车流树形径路优化模型。首先分析铁路车流的树状径路结构特点以及形成机理、介绍既有的铁路车流树形径路优化模型(C-RCFT)。该模型是一个非线性数学规划模型,其目标函数及约束条件中包含的高阶项极大增加了模型的求解难度。然后,通过引入两组新的变量将原模型的变量进行了等价替换,提出了一个铁路车流树形径路优化改进模型(C-RCFT-modified)。最后通过算例验证了改进模型的有效性。(4)在研究内容(3)的基础上针对改进后模型的优化结果仍然无法直接获取车流走行径路的局限性,结合多商品网络流思想提出了一个具有树状路径结构特点的铁路车流分配优化新模型(RCFT),该模型是一个混合整数规划模型。模型在符合单支车流径路唯一的基础上,还满足同一终到站的车流具有“合而不分”的树状特点。类似地,针对不可行流问题通过引入超级弧和超级变量的方式对该模型进行了改进并提出了改进模型(RCFT-modified)。最后,通过算例验证该改进模型的优化结果可以同时获取弧段的流量分布和每股车流的走行路径；同一到站车流的走行路径呈树状样式；对不可行流问题可以进行有效处理和精确定位。(5)针对研究内容(2)和(4)中提出的两个具有铁路运输组织特点的铁路车流分配优化混合整数规划模型分别设计了拉格朗日松弛启发式算法进行求解。首先均通过引入拉格朗日松弛乘子向量松弛掉原模型中的点、线能力约束得到松弛问题,进而为降低求解难度将松弛问题分解为多个容易求解的子问题,并采用传统的次梯度优化算法求解拉格朗日对偶问题更新乘子并得到原问题的下界。在上界求解方面,结合两个模型特点分别设计了启发式算法进行解的可行化并得到上界。特别地,针对符合单支车流不可以拆分原则的铁路车流分配优化模型(RCF-modified),基于变量之间的逆推关系和车流排序设计了可行解的启发式求解方法；针对具有树状径路结构的铁路车流分配优化模型(RCFT-modified)则基于树状径路约束、变量之问逆推关系和车流排序设计了具有树形结构的可行解的求解方法。最后的算例分别说明了本文设计的拉格朗日松弛启发式算法可以有效求解所构建的模型,且通过设置解的误差范围实现了计算质量和计算时间的较好折中,有利于实现车流分配和径路方案的实时调整。
参考文献：
[1]. 成网条件下的车流组织优化研究[D]. 张一飞. 兰州交通大学. 2017
[2]. 铁路编组站鲁棒阶段计划编制及调整研究[D]. 黎浩东. 北京交通大学. 2012
[3]. “实货制”下铁路枢纽小运转列车运行组织研究[D]. 谢媛娣. 西南交通大学. 2016
[4]. 区段站阶段计划自动编制模型和算法研究[D]. 徐杰. 西南交通大学. 2003
[5]. 基于可变编组的城市轨道交通Y型线路列车运行计划优化研究[D]. 张博. 北京交通大学. 2017
[6]. 列车编组计划及其模拟退火算法[D]. 李静. 华北工学院. 2001
[7]. 客运专线网络列车开行方案与运行图综合优化模型及算法[D]. 周文梁. 中南大学. 2010
[8]. 基于最远站法则的列车编组计划优化双层规划模型[J]. 林柏梁, 田亚明, 王志美. 中国铁道科学. 2011
[9]. 制定列车编组计划的人工神经网络方法[J]. 杨时刚, 史峰, 李致中. 长沙铁道学院学报. 2002
[10]. 铁路车流分配优化模型与拉格朗日松弛算法求解研究[D]. 温旭红. 北京交通大学. 2016