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需求不确定的铁路车流径路优化模型

中国铁道科学 2024年第1期45卷 190-202页

作者：赵伊楠林柏梁石家庄铁道大学交通运输学院河北石家庄050043 北京交通大学交通运输学院北京100044

引入不确定理论中的鲁棒优化描述铁路货运日常运输组织工作中的车流量波动,提出需求不确定的铁路车流径路优化模型。首先,考虑线路通过能力和网络流量守衡约束,以绕道率阈值参数控制车流径路里程的合理性,以走行成本最小化为优化目标,... 详细信息

引入不确定理论中的鲁棒优化描述铁路货运日常运输组织工作中的车流量波动,提出需求不确定的铁路车流径路优化模型。首先,考虑线路通过能力和网络流量守衡约束,以绕道率阈值参数控制车流径路里程的合理性,以走行成本最小化为优化目标,建立需求确定的车流径路优化模型;然后,引入盒式不确定集描述车流量的波动性,设计鲁棒代价调节模型的保守程度,基于鲁棒对等理论建立需求不确定的车流径路优化模型;最后,通过小型算例验证模型的正确性,并基于沈阳铁路局集团有限公司所辖路网的实际算例验证模型的实用性。结果表明:部分车流量发生波动时,对应的最优径路方案随之发生变化;鲁棒代价能够权衡最优方案的成本和违反通过能力约束的概率,小型算例和实际算例中鲁棒代价分别取5和11时,得到的车流径路方案处于系统成本与运输需求满足的平衡点。该模型及鲁棒优化理论可为管理者制定车流径路方案提供决策参考。

关键词：铁路货运通过能力车流径路运输需求波动不确定理论鲁棒代价

考虑线路能力协调利用的车流径路与配空组织优化模型

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铁道科学与工程学报 2024年第5期21卷 1783-1792页

作者：李光晔何世伟迟居尚王攸妙吴艺迪北京交通大学综合交通运输大数据应用技术交通运输行业重点实验室北京100044

为提高铁路整体通过能力,均衡利用路网中各线路,应对愈发波动的运输市场,开展考虑线路能力协调利用的重空车流协调优化模型研究。首先,对线路能力协调利用的实现机理进行研究,在考虑流平衡约束、配空约束、线路能力约束基础上,增加考虑... 详细信息

为提高铁路整体通过能力,均衡利用路网中各线路,应对愈发波动的运输市场,开展考虑线路能力协调利用的重空车流协调优化模型研究。首先,对线路能力协调利用的实现机理进行研究,在考虑流平衡约束、配空约束、线路能力约束基础上,增加考虑铁路线路能力协调利用约束,同时在优化目标中增加紧张线路的使用成本,构建考虑线路能力协调利用的重空车流组织优化模型,以实现在优化车流径路与空车调配方案的同时兼顾铁路线路的协调利用。其次,在此基础上设计拉格朗日松弛算法,对线路能力约束与能力协调性约束松弛,将原问题分解为车流径路子问题、空车调配子问题和虚拟车流量子问题,进而降低了问题求解难度。再次,通过5组算例对算法的有效性进行验证,案例结果说明,设计的拉格朗日松弛算法在求解大规模算例时效率优于商业求解软件Gurobi。最后,设计了包含36个车站56条线路的实际案例,算法求解耗时4757.7 s,运输组织综合成本为29535803元,通过对求解结果分析,与传统优化模型相比该模型优化结果在运输成本仅增加1.56%的前提下能力紧张的线路数量由17条缩减至12条,降低了29.4%,同时空车调配符合就近配空的原则。研究结果表明,该模型可以有效缓解铁路能力紧张情况,促进铁路线路能力的协调利用。

关键词：铁路能力协调性车流径路空车调配拉格朗日松弛算法

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考虑技术站编组去向的车流径路优化研究

铁道运输与经济 2024年第3期46卷 17-28,64页

作者：周明玺郑平标秦胜中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司运输及经济研究所北京100081

在车流径路规划中,相同到站的车流经同一技术站改编后合并。研究旨在提出一种考虑技术站编组去向的车流径路优化模型,以克服现有车流径路模型中车流相遇即合并的限制。构建反映技术站间编组去向的网络G1,G1中的每条边与实际路网G2对应... 详细信息

在车流径路规划中,相同到站的车流经同一技术站改编后合并。研究旨在提出一种考虑技术站编组去向的车流径路优化模型,以克服现有车流径路模型中车流相遇即合并的限制。构建反映技术站间编组去向的网络G1,G1中的每条边与实际路网G2对应顶点间的最短路绑定。以路网G2上车流的广义走行费用最小为目标,考虑技术站的流量守恒、改编能力以及区间通过能力等约束条件,构建一个整数规划模型。为求解该模型,采用模拟退火算法,使用惩罚函数处理容量约束。根据相同终点车流在G1相遇即合并的特点生成初始解,通过随机改变某股车流的径路生成新的解,且确保终点相同的车流仍满足相遇即合并的条件。通过算例对比研究提出的模型与传统的“树形径路”模型,验证模型的有效性和合理性。

关键词：车流径路树形径路编组去向模拟退火算法整数规划模型

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铁路货运车流径路选择及算法研究

铁路采购与物流 2024年第4期19卷 42-45页

作者：段嘉伟李志坚广州东华职业学院管理学院

执行最优车流径路有利于货运资源投入最小而产能效益最大，可吸引货源，增运提质。对车流径路选择、非最短车流径路致因、径路同编组计划适应度进行了理论研究，在基图的基础上简化站点并分类汇聚建立了路网文件，指针数组存图同Dijkstr... 详细信息

执行最优车流径路有利于货运资源投入最小而产能效益最大，可吸引货源，增运提质。对车流径路选择、非最短车流径路致因、径路同编组计划适应度进行了理论研究，在基图的基础上简化站点并分类汇聚建立了路网文件，指针数组存图同Dijkstra算法实现货运最短车流径路算法，算例求解验证了算法可行性，对后续货运最短车流径路优化调整具有一定参考价值。

关键词：铁路网铁路货运车流径路算法设计路网结构图

考虑碳排放的车流径路与列车编组计划综合优化

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铁道运输与经济 2024年

作者：舒文汤银英胡广红西南交通大学交通运输与物流学院

考虑铁路实际货运过程中产生的碳排放，对车流径路与列车编组计划综合优化问题进行研究。在碳税政策下，以车流集结成本、改编成本、运输成本及碳排放成本之和最小为优化目标，考虑点线能力限制、车流走行“树形结构”、区分上、下行调... 详细信息

考虑铁路实际货运过程中产生的碳排放，对车流径路与列车编组计划综合优化问题进行研究。在碳税政策下，以车流集结成本、改编成本、运输成本及碳排放成本之和最小为优化目标，考虑点线能力限制、车流走行“树形结构”、区分上、下行调车场的调车线数量限制等约束，建立车流径路与列车编组计划综合优化模型，并设计基于2阶段的模拟退火-遗传算法应用于模型的求解。最后，结合我国区域路网数据，对改进前、后算法进行分析。结果表明：相较于传统遗传算法(GA)、模拟退火算法(SA)，采用改进的模拟退火-遗传算法(ISA-GA)使得算例的总成本降低了0.61%,0.25%，同时选择最短路径的OD数量增加了4.81%,3.85%。

关键词：铁路运输车流径路列车编组计划碳排放改进的模拟退火-遗传算法

考虑车流径路选择的分组-单组货物列车混合编组优化策略

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中国铁道科学 2023年第2期44卷 175-186页

作者：李冰贠策轩华郑州大学管理学院河南郑州450001

统筹考虑车流径路选择与编组方案制定,研究带路网干线大运转车流径路选择的分组-单组货物列车混合编组优化问题,构建具有2阶递进结构的模型及求解策略。在构建嵌入车流径路选择的单组列车编组优化模型基础上,以分组列车开行方案替代原... 详细信息

统筹考虑车流径路选择与编组方案制定,研究带路网干线大运转车流径路选择的分组-单组货物列车混合编组优化问题,构建具有2阶递进结构的模型及求解策略。在构建嵌入车流径路选择的单组列车编组优化模型基础上,以分组列车开行方案替代原单组列车开行方案所带来的车小时节省最大为目标,进一步构建基于单组列车方案组合排序的分组列车编组优化模型。求解时先通过3次更新,完成单组列车开行方案优化;再通过组合排序,分别生成合并式分组列车和衔接式分组列车的开行方案;最后利用车组唯一与车小时节省原则,筛选出最优分组列车开行方案。依托我国中部路网主通道设计实验场景,验证模型及求解策略的有效性。结果表明:考虑车流径路选择后,最优单组列车开行方案共开行17列列车,产生11 560车小时消耗;进一步优化得到的分组-单组货物列车混合编组方案能够减少1列列车,节省582.5车小时消耗。该模型及求解策略能有效求解车流径路选择下的分组-单组列车混合编组优化问题。

关键词：货物列车编组计划车流径路开行方案单组列车分组列车

公铁货流转移下铁路车流径路与列车编组计划联合优化

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交通运输系统工程与信息 2022年第5期22卷 19-25,36页

作者：王志美姚尚君崔赞扬北京交通大学交通运输学院北京100044

促进更多货流从公路转移到铁路是实现“双碳”目标的重要路径之一,也是推动铁路高质量发展的关键举措。鉴于此,本文以公铁货流转移量、铁路车流径路选择及编组去向等为主要决策变量,以公铁两网物流总成本极小化为目标,构建公铁货流转移... 详细信息

促进更多货流从公路转移到铁路是实现“双碳”目标的重要路径之一,也是推动铁路高质量发展的关键举措。鉴于此,本文以公铁货流转移量、铁路车流径路选择及编组去向等为主要决策变量,以公铁两网物流总成本极小化为目标,构建公铁货流转移量与铁路车流径路及列车编组计划联合优化模型,实现“公转铁”货流全过程、多阶段运输费用的数学表达,得到系统优化的OD间公铁货流转移量、车流走行径路和改编站点。针对模型的非线性特征,引入辅助0-1变量进行线性化,将其转化为混合整数线性规划模型,为验证模型有效性设计算例,借助数学规划优化器GUROBI进行求解。结果表明,模型可为公铁货流转移方案配置合理的接驳路径和列车编组方案;相较于既有研究,本文构建模型考虑了公铁两端的接驳转运费用和铁路车流集结与改编费用,使得“公转铁”物流总成本增加了约23.06%,转移货流量降低了约4.91%,更准确地描述了公铁货流转移过程,为制定“公转铁”运输方案和组织措施提供一定的理论依据。

关键词：铁路运输车流组织车流径路编组计划树形径路

铁路货车车流径路、货物计费径路联合优化模型

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铁道学报 2023年第12期45卷 26-36页

作者：刘畅中国铁路经济规划研究院有限公司运输研究所北京100038

车流径路与计费径路既有差异又存在联动关系,而车流径路是否经过合资(地方)铁路是影响该联动关系的关键因素。基于上述特点,提出车流径路、计费径路联合优化模型。模型以车流总周转量最小化和货流总成本最小化设定双目标函数,并采用双... 详细信息

车流径路与计费径路既有差异又存在联动关系,而车流径路是否经过合资(地方)铁路是影响该联动关系的关键因素。基于上述特点,提出车流径路、计费径路联合优化模型。模型以车流总周转量最小化和货流总成本最小化设定双目标函数,并采用双层规划结构。上层用来求解车流径路,考虑单股车流不拆分、“树形径路”和区段负荷限制等因素;下层在车流径路的基础上求解计费径路,通过构造逻辑约束,实现对车流径路是否经过合资(地方)铁路的识别,并根据不同情况分别求解,从而将车流径路与计费径路的联动规则数字化、模型化。针对模型双目标的特点,设计基于归一化思想的理想点方法对模型进行预处理。最后通过算例验证模型的可行性和有效性。

关键词：车流径路计费径路合资(地方)铁路多目标优化

国家能源集团铁路网扩能改造方案与车流径路联合优化模型

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铁道运输与经济 2022年第S1期44卷 148-156页

作者：边利平国家能源投资集团有限责任公司煤炭与运输产业管理部北京100011

为优化网络布局,加强运输组织,高质量实现国家能源集团运输增量目标,以OD的走行径路、径路分配的流量及点线扩能改造方案为主要决策变量,以车流运输费用、方案改造费用和点线能力利用率差值极小化为目标,构建满足一定运输总量下的扩能... 详细信息

为优化网络布局,加强运输组织,高质量实现国家能源集团运输增量目标,以OD的走行径路、径路分配的流量及点线扩能改造方案为主要决策变量,以车流运输费用、方案改造费用和点线能力利用率差值极小化为目标,构建满足一定运输总量下的扩能改造方案与车流径路联合优化模型,借助数学规划优化器进行求解,得到系统优化的车流走行径路、径路流量和点线改扩建方案。结果表明,主通道包神铁路、神朔铁路作为重要的集运端线路,能力基本趋于饱和,新准铁路、大准铁路、准池铁路沿线装车量不足,导致其能力有较大富余,为了完成不断增长的运量目标,需要对高家堡、外西沟、卧厂等装卸车站及大准铁路、朔黄铁路、神朔铁路等线路区段进行扩能改造,并引导货流分流至新准铁路—大准铁路—准池铁路通道。

关键词：铁路运输车流组织重载铁路车流径路扩能改造