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基于复杂时空网络的铁路流线结合优化模型与算法研究

基于复杂时空网络的铁路流线结合优化模型与算法研究

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作者：郝聪丽北京交通大学

学位级别：硕士

在货运市场中,铁路始终处于非常重要的地位。但我国铁路现行的货物运输组织模式为"组织型"运输组织,即首先制定列车编组计划,然后以此为基础选择列车运行图中相应的运行线来组织列车的运行,完成货物的输送,这种模式时效性差,不能有效地... 详细信息

在货运市场中,铁路始终处于非常重要的地位。但我国铁路现行的货物运输组织模式为"组织型"运输组织,即首先制定列车编组计划,然后以此为基础选择列车运行图中相应的运行线来组织列车的运行,完成货物的输送,这种模式时效性差,不能有效地适应运输市场的波动。因此设计并实现"流线结合"运输组织模式具有非常重要的实际意义,它不仅可以显著地提高铁路货运服务的可靠性,还可以大幅度地降低运输成本。"流线结合"是指将不同OD的"货流",通过货物列车编组计划优化成"车流",融入反映列车运行时空动态变化的货物列车运行线,因此,"流"代表货物列车编组计划,"线"代表货物列车运行图中的列车运行线。本文首先对铁路货物运输过程中"流"和"线"之间的关系进行了论述,然后基于时空网络图对流线结合问题进行分析,建立了流线结合优化模型,并设计了适合快速求解的算法。最后基于沈阳铁路局的真实路网和相关数据进行了实例研究分析。论文的主要工作和结论如下:(1)"流线结合"问题分析。在简要分析铁路货物运输作业流程的基础上,分析了"流线结合"问题的核心内容,讨论了本文研究问题的必要性、重要性和复杂性。(2)"流线结合"优化模型的建立。结合铁路货物在运输过程中的时间和空间特性,本文应用时空网络图将"流线结合"问题分成列车层、编组去向层和货流层进行分析,建立了数学优化模型,目标是完成铁路资源的有效分配。并通过应用GAMS求解一个小案例来验证模型的有效性。(3)模型求解算法的设计和实现。考虑到模型的复杂性和各种算法的适用条件,本文选择了基于改进的拉格朗日松弛求解算法,并在循环求解过程中对线性因子采取了扰动策略,从而快速有效地对模型进行求解。最后,运用C#语言对上述算法进行编程实现。(4)案例分析。本文基于沈阳铁路局的真实路网和相关数据,进行了抽象和简化,计算出了 12个技术站之间的较优的货物列车运行图,该运行图实现了"流线结合"一体化优化的思想,各车流能够快速合理地进行接续,货物运输速度和质量得到明显提高,表明本文提出的模型和算法具有比较好的实际应用价值。

关键词：铁路运输组织编组计划列车运行图流线结合时空网络优化

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基于时空隧道的规划型铁路货物运输组织方案研究

基于时空隧道的规划型铁路货物运输组织方案研究

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作者：董军北京交通大学

学位级别：硕士

运输服务质量是货主选择运输方式的重要依据,保障时效性和准时性已经成为各种运输方式提高市场竞争力的主要手段。铁路运输一直注重空间效用提升,时效性和准时性已经成为制约其进一步发展的短板。实施以保证铁路货物运输时效性为最终目... 详细信息

运输服务质量是货主选择运输方式的重要依据,保障时效性和准时性已经成为各种运输方式提高市场竞争力的主要手段。铁路运输一直注重空间效用提升,时效性和准时性已经成为制约其进一步发展的短板。实施以保证铁路货物运输时效性为最终目标的规划型运输组织模式,是铁路适应市场发展和提高服务质量的有效途径。设计基于时空隧道的规划型铁路运输组织方案以及构建方案编制的数学模型,有助于推进规划型运输组织理论研究和实践应用,为铁路保障货物运输时效性提供参考方案。本文首先梳理铁路运输组织技术和运输服务优化的研究现状,提出研究内容和技术路线。其次,分析运输组织方案实施基础,深度挖掘时空隧道与铁路运输相似性,论述铁路时空隧道运输生产过程,构建基于时空隧道的运输组织方案编制方法,提出最小货物送达时间测算、可分配预留时间计算和流线结合方案的编制思路。第三,考虑到货物送达时间的不确定性,提出基于PERT的货物送达时间测算方法;剖析预留时间分配问题的本质,将预留时间分配问题转化为背包问题,设计背包参数确定方法及求解算法,并进行算例分析,验证模型的有效性。第四,建立基于时空隧道的流线结合模型,以车流改编费用、列车开行成本、车流接续成本最小以及节省物流和仓储成本最大为目标函数,综合考虑车流改编约束、列车运行线约束和预留时间分配约束,设计遗传算法求解模型。最后,以东北局部路网进行案例分析,检验模型和算法有效性。东北局部路网的铁路时空隧道方案算例分析结果显示,基于时空隧道的流线结合模型得到的车流改编方案、货物列车开行方案和预留时间分配方案可以优化铁路运输过程,路网货物送达准时性提高7.5%,铁路运输服务质量显著提升。

关键词：铁路运输时空隧道准时性流线结合预留时间分配

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多方向铁路编组站货车到达与集结规律研究

多方向铁路编组站货车到达与集结规律研究

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作者：凌熙北京交通大学

学位级别：硕士

我国铁路车流的规律性比较复杂,市场供求关系瞬息万变,对铁路运输的经济性、及时性、多样性、可靠性以及有效的运输生产组织和调控措施提出了更高的要求。论文基于列车编组计划和列车运行图在铁路运输组织中的基础性作用,对列车编组计... 详细信息

我国铁路车流的规律性比较复杂,市场供求关系瞬息万变,对铁路运输的经济性、及时性、多样性、可靠性以及有效的运输生产组织和调控措施提出了更高的要求。论文基于列车编组计划和列车运行图在铁路运输组织中的基础性作用,对列车编组计划和列车运行图的传统编制以及一体化编制过程进行了区分,探讨了流线结合问题的内涵及要求,肯定了加强流线结合对于稳定运输秩序、提高运输效率的重要性。论文以到达丰台西编组站调车场的实际车组数据为基础,对多方向编组站到达流的不均衡性进行了分析,对比单方向编组站的货车到达规律,运用数理统计方法给出了在多个衔接方向下某些去向车组到达间隔时间、车组大小的分布密度函数,完善了编组站的到达规律研究。论文研究了在定编集结模式条件下编组站货车集结过程,应用蒙特卡罗法建立了相应仿真的模型,分别对单独编组去向和合并车流去向的货车集结过程进行了仿真,获得了对列车各时段集结完成概率、各时段列车出发概率、货车的平均集结时间、某去向车流一昼夜集结车小时总消耗、车流合并效果及流线结合等问题的新认识。这些认识将有助于对列车编组计划和列车运行图的一体化编制。

关键词：编组站多方向到达规律集结规律流线结合仿真

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