高速鐵路乘務(wù)計(jì)劃編制方法優(yōu)化研究.pdf

1、隨著我國高速鐵路網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營格局的不斷形成，其運(yùn)輸組織問題逐步趨于精細(xì)化、復(fù)雜化。乘務(wù)計(jì)劃作為高速鐵路運(yùn)輸組織問題的重要子問題之一，其編制工作亦傾向于背景復(fù)雜化、過程高效化和結(jié)果人性化?，F(xiàn)行的乘務(wù)計(jì)劃大多數(shù)采用效率低下的手工方式編制，其編制效果往往取決于編制人員的經(jīng)驗(yàn)，且不便于調(diào)整。因此，研究一套科學(xué)、高效的高速鐵路乘務(wù)計(jì)劃自動(dòng)化編制方法對提高我國高速鐵路的運(yùn)輸組織效率，降低運(yùn)營管理成本有著重要的意義。
　　首先，基于時(shí)空接續(xù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)

2、建了可以刻畫“相對時(shí)間”約束的一般模型，借助該模型分析探討了既有研究的局限性，并結(jié)合高速鐵路乘務(wù)計(jì)劃的問題特征，對乘務(wù)交路計(jì)劃問題和乘務(wù)值乘計(jì)劃問題的求解策略進(jìn)行了研究。對于乘務(wù)交路計(jì)劃問題，首次考慮了乘務(wù)組午、晚餐“固定時(shí)間窗”用餐規(guī)則，將該問題歸類為考慮“混合時(shí)間”約束的大規(guī)模組合優(yōu)化問題，并提出了基于時(shí)空狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)和拉格朗日松弛的求解策略。對于乘務(wù)值乘計(jì)劃問題，首次提出了“閉環(huán)排班”和“非閉環(huán)排班”的概念以界定單一循環(huán)乘務(wù)值乘計(jì)劃的

3、兩種合理值乘方案，將該問題歸類為僅考慮“相對時(shí)間”約束的組合優(yōu)化問題，并提出了基于時(shí)空接續(xù)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)流模型的求解策略。
　　其次，對乘務(wù)交路計(jì)劃問題的優(yōu)化方法進(jìn)行了研究。通過定義該問題在時(shí)空狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的“狀態(tài)”維度和兩種“固定時(shí)間窗”用餐方式，將乘務(wù)規(guī)則轉(zhuǎn)化為“點(diǎn)”生成策略——時(shí)空節(jié)點(diǎn)狀態(tài)坐標(biāo)遞推原則和“弧”生成策略——乘務(wù)任務(wù)可行轉(zhuǎn)化判定條件，并基于此構(gòu)建時(shí)空狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)，使乘務(wù)規(guī)則在網(wǎng)絡(luò)中完全得到刻畫，從而控制網(wǎng)絡(luò)規(guī)模并簡化數(shù)學(xué)模

4、型。然后，建立了基于時(shí)空狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)流模型，設(shè)計(jì)了拉格朗日松弛算法求解，將乘務(wù)交路計(jì)劃問題由多乘務(wù)交路組合優(yōu)化問題分解為單乘務(wù)交路時(shí)空最短路徑問題的集合。針對該問題存在“強(qiáng)對稱”和“超松弛”的特性，提出了“打破對稱性”和“控制超松弛”的線性不等式約束，以加速算法收斂并提升下界質(zhì)量。
　　第三，對乘務(wù)值乘計(jì)劃問題的優(yōu)化方法進(jìn)行了研究。針對單一循環(huán)乘務(wù)值乘計(jì)劃問題的特征，建立了可以刻畫乘務(wù)組不同休息類型的時(shí)空接續(xù)網(wǎng)絡(luò)，將該問題轉(zhuǎn)化為

5、考慮中途休息的旅行商問題?；跁r(shí)空接續(xù)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建了乘務(wù)值乘計(jì)劃問題的網(wǎng)絡(luò)流模型，設(shè)計(jì)了嵌入CPLEX求解引擎的迭代優(yōu)化算法求解，并與既有研究結(jié)果進(jìn)行對比，分析了該方法的求解效果。針對問題規(guī)模大、求解時(shí)間長的現(xiàn)象，提出了設(shè)置乘務(wù)規(guī)則時(shí)間窗的加速求解策略，并給出該策略合理性的證明過程。
　　最后，分別以單條城際鐵路和區(qū)域高速鐵路網(wǎng)為實(shí)例，利用本文提出的方法對不同路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和問題規(guī)模的乘務(wù)計(jì)劃問題進(jìn)行求解。結(jié)果表明，本文提出的方法可以高質(zhì)