鐵路大型客運站作業(yè)計劃智能編制的優(yōu)化技術和方法研究.pdf

1、客運站是鐵路進行旅客運輸組織、服務社會的窗口。大型客運站位于大量客流集散的地點，主要辦理旅客列車始發(fā)、終到、通過作業(yè)及客運業(yè)務。我國大型客運站的作業(yè)組織復雜，運輸指揮人員通過編制作業(yè)計劃指揮日常運輸生產(chǎn)，其計劃編制水平和效率是影響車站運輸質量的關鍵因素。 我國鐵路經(jīng)過六次大規(guī)模的提速后，旅客列車開行密度大、開行時段集中。在大型的客運站，手工編制計劃的方式已不能滿足高密度、快節(jié)奏的運輸要求，急需開發(fā)客運站作業(yè)計劃編制系統(tǒng)，實現(xiàn)計算

2、機自動編制作業(yè)計劃。目前國內(nèi)對客運站作業(yè)計劃編制優(yōu)化的研究尚屬起步、成果鮮見，制約了我國鐵路調(diào)度智能化的發(fā)展進程。本文針對我國大型客運站作業(yè)組織的特點，建立客運站作業(yè)計劃編制優(yōu)化模型，并尋求有效求解算法，以促進大型客運站調(diào)度決策支持系統(tǒng)的建設，提高客運站調(diào)度工作智能化。本文主要研究內(nèi)容如下： 1.分析了各種旅客列車在既有線、客運專線客運站的技術作業(yè)流程，分析了客運站作業(yè)計劃的種類及內(nèi)容。總結了智能優(yōu)化算法的理論基礎，分析了各種算

3、法的特點和應用條件。 2.在分析鐵路客運站到發(fā)線作業(yè)流程、影響因素和特點的基礎上，建立了客運站到發(fā)線運用優(yōu)化模型，并采用蟻群優(yōu)化算法設計了求解算法。由于蟻群優(yōu)化算法是構建型算法，對復雜的約束條件具有良好的處理能力，因此算法能夠較好的適應客運站的特點。在分析客車整備所作業(yè)流程、影響因素、特點的基礎上，建立了客技線運用優(yōu)化模型，并設計了求解算法。 3.調(diào)機運用優(yōu)化是客運站作業(yè)整體優(yōu)化的關鍵，起著牽一發(fā)而動全身的作用，此前尚無

4、有效的優(yōu)化模型和算法。本文對定位式作業(yè)客運站調(diào)機運用優(yōu)化問題進行了研究，提出了客運站作業(yè)協(xié)調(diào)定量化描述的方法，建立了該問題的多目標、約束復雜、混合0-1規(guī)劃模型。為了減小求解難度，將該模型分解為成組作業(yè)方案優(yōu)化、調(diào)機作業(yè)順序優(yōu)化、調(diào)機作業(yè)時間優(yōu)化三個子模型，在此基礎上，采用分層序列法建立了客運站調(diào)機運用優(yōu)化的多層決策模型。 4.提出了定位式客運站調(diào)機作業(yè)計劃的多層蟻群優(yōu)化算法。將成組作業(yè)方案優(yōu)化問題轉化為標準分配問題，提出了基于

5、分枝限界算法和蟻群算法的求解算法；將調(diào)機作業(yè)順序模型轉化為車輛數(shù)固定的、帶時間窗口的車輛路徑問題，采用蟻群算法設計了求解算法；設計了調(diào)機作業(yè)時間優(yōu)化算法，滿足了調(diào)機、到發(fā)線、客技線、牽出線、咽喉的協(xié)調(diào)作業(yè)要求。根據(jù)動車組在客運站的作業(yè)特點，設計了開行動車組的客運站調(diào)車作業(yè)優(yōu)化算法。 5.在總結前人研究經(jīng)驗的基礎上，提出了道岔分組的原則，提出了建立車站拓撲結構圖的新方法，建立了基于道岔組、滿足大站咽喉分段解鎖要求的車站拓撲結構圖，

6、該圖節(jié)點少，有效地減少了進路生成、進路選擇算法的規(guī)模，降低了問題求解的復雜度；提出了基于廣度優(yōu)先策略的車站基本進路表的生成算法；基于回溯法、蟻群算法，設計了兩種進路選擇優(yōu)化算法，在實際應用中可以根據(jù)車站的站型、規(guī)模選擇適當?shù)乃惴ā?6.建立了基于客運站技術作業(yè)過程的客運站作業(yè)計劃編制模型。要使計算機編制客運站作業(yè)計劃實用化，必須將人的因素考慮到系統(tǒng)中，本文在模型中設計了人機交互機制，將到發(fā)線運用、調(diào)機運用、客整線運用、進路選擇優(yōu)