鐵路大型客運(yùn)站作業(yè)計(jì)劃智能編制的優(yōu)化技術(shù)和方法研究.pdf

1、客運(yùn)站是鐵路進(jìn)行旅客運(yùn)輸組織、服務(wù)社會(huì)的窗口。大型客運(yùn)站位于大量客流集散的地點(diǎn)，主要辦理旅客列車始發(fā)、終到、通過作業(yè)及客運(yùn)業(yè)務(wù)。我國大型客運(yùn)站的作業(yè)組織復(fù)雜，運(yùn)輸指揮人員通過編制作業(yè)計(jì)劃指揮日常運(yùn)輸生產(chǎn)，其計(jì)劃編制水平和效率是影響車站運(yùn)輸質(zhì)量的關(guān)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(shí)段集中。在大型的客運(yùn)站，手工編制計(jì)劃的方式已不能滿足高密度、快節(jié)奏的運(yùn)輸要求，急需開發(fā)客運(yùn)站作業(yè)計(jì)劃編制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算

2、機(jī)自動(dòng)編制作業(yè)計(jì)劃。目前國內(nèi)對(duì)客運(yùn)站作業(yè)計(jì)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(jìn)程。本文針對(duì)我國大型客運(yùn)站作業(yè)組織的特點(diǎn)，建立客運(yùn)站作業(yè)計(jì)劃編制優(yōu)化模型，并尋求有效求解算法，以促進(jìn)大型客運(yùn)站調(diào)度決策支持系統(tǒng)的建設(shè)，提高客運(yùn)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(yùn)專線客運(yùn)站的技術(shù)作業(yè)流程，分析了客運(yùn)站作業(yè)計(jì)劃的種類及內(nèi)容。總結(jié)了智能優(yōu)化算法的理論基礎(chǔ)，分析了各種算

3、法的特點(diǎn)和應(yīng)用條件。 2.在分析鐵路客運(yùn)站到發(fā)線作業(yè)流程、影響因素和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了客運(yùn)站到發(fā)線運(yùn)用優(yōu)化模型，并采用蟻群優(yōu)化算法設(shè)計(jì)了求解算法。由于蟻群優(yōu)化算法是構(gòu)建型算法，對(duì)復(fù)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(yīng)客運(yùn)站的特點(diǎn)。在分析客車整備所作業(yè)流程、影響因素、特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了客技線運(yùn)用優(yōu)化模型，并設(shè)計(jì)了求解算法。 3.調(diào)機(jī)運(yùn)用優(yōu)化是客運(yùn)站作業(yè)整體優(yōu)化的關(guān)鍵，起著牽一發(fā)而動(dòng)全身的作用，此前尚無

4、有效的優(yōu)化模型和算法。本文對(duì)定位式作業(yè)客運(yùn)站調(diào)機(jī)運(yùn)用優(yōu)化問題進(jìn)行了研究，提出了客運(yùn)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(biāo)、約束復(fù)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(jī)作業(yè)順序優(yōu)化、調(diào)機(jī)作業(yè)時(shí)間優(yōu)化三個(gè)子模型，在此基礎(chǔ)上，采用分層序列法建立了客運(yùn)站調(diào)機(jī)運(yùn)用優(yōu)化的多層決策模型。 4.提出了定位式客運(yùn)站調(diào)機(jī)作業(yè)計(jì)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(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)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(jī)作業(yè)順序模型轉(zhuǎn)化為車輛數(shù)固定的、帶時(shí)間窗口的車輛路徑問題，采用蟻群算法設(shè)計(jì)了求解算法；設(shè)計(jì)了調(diào)機(jī)作業(yè)時(shí)間優(yōu)化算法，滿足了調(diào)機(jī)、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(dòng)車組在客運(yùn)站的作業(yè)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了開行動(dòng)車組的客運(yùn)站調(diào)車作業(yè)優(yōu)化算法。 5.在總結(jié)前人研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了道岔分組的原則，提出了建立車站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，

6、該圖節(jié)點(diǎn)少，有效地減少了進(jìn)路生成、進(jìn)路選擇算法的規(guī)模，降低了問題求解的復(fù)雜度；提出了基于廣度優(yōu)先策略的車站基本進(jìn)路表的生成算法；基于回溯法、蟻群算法，設(shè)計(jì)了兩種進(jìn)路選擇優(yōu)化算法，在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)車站的站型、規(guī)模選擇適當(dāng)?shù)乃惴ā?6.建立了基于客運(yùn)站技術(shù)作業(yè)過程的客運(yùn)站作業(yè)計(jì)劃編制模型。要使計(jì)算機(jī)編制客運(yùn)站作業(yè)計(jì)劃實(shí)用化，必須將人的因素考慮到系統(tǒng)中，本文在模型中設(shè)計(jì)了人機(jī)交互機(jī)制，將到發(fā)線運(yùn)用、調(diào)機(jī)運(yùn)用、客整線運(yùn)用、進(jìn)路選擇優(yōu)