技术站间单组与分组直达列车编组计划的综合优化研究

摘要

货物列车编组计划(也即列车编组计划或编组计划)是铁路运输科学生产管理办法中的重要组成部分,是车流组织的技术性文件。一个较优的货物列车编组计划不仅对于车站工作组织有利,而且能够为提高机车车辆运用水平奠定基础。因此,做好货物列车编组计划的编制工作是确保铁路计划运输的重要任务,对于做好铁路运输组织工作具有重要的意义。其中,技术站间列车编组计划是货物列车编组计划中的重要组成部分,而技术站间列车编组计划即是技术站单组列车编组计划和技术站分组列车编组计划的统称。
　　 本论文研究范围为我国国家铁路,且是在技术站间计划车流量、车流运行径路、集结参数已确定条件下的优化研究。本论文是对货物列车编组计划中的技术站间列车编组计划优化问题进行理论研究,且是在参考和借鉴以往相关研究成果的基础上,采用系统科学的角度与理论分析的方法,同时综合运用铁路运输组织理论、最优化理论、数学算法理论等相关学科的研究方法,将技术站间车流组织问题转化为数学规划问题来表示并加以解决。
　　 本论文的研究内容主要包括如下几方面:
　　 (1)阐述了对技术站间单组与分组直达列车编组计划进行综合编制的背景和意义;对技术站间单组与分组直达列车编组计划优化研究相关文献进行了综述与评价;对列车编组计划编制问题进行了必要阐述。
　　 (2)对技术站单组列车编组计划优化理论进行了分析与阐述,对现有文献所构建的较为成熟的线性0-1规划模型、线性整数规划模型、二次0-1规划模型进行了分析与部分改进。同时,阐述与分析了适用于求解改进后的线性规划模型的分支定界法和Gomory割平面法等最优算法的算法思路与算法步骤,以及适用于求解改进后的二次0-1规划模型的基于遗传算法为基础的启发式算法求解思路与算法流程。
　　 (3)对技术站分组列车编组计划优化理论进行了分析与阐述,对现有文献所构建的目标函数中带有阶跃函数项的非线性0-1规划模型进行了分析与部分改进,并阐述与分析了适用于求解改进后的非线性0-1规划模型的基于模拟退火算法为基础的启发式算法求解思路与算法流程。同时,根据技术站分组列车的特点,构建了技术站分组列车编组计划优化的线性0-1规划模型,并阐述与分析了适用于求解该模型的以带有对目标函数下降搜索为特点的隐枚举最优算法的算法思路与算法步骤。
　　 (4)根据技术站单组列车与分组列车的各自特征,借鉴以往研究经验,构建了技术站间单组与分组直达列车编组计划综合优化线性0-1规划模型,阐述与分析了适用于求解该模型的基于禁忌搜索算法为基础的启发式算法求解思路与算法流程。同时,针对该模型进行了禁忌搜索算法设计。另外,阐述与分析了适用于求解该模型的带有隐枚举分支特点的0-1规划最优算法的算法思路与算法步骤。另外,分析并运用运筹学LINGO软件,编程求解了技术站间单组与分组直达列车编组计划综合优化的线性0-1规划模型的举例应用问题,展示了该综合优化模型对具有一定规模问题的技术站间列车编组计划编制问题的综合优化能力。
　　 本论文的研究涵盖了技术站单组列车编组计划优化理论内容、技术站分组列车编组计划优化理论内容,并以此为基础,着重研究了技术站间单组与分组直达列车编组计划综合优化问题,以希望达到综合研究的完整理论体系,以便为当前通常存在的技术站间单组与分组直达列车编组计划分别按先后编制所造成的技术站间列车编组计划得以出现非最优性问题的解决而提供理论支持与参考,以及为货物列车编组计划的综合优化研究起到一些促进作用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外文献综述

1．2．1 国内文献综述

1．2．2 国外文献综述

1．3 研究方案

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究内容

1．3．3 研究方法

第2章 列车编组计划编制概述

2．1 列车编组计划编制的基本概述

2．1．1 列车编组计划的涵义

2．1．2 列车编组计划编制的相关问题

2．2 装车地直达列车编组计划编制概述

2．2．1 装车地直达列车阐述

2．2．2 装车地直达列车编组计划编制分析

2．3 技术站间列车编组计划编制概述

2．3．1 技术站间开行列车阐述

2．3．2 技术站间列车编组计划编制分析

2．4 区段管内列车编组计划编制概述

2．4．1 区段管内列车阐述

2．4．2 区段管内列车编组计划编制分析

2．5 本章小结

第3章 技术站单组列车编组计划优化理论

3．1 技术站单组列车编组计划优化理论概述

3．2 技术站单组列车编组计划线性0-1规划模型

3．2．1 现有较为成熟的数学模型分析

3．2．2 模型改进

3．2．3 求解算法

3．3 技术站单组列车编组计划线性整数规划模型

3．3．1 现有较为成熟的数学模型分析

3．3．2 模型改进

3．3．3 求解算法

3．4 技术站单组列车编组计划二次0-1规划模型

3．4．1 现有较为成熟的数学模型分析

3．4．2 模型改进

3．4．3 求解算法

3．5 本章小结

第4章 技术站分组列车编组计划优化理论

4．1 技术站分组列车编组计划优化理论概述

4．2 技术站分组列车编组计划带有阶跃函数项非线性规划模型

4．2．1 现有较为成熟的数学模型分析

4．2．2 模型改进

4．2．3 求解算法

4．3 技术站分组列车编组计划线性0-1规划模型

4．3．1 建模分析

4．3．2 建立模型

4．3．3 求解算法

4．4 本章小结

第5章 技术站间单组与分组直达列车编组计划综合优化理论

5．1 建模分析

5．1．1 参数定义

5．1．2 变量定义

5．2 建立模型

5．2．1 目标函数

5．2．2 约束条件

5．2．3 模型建立

5．2．4 模型特点分析

5．3 模型求解算法

5．3．1 最优算法

5．3．2 启发式算法

5．4 模型的禁忌搜索算法设计

5．4．1 算法设计的基本程序

5．4．2 算法设计的规则确定

5．4．3 算法设计的求解步骤

5．5 本章小结

第6章 综合优化模型举例应用

6．1 数据设定

6．2 模型展开

6．2．1 目标函数展开

6．2．2 约束条件展开

6．3 求解方法

6．4 求解结果

6．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

附录1

附录2

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果