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基于不确定参数的列车编组计划与车流径路综合优化研究

作　者: 李宵寅
导　师: 严余松
学　校: 西南交通大学
专　业: 交通运输规划与管理
关键词: 列车编组计划车流径路不确定参数随机模拟机会约束规划
分类号: U292.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

车流组织是运输组织管理工作的基础和前提,货物列车编组计划是车流组织的具体体现。在过去的二十年中,列车编组计划的优化问题一直是热点问题,针对列车编组计划与车流径路的综合优化,更是近年来专家和学者们重点研究的对象。在传统的列车编组计划优化方法中,影响编组计划优选的主要参数——车流量、货车集结时间、车辆改编额外消耗时间在优化过程中往往是假设固定不变的,而实际上这三个参数是随着时间的变化而波动的,这使得传统的列车编组计划优化模型所求得的“最优”编组方案在实际应用中无法达到所谓的“最优”效果。将编组计划中参数的波动性考虑到编组计划优化问题中,以寻求最优的编组方案和车流径路方案,不仅在实际运输生产中,而且在理论上都具有重要意义,这已成为车流组织研究领域中迫切需要解决的问题。本论文将车流量、货车集结时间、车辆改编额外消耗时间的波动性考虑到列车编组计划的优化问题中,利用随机模拟和模糊模拟中机会约束规划和模糊机会约束规划理论对参数的波动性进行数学处理,建立了基于不确定参数的单组技术直达列车编组计划与车流径路综合优化模型。对所建立的基于不确定参数的单组技术直达列车编组计划与车流径路综合优化模型进行了特征分析,重点进行了模型的退化,退化后的模型是目标函数为弱非线性、约束条件为弱非线性的0-1规划模型；之后针对模型的特点提出利用基于随机模拟的改进分枝定界算法来对模型求解,采用适合该模型的数学工具LINGO求解,并给出了求解模型的基本步骤。最后利用小型路网对模型和算法进行了检验,通过对未考虑和考虑车流量波动的两种情况进行模型求解发现,基于不确定参数比基于确定参数的列车编组计划与车流径路综合优化模型的最优解具有更高的稳定性,而且其优化算法的计算速度也令人满意。论文通过对参数波动情况下的编组计划与车流径路优化问题的系统研究,得出一些有益的结论,为车流组织优化提供了一种新的思路。但同时,鉴于作者的知识水平及时间的有限,考虑参数波动情况下的编组计划优化中还有很多问题需要完善和深入研究。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-17
  1.1 研究背景和意义  11-12
  1.2 国内外研究现状及存在的问题  12-15
    1.2.1 国内外研究现状  12-14
    1.2.2 存在的问题  14-15
  1.3 研究目标和内容  15
    1.3.1 研究目标  15
    1.3.2 研究内容  15
  1.4 研究思路和方法  15-17
    1.4.1 研究思路  15-16
    1.4.2 研究方法  16-17
第2章列车编组计划与不确定规划基础理论分析  17-25
  2.1 基本概念  17-19
    2.1.1 车流组织与列车编组计划  17
    2.1.2 影响列车编组计划的相关参数  17-19
  2.2 列车编组计划优化的原理分析  19-22
    2.2.1 列车编组计划的优化目标  19-20
    2.2.2 列车编组计划与车流径路的关系  20
    2.2.3 列车编组计划优化的限制因素  20
    2.2.4 编组计划相关参数的不确定性  20-22
  2.3 随机规划与模糊规划  22-24
    2.3.1 机会约束规划  22-23
    2.3.2 模糊机会约束规划  23
    2.3.3 编组计划中不确定参数的数学处理  23-24
  2.4 本章小结  24-25
第3章列车编组计划与车流径路优化模型研究  25-37
  3.1 数学问题描述  25-26
    3.1.1 车流径路的优选  25-26
    3.1.2 改编方案的优选  26
  3.2 车流组织方案的参数特征分析  26-30
    3.2.1 车流改编方案  26-27
    3.2.2 车流径路方案  27
    3.2.3 直达去向车流量  27-28
    3.2.4 技术站编组去向数  28-29
    3.2.5 技术站改编车数  29
    3.2.6 线路区段通过列车数  29-30
    3.2.7 目标函数参数  30
  3.3 基于确定参数的列车编组计划与车流径路优化模型  30-32
    3.3.1 模型条件及假设  30
    3.3.2 模型建立  30-32
  3.4 基于不确定参数的列车编组计划与车流径路优化模型  32-35
    3.4.1 模型条件及假设  32-33
    3.4.2 基于车流量波动的列车编组计划与车流径路优化模型  33-34
    3.4.3 基于集结时间波动的列车编组计划与车流径路优化模型  34-35
    3.4.4 基于改编时间波动的列车编组计划与车流径路优化模型  35
  3.5 本章小结  35-37
第4章模型的算法设计  37-48
  4.1 模型特征分析  37-40
    4.1.1 模型的特点  37
    4.1.2 模型的退化  37-39
    4.1.3 退化模型的复杂性  39-40
  4.2 优化算法及工具介绍  40-42
    4.2.1 分枝定界法  40-41
    4.2.2 LINGO优化软件  41-42
  4.3 模型算法设计  42-46
    4.3.1 模型算法设计  42-45
    4.3.2 模型的求解步骤  45-46
  4.4 本章小结  46-48
第5章算例分析  48-74
  5.1 模型应用  48-70
    5.1.1 路网基础数据  48-50
    5.1.2 问题分析  50-63
    5.1.3 模型求解  63-70
  5.2 结果分析  70-73
    5.2.1 模型最优解分析  70-72
    5.2.2 算法应用结果分析  72-73
  5.3 本章小结  73-74
结论  74-75
致谢  75-76
参考文献  76-79
附录  79-88
  附录1 程序与模型对应变量及向量表  79-83
  附录2 程序1相关图表  83-85
  附录3 程序2相关图表  85-88
攻读硕士学位期间发表论文  88

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