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铁路编组站布局与车流组织关联研究

作　者: 李莎
导　师: 林柏梁
学　校: 北京交通大学
专　业: 交通运输规划与管理
关键词: 编组站布局车流组织双层规划模型禁忌搜索算法
分类号: U291.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

摘要：2013年6月,我国铁路货运改革正式启动,旨在提高我国铁路货物运输的质量和效益,同时我国高速铁路网逐步建设,铁路既有货运能力释放明显。在这种背景下,编组站布局日渐精简的铁路网承担着越来越多的货运任务,这对编组站布局优化和车流组织方案提出了更高的效率要求。编组站布局优化即合理配置编组站改编能力。本文主要的研究内容即为编组站布局与车流组织方案的相互协同优化关系。目前,编组站布局优化的研究方向已从新建选址转移为对现有编组站的改扩建,以期最大限度发挥现有编组站的能力。某一编组站的布局方案发生改变都会影响到路网中其他编组站的分工以及整个路网的车流组织方案的编制。同时,车流组织又是编组站的改扩建方案设计的重要依据。因此,需要从路网整体出发,对编组站布局与车流组织方案进行协同优化。本文基于编组站布局规划方法与铁路编组计划的编组方法,借鉴国内外研究成果,通过构建双层规划模型,对编组站布局和铁路车流组织问题展开联合优化。由于本文双层模型的上下层变量之间的关系过于复杂,反应函数难以确立,便结合决策变量和约束条件的特点对模型进行了松弛变换与简化处理,同时为了提高求解质量,设计了基于绝对条件生成直达去向的预决策。最后采用禁忌搜索算法对模型提出了求解策略,通过小型路网算例得出优化的编组站改扩建方案与车流组织方案,验证了模型和算法的可行性和有效性。本文研究了铁路编组站布局和车流运输组织联合优化的问题,论文的研究工作主要包括以下几个方面：1、进行了铁路编组站布局规划以及铁路车流组织的理论归纳与总结。特别注重于两者之间的相互关联。其中,影响编组站布局的因素多种多样,本文主要考虑车流组织过程对编组站布局规划过程的影响。阐述了列车编组计划的编制要素,以及列车编组计划对于编组站改扩建方案的决策性影响。2、本文根据编组站布局与车流组织的相互影响与制约的关系,构建了双层规划模型对铁路编网组站布局和车流运输组织问题展开了联合优化,上层规划模型以编组站投资维护、车流组织以及编组站设备能力浪费总和最小化为目标优化编组站布局,下层规划以车流运输组织成本最小化为目标优化车流组织方案,上下层相互作用实现问题的有效解决。3、对于复杂的双层规划模型,本文针对决策变量和约束条件的特点对模型进行了松弛变换,并优先处理了路网上直达去向分布的车流,再推导其他车流改编方案。最后由于双层变量间的复杂逻辑关系,对此双层模型进行简化处理,设计求解模型的禁忌搜索算法。4、通过算例验证了模型和算法的可行性和有效性。对于一个假设已知的编组站路网提出了改扩建的方案以及形成了优化的车流组织方案,提高了运输组织效率,减少了运输成本。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-8
ABSTRACT  8-12
1 绪论  12-21
  1.1 研究背景与意义  12-14
  1.2 国内外研究现状  14-18
    1.2.1 铁路编组站布局问题的研究现状  14-15
    1.2.2 车流组织问题的研究现状  15-16
    1.2.3 双层规划模型的研究现状  16-18
  1.3 研究内容与方法  18-21
    1.3.1 论文的研究内容  18-20
    1.3.2 论文的技术路线  20-21
2 铁路编组站布局理论研究  21-28
  2.1 铁路编组站布局的影响因素与规划原则  21-23
    2.1.1 影响铁路编组站布局的因素  21-22
    2.1.2 铁路编组站布局规划的原则  22-23
  2.2 编组站布局对车流组织的影响  23-25
  2.3 编组站布局规划的流程与步骤  25-28
3 铁路车流组织理论研究  28-37
  3.1 编组站列车编组计划的编制  28
  3.2 我国编组站技术车流的组织方式  28-36
    3.2.1 车流组织的费用体系  28-30
    3.2.2 单组列车编组计划的编制  30-33
    3.2.3 分组列车编组计划的编制  33-35
    3.2.4 车流不可拆分性  35-36
  3.3 列车编组计划对编组站改扩建的影响  36-37
4 铁路编组站布局与车流组织联合优化双层规划模型  37-46
  4.1 编组站布局与车流组织联合优化双层规划模型框架设计  37-39
  4.2 优化编组站布局的上层规划模型的构建  39-42
    4.2.1 上层规划模型参数和变量设计  39-40
    4.2.2 上层规划模型目标函数  40-42
    4.2.3 上层规划模型约束条件  42
    4.2.4 上层规划模型构建  42
  4.3 优化车流组织的下层规划模型的构建  42-44
    4.3.1 下层规划模型参数和变量设计  42
    4.3.2 下层规划模型目标函数  42-43
    4.3.3 下层规划模型约束条件  43-44
    4.3.4 下层规划模型构建  44
  4.4 编组站布局与车流组织联合优化双层整体规划模型  44-46
5 基于禁忌搜索算法的模型求解策略及算例分析  46-68
  5.1 禁忌搜索算法概述  46-48
  5.2 模型约束条件的预处理  48-52
    5.2.1 编组站能力约束及车流改编约束  48-50
    5.2.2 直达去向的预决策  50-51
    5.2.3 模型的简化处理  51-52
  5.3 基于禁忌搜索算法的求解策略  52-56
    5.3.1 禁忌搜索算法编码方式与初始解的构造  53
    5.3.2 邻域的搜索策略及禁忌表设计  53-55
    5.3.3 求解流程概述  55-56
  5.4 算例分析  56-68
    5.4.1 算例的路网结构  56
    5.4.2 算例的参数设置  56-60
    5.4.3 禁忌算法的求解效果  60-62
    5.4.4 求解结果分析  62-68
6 结语与展望  68-70
  6.1 论文的主要研究工作  68
  6.2 展望  68-70
参考文献  70-73
作者简历  73-75
学位论文数据集  75

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