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基于博弈理论的货运列车编组调度模型与算法研究

作　者: 严明
导　师: 刘鸿雁
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 博弈论 GMAIM 编组调度优化模型遗传算法编组站
分类号: O225
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 24次
引　用: 1次
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内容摘要

随着我国铁路现代化建设的高速发展,车站编组调度效率瓶颈已凸显。作为一类典型组合优化复杂问题,货运列车编组调度优化成为具有理论水平和实际应用意义的重要研究领域。本文介绍了现阶段铁路信息化的成果与不足、国内外对于货运列车编组调度模型与算法研究现状。阐述了Agent、MAS的相关概念、性质及应用等基础知识。分析了几种经典优化理论方法。研究了博弈论的发展、类型划分、表示形式及算法实现平台等。以GMAIM为原型,进一步研究应用于编组调度问题的多Agent博弈协作,建立了货车编组调度博弈概念模型,并设计了相应博弈算法。根据货运列车编组调度过程的性质和特征,分析讨论了货车编组调度的工作流程、效率评价指标、优化目标及约束条件,建立了基于博弈论的货运列车编组调度优化可解模型。本文比较了多种常用的系统作业调度算法。提出了针对编组调度模型的编组调度贪心算法、基于网络优化配流的表上作业法、编组调度遗传算法等3类求解算法。作者研究了基于FCFS的货车编组调度算法实现。以某编组站为计算实例,针对3类编组调度优化算法进行了算法效率比较,并分析了中时上限、满轴率等因素对编组调度效率的影响。最后,作者分析了影响编组站解体能力的相关因素。在参考现存研究成果的基础上,建立了编组站通过能力计算模型,针对性的研究了编组站设备数量与负荷优化策略。通过编组站到解过程仿真数据的构建,在设置一系列的初始仿真条件下对编组站到解作业过程进行连续多次仿真。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-18
  1.1 本课题研究背景  11-13
  1.2 货运列车编组调度研究现状  13-15
    1.2.1 编组优化模型研究现状  14
    1.2.2 模型求解算法研究现状  14-15
  1.3 本课题研究的目的与意义  15-16
  1.4 作者的主要工作及采用的主要方法  16-18
    1.4.1 作者主要工作  16-17
    1.4.2 作者研究工作采用的主要方法  17-18
第二章相关理论基础知识  18-33
  2.1 AGENT 的基本理论  18-19
  2.2 MAS 的基本理论  19-20
    2.2.1 MAS 概念  19
    2.2.2 MAS 协作  19-20
    2.2.3 MAS 在铁路运输组织中的应用  20
  2.3 优化理论方法  20-27
    2.3.1 线性规划方法  21-22
    2.3.2 排队论方法  22-23
    2.3.3 多目标决策方法  23-27
  2.4 博弈理论  27-30
    2.4.1 博弈论的产生和发展  27-28
    2.4.2 博弈类型的划分  28
    2.4.3 博弈的表示形式  28-30
  2.5 编组调度算法实现平台  30-32
    2.5.1 C/S 体系结构  30-31
    2.5.2 Delphi 7.0  31
    2.5.3 SQL Server 2000  31-32
  2.6 本章小结  32-33
第三章基于博弈理论的货运列车编组调度概念模型  33-42
  3.1 博弈基本要素  33-34
  3.2 纳什均衡原理  34-35
  3.3 基于博弈理论的多 Agent 交互模型  35-37
    3.3.1 GMAIM 模型  35-36
    3.3.2 GMAIM 博弈策略  36-37
  3.4 编组调度博弈概念模型研究  37-41
    3.4.1 编组调度Agent 结构  37-38
    3.4.2 编组调度博弈模型建立  38-39
    3.4.3 编组调度博弈算法描述  39-40
    3.4.4 编组调度博弈算法评价  40-41
  3.5 本章小结  41-42
第四章基于博弈理论的货运列车编组调度多目标优化模型  42-50
  4.1 编组站结构的抽象描述  42-43
  4.2 货车解体编组流程分析  43-44
  4.3 编组效率评价指标建立  44-46
  4.4 货车编组调度模型建立  46-49
    4.4.1 优化目标  47
    4.4.2 约束分析  47-48
    4.4.3 数学模型  48-49
  4.5 本章小结  49-50
第五章货运列车编组调度模型求解算法研究  50-61
  5.1 作业调度常用算法及比较  50-53
    5.1.1 常用作业调度算法  50-51
    5.1.2 调度算法性能比较  51-53
  5.2 编组调度博弈算法分析  53-56
    5.2.1 编组调度算法现存成果  53
    5.2.2 编组调度算法流程分析  53-56
    5.2.3 编组调度算法设计规则  56
  5.3 编组调度贪心算法  56-58
    5.3.1 基于FCFS 的贪心编组算法  56-57
    5.3.2 基于平均单站车辆数的贪心编组算法  57-58
  5.4 基于网络优化配流的表上作业法  58
  5.5 编组调度遗传算法  58-60
  5.6 本章小结  60-61
第六章基于博弈理论的货运列车编组调度算法实现  61-71
  6.1 编组调度算法数据库表设计  61-64
    6.1.1 数据库总体设计  61-62
    6.1.2 数据库表字段设计  62-64
  6.2 编组调度算法主要功能模块说明  64-65
  6.3 编组调度算法部分功能模块实现  65-68
    6.3.1 进站调度部分程序代码  65-67
    6.3.2 部分模块运行界面设计  67-68
  6.4 编组调度算法应用实例  68-70
    6.4.1 实例描述  68-69
    6.4.2 算法比较  69-70
    6.4.3 结果分析  70
  6.5 本章小结  70-71
第七章编组站通过能力计算模型与到解过程仿真研究  71-86
  7.1 编组站解体能力影响因素  71-72
    7.1.1 到达子系统影响编组站解体能力的因素  71
    7.1.2 解体子系统影响编组站解体能力的因素  71-72
  7.2 解体能力影响因素变化仿真  72-74
  7.3 编组站通过能力计算模型  74-79
    7.3.1 列车延误概率的计算  75-76
    7.3.2 列车到解过程模拟  76-78
    7.3.3 丢线概率的计算  78-79
  7.4 编组站设备数量与负荷优化  79-82
    7.4.1 到达场股道数优化  79-81
    7.4.2 驼峰利用率优化  81-82
  7.5 编组站到解过程计算机仿真  82-85
  7.6 本章小结  85-86
第八章结论与展望  86-87
  8.1 结论  86
  8.2 展望  86-87
参考文献  87-92
致谢  92-93
攻读学位期间研究成果  93
  1 学术论文  93
  2 科技竞赛  93

基于博弈理论的货运列车编组调度模型与算法研究

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