調(diào)整鐵路乘務(wù)計劃編制優(yōu)化理論與方法研究.pdf

1、乘務(wù)員運用計劃的編制是交通運輸領(lǐng)域中各種運輸方式都需要面臨的重要問題，其實質(zhì)是在給定運行時刻表及運輸工具的接續(xù)關(guān)系后，制定各類乘務(wù)人員的工作計劃。在航空運輸及城市交通運輸領(lǐng)域，乘務(wù)員的運用費用在直接生產(chǎn)費用中僅次于燃料費用。隨著我國高速鐵路的建設(shè)和發(fā)展，乘務(wù)員的工作要求越來越高，其運用費用在生產(chǎn)運營總費用中的比重逐漸加大，乘務(wù)計劃在運營管理中的作用也越趨明顯，計劃的編制水平將成為影響高速鐵路乘務(wù)員運用效率的關(guān)鍵因素。
　　乘務(wù)計劃

2、的編制過程通常劃分為乘務(wù)交路計劃編制和乘務(wù)排班計劃編制兩個子問題。乘務(wù)交路計劃主要根據(jù)列車運行計劃和動車組交路計劃來確定值乘區(qū)段的接續(xù)關(guān)系，并確定所需要的最少乘務(wù)員數(shù)。乘務(wù)排班計劃則是在綜合考慮乘務(wù)員休息、培訓(xùn)等的基礎(chǔ)上，確定乘務(wù)員在一定周期內(nèi)每天工作的具體安排，并保證乘務(wù)員(組)之間工作量的均衡，其編制工作一般是在乘務(wù)交路計劃的基礎(chǔ)上進(jìn)行。本文在參考國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，研究我國高速鐵路乘務(wù)計劃編制問題，建立了相關(guān)問題的優(yōu)化模型，結(jié)

3、合現(xiàn)代優(yōu)化計算方法，設(shè)計了各問題的有效求解算法。論文的主要研究工作如下：
　　1.分析了高速鐵路乘務(wù)制度選擇、乘務(wù)計劃分類、計劃編制影響因素、編制流程及常用建模方法等相關(guān)基礎(chǔ)理論，為乘務(wù)計劃編制問題優(yōu)化模型的建立奠定了理論基礎(chǔ)；對智能優(yōu)化算法中比較具有代表性的模擬退火算法和蟻群算法的基本原理、應(yīng)用流程、參數(shù)設(shè)計、主要特點及常用改進(jìn)進(jìn)行了歸納和總結(jié)，為乘務(wù)計劃編制問題相關(guān)模型求解算法的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
　　2.分析了乘務(wù)交路計

4、劃編制問題的特點，將其劃分為值乘區(qū)段集合覆蓋和乘務(wù)交路段匹配兩個子問題。考慮到乘務(wù)計劃中便乘的存在及不同模型的求解難度，選用集合覆蓋模型對問題進(jìn)行表述，并對該形式下可行乘務(wù)交路段的費用計算方法進(jìn)行討論，建立了以最小化乘務(wù)交路段總費用為目標(biāo)的集合覆蓋模型，設(shè)計了求解模型的改進(jìn)蟻群算法。根據(jù)成對列車運行計劃中以乘務(wù)員換乘站到發(fā)的乘務(wù)交路段數(shù)相等的特點，建立了乘務(wù)交路段匹配的指派問題模型，進(jìn)一步分析了其與TSP問題的共性，設(shè)計了求解的蟻群算法

5、。
　　3.研究了兩種不同形式的高速鐵路乘務(wù)排班計劃編制問題，即單一循環(huán)乘務(wù)排班計劃和給定周期乘務(wù)排班計劃。對單一循環(huán)乘務(wù)排班計劃，建立了以乘務(wù)交路接續(xù)總時間最短和乘務(wù)交路接續(xù)冗余時間分布最均衡為目標(biāo)的優(yōu)化模型。分析得出問題的實質(zhì)是一個帶有里程約束的TSP問題，進(jìn)而根據(jù)問題的特點，設(shè)計了基于動態(tài)啟發(fā)式信息的蟻群優(yōu)化算法；對于給定周期乘務(wù)排班計劃，將其編制過程劃分為乘務(wù)交路段集合分解和非極大排班方案調(diào)整兩個階段，分別建立了優(yōu)化模型并

6、設(shè)計了求解算法。
　　4.在分析高速鐵路乘務(wù)計劃原有編制流程優(yōu)、缺點的基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)整體最優(yōu)為目標(biāo)，從優(yōu)化模型的建立及求解和編制流程的改進(jìn)兩個方面對乘務(wù)計劃的綜合優(yōu)化問題進(jìn)行了研究。綜合考慮乘務(wù)計劃編制過程中各階段的優(yōu)化目標(biāo)及約束條件，建立了乘務(wù)計劃綜合優(yōu)化模型，并設(shè)計了蟻群算法；針對乘務(wù)交路計劃編制問題模型迭代式求解的特點，設(shè)計了多種交互控制策略對乘務(wù)計劃編制流程進(jìn)行改進(jìn)。
　　5.通過分析蟻群算法的特點及乘務(wù)計劃編制過程