加速貨車循環(huán)相關(guān)運輸組織優(yōu)化模型與方法研究.pdf

1、本文在國內(nèi)外相關(guān)研究成果基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合我國鐵路運輸組織管理的特點，從影響貨車快速周轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素分析入手，以貨車循環(huán)過程中周時(停時、中時、旅時)生成變化為主線，將車流徑路優(yōu)化、始發(fā)及技術(shù)直達(dá)列車開行方案優(yōu)化、空車調(diào)配方案優(yōu)化、車站作業(yè)技術(shù)計劃優(yōu)化等納入統(tǒng)一的加速貨車循環(huán)問題的研究范疇，系統(tǒng)地提出了一系列與加速貨車循環(huán)密切相關(guān)，且具有實際應(yīng)用價值的運輸組織優(yōu)化模型和可行方法。重點研究了大量開行直達(dá)列車對停時、中時的影響，構(gòu)建了裝車地和技

2、術(shù)站車流編組去向方案優(yōu)化模型，構(gòu)建鐵路貨場車輛取送優(yōu)化模型，研究通過減少貨車中轉(zhuǎn)次數(shù)及延長中轉(zhuǎn)距離進(jìn)而壓縮中時的運輸組織理論和方法，構(gòu)建總體上有助于壓縮空車走行公里的空車調(diào)配優(yōu)化模型，以及有利于減少重車?yán)@道的重空車流徑路和流量分配同時優(yōu)化模型。論文以理論分析為基礎(chǔ)，采用比較分析和數(shù)學(xué)規(guī)劃相結(jié)合的方法進(jìn)行量化研究，注重貨車周時變化機理和成因分析，采用0-1整數(shù)規(guī)劃原理、網(wǎng)絡(luò)流等方法構(gòu)建相關(guān)優(yōu)化模型。 本文研究工作和創(chuàng)新點包括：

3、 (1)首次充分考慮到我國鐵路網(wǎng)存在多處瓶頸限制的現(xiàn)狀，構(gòu)建了具有重要實際應(yīng)用背景，總體上有利于減少重空車流繞道的多品類多車種鐵路網(wǎng)空重車流徑路及流量分配同時優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。該模型克服了現(xiàn)有車流徑路優(yōu)化空重車流相分離、流量分配不考慮車種等不足。算例以我國東北鐵路網(wǎng)為例，在區(qū)段能力限制條件下，對區(qū)域內(nèi)975支分品類O-D流進(jìn)行了徑路和流量分配優(yōu)化試驗。通過模型求解，獲得了總體上有助于壓縮空重車走行公里的空重車流徑路和流量分配優(yōu)化方案及區(qū)

4、段負(fù)荷分布。此外，作為對該模型的擴展，構(gòu)建了車種代用情況下的空重車流徑路分配優(yōu)化模型。擴展后的模型更加接近我國鐵路運輸?shù)膶嶋H，其實用性也大大提高。 (2)針對我國鐵路空車運用的實際狀況，首次依據(jù)已知分品類O-D流量，構(gòu)建了供需平衡條件下，總體上有助于壓縮空車走行公里，且考慮車種代用情況的空車調(diào)配優(yōu)化模型，以及大客戶戰(zhàn)略下，滿足重點物質(zhì)運輸?shù)目哲囌{(diào)配優(yōu)化模型。算例將全路以各鐵路局為單位劃分18個區(qū)域，每個局為一個模擬點，對全路空車

5、進(jìn)行了分配。優(yōu)化結(jié)果顯示，所構(gòu)模型滿足了車種代用要求，所獲得的局間空車分配方案能夠滿足全路局間空車交換的要求，以及客戶不同品類貨物的裝車需求，有利于減少空車走行公里和加速車輛周轉(zhuǎn)。 (3)深入研究了車流改編方案優(yōu)化對加速貨車循環(huán)的影響。構(gòu)建了考慮車流在裝車地的各種組合方案，以物流系統(tǒng)成本最優(yōu)為目標(biāo)的裝車地直達(dá)列車開行方案0-1規(guī)劃模型。該模型首次在解決始發(fā)直達(dá)運輸問題時，將運輸與庫存成本納入同一目標(biāo)函數(shù)，這為當(dāng)前我國鐵路大客戶戰(zhàn)

6、略下開行直達(dá)列車提供了現(xiàn)實的理論依據(jù)，進(jìn)一步開拓了我國車流組織研究的領(lǐng)域。而且考慮用戶場庫容量和裝卸條件，可有效避免因直達(dá)運輸比重增加，但用戶接卸能力限制所造成的大量待卸保留列車產(chǎn)生和停時延長情況的發(fā)生。 (4)深入研究了車站技術(shù)作業(yè)計劃優(yōu)化對貨車停時的影響。創(chuàng)造性的以貨運站本站作業(yè)車和可使用的調(diào)車機車為研究對象，構(gòu)建了多臺機車擔(dān)當(dāng)取送作業(yè)任務(wù)，以貨車作業(yè)停留時間最短和機車走行消耗最少為目標(biāo)的車輛取送和機車分配優(yōu)化模型。該模型彌

7、補了目前我國鐵路貨運站車輛取送作業(yè)優(yōu)化研究時，事先人為劃分作業(yè)區(qū)，每區(qū)固定某臺機車擔(dān)當(dāng)取送任務(wù)，且取送作業(yè)僅考慮調(diào)車機車效率和成本問題的缺陷。所獲得的優(yōu)化結(jié)果不僅有助于優(yōu)化調(diào)車機車的使用，而且有助于壓縮車輛在站等待停留時間。 (5)在分析直達(dá)列車開行對貨車停時和中時影響的基礎(chǔ)上，深入探討了當(dāng)前我國鐵路運輸生產(chǎn)力調(diào)整背景下，增加直達(dá)列車開行比重，延長貨車中轉(zhuǎn)距離，減少中轉(zhuǎn)次數(shù)，進(jìn)而壓縮貨車中時的方法。給出了集中化改編作業(yè)下開行遠(yuǎn)程