鐵路集裝箱中心站物流系統(tǒng)建模與優(yōu)化研究.pdf

1、集裝箱運輸是一種具有標(biāo)準化、專門化、國際化特點的現(xiàn)代運輸方式。鐵路集裝箱中心站作為集裝箱運輸網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點，是連接鐵路運輸與其他運輸方式的橋梁和紐帶，在集裝箱多式聯(lián)運過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用，其生產(chǎn)能力和運營效率對整個運輸網(wǎng)絡(luò)有著巨大影響。因此，本文以鐵路集裝箱中心站為研究對象，針對實際生產(chǎn)和管理過程中的相關(guān)問題進行研究和探討，為鐵路集裝箱中心站的決策者和管理者在制定規(guī)劃和選擇方案時提供一定的技術(shù)支持和理論依據(jù)。
　　為克服單

2、項預(yù)測模型的單一性和片面性等缺點，應(yīng)用組合預(yù)測模型對鐵路集裝箱運量進行預(yù)測，以提高預(yù)測的準確性。通過對運量的歷史數(shù)據(jù)分別采用多項式曲線模型和灰色預(yù)測模型建立單項預(yù)測模型，再利用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對兩個單項預(yù)測模型的結(jié)果進行組合預(yù)測。研究結(jié)果表明，相比于兩單項預(yù)測方法，組合預(yù)測方法所得運量的誤差指標(biāo)均最優(yōu)，并應(yīng)用馬爾科夫鏈理論對組合模型所得的預(yù)測結(jié)果進行分析和修正，增加預(yù)測結(jié)果的可靠性。
　　考慮集裝箱卡車到達率的模糊性，將鐵路集裝箱中

3、心站進出系統(tǒng)作為一個模糊排隊系統(tǒng)，建立了以單位時間系統(tǒng)總成本最小為目標(biāo)的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型。該模型中單位時間單位集裝箱卡車的等待成本也是模糊的，于是利用α截集概念、非線性規(guī)劃和混合整數(shù)規(guī)劃方法，通過不同水平下的置信度計算獲得目標(biāo)函數(shù)的上限和下限，最終建立目標(biāo)函數(shù)的隸屬度函數(shù)，同時求得該模糊環(huán)境下進出系統(tǒng)的最優(yōu)服務(wù)率，進而為鐵路集裝箱中心站進出系統(tǒng)的管理和經(jīng)營提供理論上的支持。此外，還對三個模糊量的情況進行了探討，應(yīng)用上述方法仍能得到相應(yīng)的優(yōu)化

4、分析結(jié)果，進一步擴展了該方法的應(yīng)用范圍。
　　針對鐵路集裝箱中心站堆場常用設(shè)備正面吊運機的作業(yè)順序調(diào)度問題，在綜合考慮任務(wù)和設(shè)備各種約束的基礎(chǔ)上，建立以完成所有任務(wù)的正面吊運機作業(yè)總時間最短為目標(biāo)函數(shù)的線性整數(shù)規(guī)劃模型。提出改進細菌覓食算法對模型進行求解，通過引入交叉優(yōu)化算子、混合繁殖策略以及一種基于健康度和適應(yīng)度共同控制的自適應(yīng)遷徙概率改進標(biāo)準細菌覓食算法以加快算法收斂速度、抑制精英個體的逃逸行為和解的退化現(xiàn)象。算例結(jié)果驗證了模

5、型和算法的可行性和有效性。
　　鐵路集裝箱中心站內(nèi)部物流系統(tǒng)由裝卸系統(tǒng)、水平運輸系統(tǒng)和堆場堆取系統(tǒng)組成，針對各子系統(tǒng)的設(shè)備配置優(yōu)化問題建立閉排隊網(wǎng)絡(luò)模型進行研究。根據(jù)鐵路集裝箱中心站內(nèi)部物流系統(tǒng)的作業(yè)內(nèi)容和特點建立其閉排隊網(wǎng)絡(luò)模型，在該模型中內(nèi)部集裝箱卡車作為顧客在門式起重機和正面吊運機兩個服務(wù)節(jié)點以及一個虛設(shè)的“運輸”服務(wù)節(jié)點接受服務(wù)。采用近似平均值分析算法求解閉排隊網(wǎng)絡(luò)模型以獲得相關(guān)的設(shè)備性能參數(shù)，結(jié)合最優(yōu)條件得到內(nèi)部物流系統(tǒng)

6、的最優(yōu)設(shè)備配置。最終應(yīng)用仿真軟件建立內(nèi)部物流系統(tǒng)的仿真模型，通過與仿真模型所得結(jié)果的對比，驗證了排隊模型和求解算法的正確性。
　　本文從鐵路集裝箱中心站生產(chǎn)運營的實際情況出發(fā)，緊密圍繞鐵路集裝箱中心站這一研究對象，應(yīng)用預(yù)測方法、排隊理論、模糊理論、優(yōu)化算法、建模仿真等知識和手段，對集裝箱運量預(yù)測、進出系統(tǒng)優(yōu)化、正面吊運機調(diào)度和內(nèi)部物流系統(tǒng)設(shè)備配置四個方面進行理論分析和方法研究。本文對鐵路集裝箱中心站生產(chǎn)運營方面的研究和探索具有一定