铁路重载运输通道布局优化理论与方法研究

摘要

铁路重载运输已被世界公认为是未来货运发展的方向，当前我国铁路运能吃紧，重载运输是解决铁路运输紧张的关键，尤其是在经济发展迅速的今天，规划和建设铁路重载运输通道显得刻不容缓。然而新建铁路重载运输通道需要投入大量的资金和建设时间，在建设资金有限的情况下通过对既有线实行重载化改造形成运能大、货流稳定的重载运输通道，对于短期内缓解我国铁路运输压力、提升铁路市场占有率来说更具有重要意义。
　　本文以铁路重载运输通道的布局和优化为对象进行系统研究，认为其通道系统构成除了具有开行重载列车的线路设施外，还应具备为通道提供稳定货源和货流的战略装车点。全文围绕铁路重载运输通道的系统资源配置及优化、战略装车点的布局优化以及基于既有线改造的通道规划三方面进行以下研究:
　　(1)在铁路重载运输通道的理论研究方面。定义了铁路重载运输通道的概念，对铁路重载运输通道的特征和形成机制做出分析。
　　(2)在铁路重载运输通道的运力资源配置方面。对通道内的系统配置进行阐述，把通道的吸引区域划入运力资源范畴，给出了符合重载通道特点的不同径路费用模型描述，建立了搜索吸引区域边界的算法，为通道提供准确的计划车流提供依据。
　　(3)在通道功能节点的布局优化方法方面。以战略装车点为代表，分析了其与铁路重载运输通道建设的依存性，建立了基于免疫算法的选址优化模型，给出了针对问题的可行解生成方法，通过构造一个算例证实了算法的收敛性和模型的有效性。
　　(4)在铁路重载运输通道的布局优化上。阐述了铁路重载运输通道的规划原则，建立了基于既有线改造的重载运输通道规划模型。对模型采用分层求解方法，提出径路重要度概念并给出两个测算指标，给出既有线改造的路径选择方法，提出一种基于路网OD排序的配流方法，最后以一个算例对方法进行可行性验算。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 论文研究内容

1．4 研究技术路线

第2章 铁路重载运输通道的内涵及其理论

2．1 铁路重载运输通道内涵

2．1．1 重载运输的定义

2．1．2 铁路重载运输通道定义

2．2 铁路重载运输通道的构成要素

2．2．1 装车点和卸车点

2．2．2 重载运输通道的路径

2．2．3 重载运输通道系统的拓扑结构

2．3 铁路重载运输通道的形成机制

2．4 铁路重载运输通道的特征

2．4．1 通道的形式

2．4．2 通道内的货流特点

2．4．3 通道内的适装货物

2．5 小结

第3章 铁路重载运输通道的运力资源配置

3．1 重载运输通道的系统资源配置

3．1．1 车辆配置

3．1．2 牵引机车

3．1．3 车站

3．1．4 线路桥涵

3．1．5 牵引供电设备

3．1．6 运输组织

3．2 重载运输通道的吸引区域优化

3．2．1 通道吸引区域的作用

3．2．2 吸引区域的划分

3．2．3 车流换重费用构成

3．2．4 不同径路的费用模型描述

3．2．5 吸引区域边界确定方法

3．3 小结

第4章 通道功能节点的布局优化方法研究

4．1 战略装车点的特点

4．2 重载运输通道与战略装车点的依存性

4．3 战略装车点选址优化模型

4．3．1 模型构建

4．3．2 求解方法选择

4．3．3 可行解形式设计

4．3．4 可行解多样性评价

4．3．5 可行解的寻优方法

4．4 算例

4．4．1 背景条件

4．4．2 参数标定

4．4．3 结果分析

4．5 小结

第5章 铁路重载运输通道的布局优化方法研究

5．1 铁路重载运输通道规划原则

5．2 铁路重载运输通道布局优化模型

5．2．1 条件假设

5．2．2 参数描述

5．2．3 模型建立

5．3 求解方法

5．3．1 K条短路的获取方法

5．3．2 径路重要度

5．3．3 OD改造的选择方法(M1)

5．3．4 径路改造的选择方法(M2)

5．3．5 路网配流的方法(M3)

5．3．6 路网效益优化的方法(M4)

5．4 算例

5．5 小结

结论

致谢

参考文献

附录1 战略装车点选址免疫优化算法代码

附录2 路网效益优化方法代码

附录3 路网配流算法代码

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果