铁路区段货物列车机车周转优化研究

摘要

铁路货物列车机车作为牵引货物列车的动力资源在铁路运输的投资中占有较大比重，同时铁路区段内货物列车机车周转问题作为铁路运输组织优化的一个重要方面，机车周转接续的效果直接影响到机车的运用效率及机车的使用情况。如何在给定条件下，合理安排区段内货物列车的机车周转接续方案，减少运用机车台数，保证机车运用的均衡性，节省资源消耗，提高效率是有关领域的专家、学者长久以来共同关注的一个问题。本文在前人研究理论的基础上，根据机车周转影响因素，分析研究了机车周转优化问题，所做的主要工作具体如下:
　　1.搜集阅读大量有关资料、文献，总结归纳前人研究成果所主要解决的实际问题，在此基础上，提出本文的研究意义及内容。
　　2.描述了机车周转优化问题，分析了机车周转过程的主要影响因素，明确列车运行图、机车交路及运转制、机车数量、双机牵引等因素对机车周转接续的实际影响。
　　3.根据机车周转优化的影响因素，从列车运行图是否成对、是否需要双机牵引、交路情况等方面分析了整数规划问题、最小费用最大流问题及旅行商问题这三种较为经典方法的模型、算法及各自的求解特点和适应情况，指出既有研究在处理允许多台机车附挂情况下的不成对运行图及不确定双机问题中的局限性。
　　4.在确定边界假定的条件下，建立货物列车机车周转优化模型，并对机车周转过程出现的列车运行图成对、不成对、双机牵引情况下的模型进行改进。分析了联合指派处理不成对问题及最小费用流处理不确定双机问题中的局限性。分别采用联合指派、最小费用流、基于循环流的最小费用流的方法对运行图成对、不成对及双机牵引的情况进行求解。给出基于最优方案的均衡性调整方法。
　　5.以成都北-重庆西、西宁货-西宁西、吐鲁番-鱼儿沟区段为例，采用Lingo11.0对实际问题进行编程计算，得出该实际问题需要的机车台数及接续方案，并对计算出接续方案进行均衡性调整，并与实际机车周转图中的机车运用结果相比较。
　　6.总结归纳了本文的研究内容及成果，得出结论:本文建立的模型可以描述出运行图成对、不成对，单机、双机牵引下的机车周转问题。联合指派在解决不成对问题时难以确保所得解为最优解，最小费用流在解决不确定双机牵引时不能保证所得解为可行解。采用联合指派、最小费用流、基于循环流的最小费用流的求解方法来解决机车周转问题。计算结果有利于减少机车数量，保证机车运用的均衡。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

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 研究内容与思路

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究技术路线

第2章 机车周转问题的相关因素分析

2．1 问题描述

2．1．1 机车运用台数的确定

2．1．2 机车周转图的编制

2．2 列车运行图

2．3 机车牵引区段

2．3．1 机车交路及运转制

2．3．2 机车数量

2．4 其他因素

2．4．1 乘务制度

2．4．2 乘务员换班方式

2．4．3 机车检修与整备

2．5 本章小结

第3章 机车周转优化既有方法分析

3．1 整数规划

3．1．1 指派问题

3．1．2 整数规划问题

3．2 最小费用最大流

3．2．1 模型及算法

3．2．2 适用情况

3．2．3 特点分析

3．3 多旅行商问题

3．4 机车周转优化方法的特点比较

3．5 本章小结

第4章 机车周转优化模型建立及算法分析

4．1 机车周转优化模型

4．1．1 机车周转优化模型构建

4．1．2 机车周转优化模型的分类改进

4．1．3 均衡性调整

4．2 算法分析

4．2．1 指派问题及最小费用最大流问题的不适应性

4．2．2 单机成对运行图的求解方法

4．2．3 单机不成对运行图的求解方法

4．2．4 双机牵引求解方法

4．3 均衡性调整方法

4．4 本章小结

第5章 实例分析

5．1 成都北-重庆西区段

5．1．1 数据处理

5．1．2 计算求解

5．2 西宁西-西宁货区段

5．2．1 数据处理

5．2．2 计算求解

5．3 吐鲁番-鱼儿沟区段

5．3．1 数据处理

5．3．2 计算求解

5．4 本章小结

结论

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间的研究成果