客车专线到发线多方针模型
铁路大型客运站到发线分配耦合优化及时域调整研究
铁路大型客运站到发线分配耦合优化及时域调整研究铁路大型客运站到发线分配耦合优化及时域调整研究一、引言随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，铁路交通作为重要的交通方式之一，承担着日益增长的客运任务。
在铁路客运系统中，大型客运站起着枢纽的作用，其到发线的分配和时域调整对保证列车运行效率、满足旅客出行需求具有重要意义。
本文对铁路大型客运站到发线分配耦合优化及时域调整进行了深入研究。
二、铁路大型客运站到发线分配耦合优化1. 研究背景铁路大型客运站的到发线分配主要面临的问题是如何在有限的资源条件下，合理安排到发线的分配，以实现系统的协调和高效运行。
2. 影响到发线分配因素分析到发线分配受到列车运行情况、旅客流量、设备设施状况、车站布局等多个因素的影响。
通过对这些因素的分析，可以建立到发线分配的数学模型。
3. 到发线分配模型建立根据实际情况，可以建立多目标规划模型，以最大化列车运行效率和旅客出行满意度为目标，考虑列车运行时间、车站候车时间、列车停靠次数等，通过求解模型得到优化的到发线分配方案。
4. 耦合优化方法在到发线分配中，不同到发线之间存在着耦合关系，即影响到发线分配的因素之一也同时受到其他到发线分配方案的影响。
通过使用耦合优化方法，可以综合考虑到发线分配的相互关系，使得到发线分配方案更加协调和高效。
三、铁路大型客运站时域调整研究1. 研究背景铁路大型客运站的时域调整主要是指临时调整列车到发时间，以适应特殊情况下的旅客出行需求。
2. 时域调整原因分析时域调整的原因包括客流预测偏差、车站设备故障、安全事故等突发因素。
通过分析时域调整的原因，可以合理安排时域调整的策略。
3. 时域调整策略时域调整的策略包括增加列车运行速度、增加停车时间、调整列车运行顺序等方式。
通过制定合理的时域调整策略，可以提高列车运行效率、减少旅客滞留时间。
4. 模拟仿真实验通过针对具体客运站进行模拟仿真实验，验证时域调整策略的有效性和可行性。
客运专线网络列车开行方案与运行图综合优化模型及算法的开题报告
客运专线网络列车开行方案与运行图综合优化模型及算法的开题报告一、研究背景随着高速铁路的建设和发展，中国的客运专线网络越来越发达，客运专线上的高速动车组也日益增多。
如何优化客运专线上列车的开行方案和运行图，使之实现最优效益，成为了当前客运专线领域内的重要研究方向。
针对客运专线上列车开行和运行图设计的优化问题，目前已有许多研究，如基于模拟退火算法的列车运行图优化模型、基于粒子群算法的高速铁路列车运行图优化模型等。
但是，这些模型存在一些局限性，如计算效率不高、适应性差等问题，因此本研究旨在建立一种综合优化模型，提高列车运行效率和效益。
二、研究内容1. 客运专线列车开行方案的设计原则与方法根据列车运行特点、客流需求和运行成本等因素，确定客运专线列车开行方案的设计原则与方法，为优化模型提供基础。
2. 客运专线列车运行图综合优化模型的建立综合考虑列车开行方案、列车速度、列车停靠车站及列车半径等多种因素，建立客运专线列车运行图综合优化模型，并分析各因素对列车运行效率的影响。
3. 列车运行图的优化算法研究采用启发式算法或元启发式算法实现列车运行图的优化，包括遗传算法、蚁群算法、模拟退火算法等，从而得到经过优化的列车运行图方案。
4. 优化算法的算例验证与分析以某客运专线为例，进行模型仿真与实验，验证算法的优化效果及可行性，分析模型的适用范围和改进方向。
三、研究意义本研究旨在提高客运专线列车的运行效率和效益，可为广大铁路行业提供优化车次开行方案和运行图的新思路和新方法，对于推动中国客运专线的发展、提升国家铁路的运营效能和服务水平，具有重要的现实意义和社会价值。
四、研究方法本研究采用文献资料法、专家访谈法、数学建模法、算法设计与分析法等方法，以某客运专线为对象，分析其车站布局、列车运行特点、客流需求等因素，建立客运专线列车运行图综合优化模型，并采用启发式算法进行求解，最终得到优化后的列车运行图方案。
五、进度安排1. 第一阶段：文献资料调研与归纳（1个月）2. 第二阶段：专家访谈与分析（2个月）3. 第三阶段：模型建立与算法设计（3个月）4. 第四阶段：算例仿真与分析（2个月）5. 第五阶段：论文撰写与完成（2个月）六、预期成果本研究预期获得以下成果：1. 建立客运专线列车运行图综合优化模型，为我国客运专线的运营提供新思路和新方法。
铁路客运站到发线运用优化模型及算法
铁路客运站到发线运用优化模型及算法作者：柳影来源：《物流科技》2016年第08期摘要：通过分析客运站旅客列车到、发技术作业，建立客运站到发线运用优化模型。
模型目标为有利于保证行车技术作业安全，有效利用车站设备和方便旅客乘降。
采用模拟退火算法求解模型，实现到发线运用的合理优化。
以福州站为例，运用模型计算生成到发线运用计划，并说明其结果优化效果明显。
关键词：客运站；到发线运用；模拟退火算法中图分类号：F530 文献标识码：AAbstract： Through analyzing the reception and departure of passenger train technical operation in railway passenger station， this paper establishes the reception and departure tracks using optimization model. Its goal is to ensure the safety of traffic technical operations， as well as effective use of station equipment and convenient for boarding and landing of passengers. Solving the model with the simulated annealing algorithm， it can optimize the utilization of reception and departure tracks reasonably. In Fuzhou railway station， for example， it solves the model and generates the reception and departure tracks using plan. Simultaneously， it explains the optimization effect of the results is obvious.Key words： railway passenger station； utilization of reception and departure tracks；simulated annealing algorithm车站到发线的合理运用不仅关系到列车运行图的实现，还直接关系到行车安全和移动设备使用效率，因此，建立到发线运用模型并设计相应算法，优化到发线的使用，对于提高铁路运输生产效益具有重要意义。
客运专线车站到发线运用优化方法
客运专线车站到发线运用优化方法王保山;侯立新;刘海东【摘要】The topological structure determines the functions of the station arrival and departure tracks. According to the requirement of receiving and departure operation at station, track-use classification can effectively reduce the interference and improve the efficiency of the station. Considering the station topology and its operation programming, the paper formulates the optimization model for of arrival and departure track utilization. The three targets of the model are: meeting the arrival-departure service rules, enhancing the convenience of passenger's riding, and ensuring the balanced utilization of technical equipments. The model is solved by the genetic algorithm (GA). The concept of induce variation is proposed for avoiding illness individual and ensuring the health of whole populations in the algorithm. Finally, the reasonableness of the proposed model and algorithm are proved by a case study. The result shows that the model and the algorithms have good efficiency, could work out more optimum solution, and meet the operation requirements of dedicated passenger station.%车站的拓扑结构限定了作业线的用途,依据车站的接发车作业要求,分类使用作业线可以有效地减少作业干扰,提高车站作业效率.根据车站的拓扑结构和接发车任务,把到发线的优化目标分解为满足到发线运用规则、利于乘降作业、设备均衡使用等目标,并建立了优化模型.运用遗传算法对模型求解.提出了诱导变异的概念,通过诱导变异避免变异产生病态个体,保证群体的健康.最后通过实例验证了模型和算法的合理性.结果表明,在能力允许的条件下,算法的效率较高并能够取得较优解,满足客运专线车站作业的要求.【期刊名称】《交通运输系统工程与信息》【年(卷),期】2012(012)002【总页数】6页(P105-110)【关键词】铁路运输;客运专线;到发线运用;车站作业;遗传算法;诱导变异【作者】王保山;侯立新;刘海东【作者单位】北京交通大学城市交通复杂系统理论与技术教育部重点实验室,北京100044;呼和浩特职业学院,呼和浩特010051;北京交通大学城市交通复杂系统理论与技术教育部重点实验室,北京100044【正文语种】中文【中图分类】U268.4铁路客运专线车站到发线运用计划是客运专线车站作业计划的核心内容,它不仅是基本运行图计划、动车周转接续计划实施的保障,同时也是提高客运服务质量的重要条件.为了编制合理的到发线运用计划,建立相关的数学模型,并利用计算机辅助求解,可以保证车站作业计划编制的速度和质量,对保证运输计划的实施、优化车站设备的使用具有重要意义.国内学者在到发线运用优化方面作了许多工作,谢楚农等运用多目标规划理论与分枝定界法对模型进行求解[1]；青学江等利用遗传算法研究了既有线区段站到发线的合理运用[2]；徐杰等利用时间片建立图论模型研究既有线区段站到发线的合理运用[3].国外学者主要从作业成本最小化等方面进行研究[4,5].以上主要考虑到发线的使用权值、到发线固定使用方案来研究到发线的使用,本文在车站拓扑确定的有效范围内制定到发线的运用规则,并以此为依据,研究客运专线车站到发线在固定接续条件下的均衡使用,与前人的研究相比,本文以客运专线车站为对象,研究在到发线运用规则约束条件下到发线的均衡使用方案,并利用遗传算法求解模型.2.1 问题描述客运专线到发线的使用应该遵循下列的三个条件：（1）动车组在车站内不进行调车作业,即一个接发车作业过程中列车从一个方向接入车站停车（或通过）到向另一个方向发车,期间仅占用唯一一条到发线.（2）一条到发线在同一时刻只能被一个接发车作业占用.（3）一条到发线从服务一个接发车作业结束到可以服务下一个接发车作业,之间必须满足一定的时间间隔.在满足上述三个条件的前提下,客运专线车站作业计划的目标是：（1）以到发线运用规则为约束,安排每一个接发车作业所使用的到发线.（2）为需要乘降作业的接发车计划安排邻接站台的到发线.（3）合理地使用车站设备,按照时间片规划到发线的使用,保证其占用均衡.因此,客运专线车站到发线的优化就是按照到发线运用规则的要求为接发车作业安排有效的到发线,通过对到发线的均衡使用减少接发车作业之间的相互干扰,保证车站作业的正点率,提供更好的客运服务.2.2 变量定义设一个车站有s个车站（及动车段）与其邻接, Si表示第i个邻接站,邻接站集合为与每个邻接站相连的区间有两条正线,则接发车作业类别组合有s2个,Si,j表示从Si 方向接车,向Sj方向发车,接发车作业类别用集合表示为车站可用于接发车作业的到发线有t条,Ti为第i条到发线,到发线集合为接发车作业有p个,Pi为第i个作业,作业集合为接发车作业的信息主要有：式中 jfi为接发车方向,jfi∈JF；ai为到达时刻, 0：00：00≤ai≤23：59：59；di出发时刻,0：00：00≤di≤23：59：59.当ai和di相同时Pi在本站是通过列车,无乘降作业.ti是需要通过模型求解确定的到发线信息.根据车站的拓扑结构所确定的到发线运用方案记为式中 bij表示从Si方向接车,向Sj方向发车时,可以使用的到发线信息：其中为了更好地进行接发车作业,需要合理地使用到发线,即将到发线按照其在站内的位置及与咽喉的衔接关系安排其用途.通过车的到发线运用规则记为式中 zij表示从Si方向接车,向Sj方向发车时,通过列车应该使用的到发线信息在运用规则中使用的到发线首先必须是可以使用的到发线,因此有：①说明运用规则定义的到发线,必须是车站拓扑允许使用的到发线；②说明规则中定义的到发线数量受可用到发线数量限制.停站列车的到发线运用规则记为式中 rij表示从Si方向接车,向Sj方向发车时,停站列车应使用的到发线信息集合（13）定义了对应方向上能够满足乘降作业要求的到发线信息,即邻接站台的作业线.令Ji表示Pi的接车方向,Fi表示Pi的发车方向,表示适用于Pi的第k项规则,通过时为停车时为2.3 优化模型设接发车计划覆盖的时间总长度为L,取时间片长度为ΔL,则任意一条到发线可以根据时间片分割成份.定义为第i个接发车计划在第j个时间片上的作业时间.则到发线平均利用率为满足到发线运用规则条件,且匀衡使用到发线的模型如下：约束（17）表示计划Pi仅占用一条到发线；约束（18）表示Pi占用的是规则中定义的到发线；约束（19）表示当任意两个接发车计划占用同一条到发线时,在时间上没有重叠,即两个不同的作业计划占用同一作业线时不会占用同一个时间片.Fit值越小方案越优.即所有到发线的l个时间片上的利用率方差越小,越满足到发线均衡使用的要求：既满足不同到发线的使用均衡,也保证同一条到发线不同时间片上的均衡.遗传算法GA（Genetic Algorithm）建立在自然选择和群体优势遗传的基础上,能够在问题空间上进行全局、随机的搜索优化[2,3,6],可以求解上述客运专线车站到发线运用模型,按照均衡使用到发线的目标进行求解,求解的过程就是将T分配给P 的过程.3.1 染色体编码染色体是遗传信息传递的载体,染色体中的每个元素称为遗传基因,其相应位置称为遗传坐标.在用遗传算法求解的实际问题中,遗传坐标可以采用二进制编码、自然数编码以及实数编码等.由于车站的到发线一般用自然数标记,所以采用自然数编码,其内容即到发线编号.对应于个体Pi,染色体的长度是p,其染色体基因编码如表1所示.3.2 参数设定群体大小：populationSize=50终止代数：generationSize=1 000交叉概率：crossoverPro=0.8变异概率：mutationPro=0.153.3 诱导变异根据群体的数量使用轮盘赌方法按照crossoverPro定义的概率选择个体,将选中的个体两两分组,每个组内的个体进行基因交叉,交叉的位置根据基因的数量p通过轮盘赌确定.两个个体交换指定位置的基因后,可能会产生“病态个体”,也就是导致到发线遵循的条件（2）不能满足（出现不可行解）,因此需要进行“诱导变异”（疏解冲突）.如某个体在与其配对个体交换第i个基因后,产生了病体,影响群体的健康,诱导变异过程如下：Step1 取出Pi的接发车计划信息；Step2 取适合Pi的可用到发线列表r；Step3 顺序读出染色体p个基因中的第j个基因,若i≠j,且ti=tj,当Pi与Pj的作业时间（含附加作业时间）在某个时间片上有冲突时,需要修改基因tj,也就是找出适合Pj的r,搜索所有基因,剔除在相同时间段内占用的到发线,最后经轮盘赌从空闲到发线中确定其基因.3.4 优化过程在初始群体的基础上经过指定代次的交叉和突变优选获得模型的解：经过若干代的进化得到较优解,并作为模型的解.选取车站平面拓扑图如图1所示,设车站左端衔接x站,右端衔接y站,在本例中仅考虑从x站接车向y站发车（简称方向xy）和从y站接车向x站发车（简称方向yx）,省略从x站接车向x站发车和从y站接车向y站发车两种情况：JF={xy, yx}.车站有11条到发线：T={1,2,3,4,5,6,7,8, 9,10,12},根据车站拓扑,适合xy作业的到发线有：1、2、3、4、5、6、8、10、12共9条,但1、3、5上的作业会横切咽喉；同时适合yx的到发线有：1、2、3、4、5、6、7、9共8条,2、4、6上的作业会横切咽喉.即为了减少作业干扰,乘降作业计划到发线运用规则定义如下（计划中无直通车故忽略相关定义）：取车站10：00至16：00接发车计划74个（到发线附加占用时间4分钟）,利用VC++编写算法求解模型（1）.群体中个体数量50,基因长度74,优化1 000代耗时10秒,结果如图2所示.在图2中横向是时间轴,纵向是到发线,梯形图块所在的横线即表示接发车作业占用到发线信息,梯形左右两端的楔形分别表示接车前和发车后作业线的附加占用,中间矩形表示列车停在作业线上.a图是初始群体中的优良个体；b图是交叉变异一代的优良个体,对比a和b可以看出经过一代优化后作业线运用的均衡性有了较大提高；c图是ΔL取60分钟时第1 000代；d图是ΔL取30分钟时第1 000代.从图2看出从初始解开始到第一代有比较明显的优化,但是在后期进化比较缓慢,因此利用遗传算法常常通过控制进化次数结束优化,实际上得到的并非最优解而是较优解.同时适应度函数对结果影响也很大,对本案例由于ΔL取值不同,d比c更好.因此,ΔL的取值需要根据具体问题分析确定.图3是计划人员编写的接发车计划.计划员编写的接发车计划在车站中心线两侧的3号到发线和4号到发线的使用密度大、占用频率高,离中心线较远的到发线利用率比较低.而利用模型生成的第1 000代的方案（见图2（d））作业线的使用更均衡一些.两者的对比说明算法生成的到发线运用计划优化效果比较明显.随着客运专线网络的日臻完善,对旅行速度和舒适度的要求不断提高,对衔接多个方向的大型站的车站作业提出了更高的要求.利用本模型能够在到发线运用规则和车站接发车作业需求确定的情况下,快速编写车站到发线的均衡使用方案,保证车站作业的质量,同时提高了客运专线车站作业的技术管理水平和运输生产效率.【相关文献】[1] 谢楚农,黎新华.铁路客运站到发线运用优化研究[J].中国铁道科学,2004,25（5）：130-133.[XIEC N,LI X H.Optimization research for utilization of arrival and departure tracks at stationsof high-speed passenger special line[J].China Railway Science. 2004 25（5）：130-133.][2] 青学江,马国忠.遗传算法在区段站到发线的应用研究[J].西南交通大学学报,1998,33（4）：387-393. [QING X J,MA G Z.Research on application of genetic algorithMin utilization of arrival and departure tracks in district stations[J].Journal of Southwest JiaotongUniversity,1998,33（4）：387-393.][3] 徐杰,杜文,常军乾,等.基于遗传算法的区段站到发线运用优化安排[J].中国铁道科学,2003,24（2）：109-114.[XU J,DU W,CHANG J Q,et al.The genetic based algorithms optimization plan of using the arrival and departure track at railway sectional station [J].China Railway Science,2003,24（2）：109-114.][4] Crarey M,Crarville S.Scheduling and platforming trains at busy complexstations[J],Transportation Research, Part A,Policy and Practice,2003,37（A3）：195-224. [5] Zwaneveld P J,Kroon L G,Hoesel P MV.Routing trains through a railway station based on a node packing model[J],European Journal of Operational Reaseach, 2001,128（1）：14-33.[6] 丁勇,刘海东,等.地铁列车节能运行的两阶段优化模型算法研究[J],交通运输系统工程与信息,2011, 11（1）：96-101.[DING Y,LIU H D,et al.A two-level optimization model and algorithMfor energy-efficient urban train operation[J].Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology.2011, 11（1）：96-101.]。
客运专线客运站到发线运用模型
铁路编组站到发线运用的排序模型和算法
2000年6月系统工程理论与实践第6期 文章编号:100026788(2000)0620075204铁路编组站到发线运用的排序模型和算法李文权1,王 炜1,程世辉2(1.东南大学交通学院,江苏南京210096;21河南教育学院,河南郑州450003)摘要: 研究在铁路编组站计算机辅助调度过程中,如何编制到发线运用计划的关键问题Λ通过分析列车占用到发线的特性,建立到发线运用问题的排序模型Λ通过分析列车占用到发线时间区间集合的特点,运用构造方法给出到发线运用问题的实用算法Λ关键词: 铁路;编组站;计算机辅助调度;排序中图分类号: U291.3 αSchedu ling M odel and A lgo rithm of U sing U p2and2dow n L ines on R ail w ay M arshalling Stati onL IW en2quan1,W AN G W ei1,CH EN G Sh i2hu i2(1.T ran spo rtati on Co llege Sou theast U n iversity,N an jing210096;2.H enan Educati on Co llege, Zhengzhou450003)Abstract: T he key p rob lem of how to m ake the p lan of u sing up2and2dow n lines in thep rocess of compu ter aided dispatch ing fo r rail w ay m arshalling stati on is studied in th ispaper.Schedu ling model of u sing up2and2dow n lines is set up by analyzing the charac2teristics of ti m e in tervals set that train u se up2and2dow n lines.T he algo rithm of th is isgiven by con structi on m ethod.Keywords: rail w ay;m arshalling stati on;compu ter aided dispatch ing;schedu ling 列车接入和发出车站都是在到发线上进行Λ列车对到发线的占用包括占用时间和占用具体股道两项内容Λ这既与列车种类性质、到发密集程度有关,又与车站设备设施(调机、到发线分工等)和车流组织方法(编组计划等)有关Λ合理编制到发线运用计划是车站完成作业任务的核心工作之一Λ建立车站到发线运用的模型并设计相应的算法是实现计算机辅助调度编制到发线运用计划的重要内容Λ许多学者对此进行了研究,如:U.I.Gup ta,D.T.L ee等[1]对同种类别到发线股道分配问题进行了研究,并给出了算法Λ吕红霞[2]、曹家明[3]从决策支持系统的观点对此问题进行了探讨Λ刘军[4]用分层规划的方法研究了与此相关的车站调度问题,并指出排序方法可能是解决这种复杂问题的一种方法Λ李文权[5]用排序方法、图论方法对包括到发线安排等有关的车站调度问题进行了研究Λ本文应用固定工件排序方法从如下5个方面对到发线运用问题进行讨论Λ1)对到发线运用系统进行分析;2)建立固定工件排序模型;3)设计两种实用算法进行计算;4)对计算结果的调整;5)举一个简单的数值例子进行算法说明Λ1 系统分析铁路编组站到发线按其接发列车的种类可区分为:客车到发线;货车到发线;客、货混用到发线Ζ货物列车到发线又根据其可否接发超限货物列车分为:超限货车到发线,一般货车到发线Ζ旅客列车只能在客α收稿日期:1998212214资助项目:中国博士后科学基金(1998年9月第24批)车到发线上停留、到发;货物列车可在客车或货车到发线上停留、到发Ζ超限货物列车只能在超限货车到发线上停留、到发,一般货物列车可以在超限货物列车到发线和一般货车到发线上停留、到发Ζ车站到发线的具体分工在《站细》中有明确规定,这种分工就自然形成了列车(车列)与到发线股道的映射关系:对一条到发股道而言,它可以接发一定种类的列车(车列);对于一列列车(车列)而言,它只能被一定类型的到发线中的一条接发Ζ若记列车(车列)集合为J θ,到发线股道集合为M {,则上述映射关系可形式化地表示为:<:J θ→M {或Υ:M{→J θ 在一日的不同时期内,由于车站到达和出发的列车种类、数目和时间不同,及从车站内其它车场转入到发场的车列转入时间、数目不同Ζ这样,根据具体车站的列车(车列)-到发线映射关系,确定列车(车列)占用到发线的种类和时间也不相同Ζ具体安排到发线运用时,一切列车(车列)一般情况下必须遵守:1)一条到发线同时只能接发一列列车(车列),列车(车列)一旦占用某一条到发线,便一直占用到该列车(车列)离去为止,中间不可能中断再为其它列车(车列)占用,或再转入其它到发线Ζ2)一列列车(车列)在一个时间内只能占用其可以占用的多条到发线中一条Ζ实现计算机辅助调度的中心任务就是建立一日内每列列车(车列)J i ,从其开始占用股道时刻x i 到其腾空该股道时刻y i 为止的时间区间(x i ,y i ),在其合适股道上的时序安排模型,并设计相应的算法Ζ2 到发线运用的排序模型设一日内所有列车集合为J θ={J 1,J 2,…,J n },到发线集合为M {={M 1,M 2,…,M m },列车(车列)——到发线映射关系为:<:J θ→M {或Υ:M {→J θ,每一列车(车列)J i ∈J θ对应于一个占用到发线时区(x i ,y i )Ζ对任一列车(车列)J i 必须在时刻x i 安排于某一到发线,其分配股道在时刻y i 之前不能被其它列车占用Ζ到发线安排的目标便是使全部列车按照要求给予安排Ζ若将列车集Jθ视为工件集,到发线集M {视为机器Ζ这便是一个特殊的固定工件排序问题(F ixed Job Schedu ling P rob lem )Ζ其中达到时间x i 为列车J i 开始占用到发线时刻,完工时间y i 为J i 腾空到发线时刻Ζ其加工时间为列车占用到发线时间p i =y i -x i Ζ若将列车—到发线映射关系<:J θ→M {或Υ:M {→J θ视为工件特性,则到发线安排模型可记为Pm F ixed Job,J θ→M {M app ing Feasibility 这是一个特殊的恒同机(Iden ticalM ach ine )固定工件排序问题Ζ至此,到发线占用安排模型已经建立Ζ对于可行性目标Feasib ility 通常用数量目标6U i 来表示,其中U i =1表示列车(车列)J i 在时刻x i 没有被安排于某一到发线,或其分配股道在时刻y i 之前被其它列车占用Ζ即工件J i 不能按时安排于其合适的到发线,或者说工件J i 丢失Ζ否则,U i =0.显然,6U i =0表示可行性安排Ζ3 到发线运用排序模型的实用算法对于任意的m 、n ,问题Pm F ixed Job 6U i 已被E .M .A rk in ,E .B .Siliverg [5]于1987年证明是N P 2困难问题,因此问题Pm F ixed Job,J θ→M {M app ing 6U i 不大可能有好算法Ζ然而对于给定具体车站,m 总是事先给定的,占用m 条到发线的列车或车列n 也不超过一个给定有限数值Ζ并且列车占用到发线至少有一个端点是事先知道的Ζ如到站列车x i ,始发列车y i ,中转列车x i 与y i 事先确定Ζ其它暂时不定值正是要寻求的Ζ由此我们可以设计两类算法来求解Pm F ixed Job,J θ→M {M app ing 6U i问题Ζ算法3.1首先满足y i 类端点为基准进行安排,算法3.2首先满足x i 类端点为基准进行安排Ζ这样可照顾所有行车任务(x i 与y i 中至少一个是确定的),对于调车任务(x i 与y i 都不确定)则是主要调整对象Ζ算法3.1 以右端点(y i )为基准的标号算法0)将列车(车列)占用到发线时区集合Jθ重排为J θ={J 1,J 2,…,J n }(J i =(x i ,y i ),i =1,2,…,n ),使得y 1Φy 2Φ…Φy n ,并且当y i =y i +1时,x i <x i +1者优先Ζi =1,M 0=(J 01,J 02,…,J 0m )(上阶段到发线股道上列车(车列))Ζ占用以标号{1,2,…,M }∪{ }表示:J 0i =i 股道i 上有列车(车列)占用,, Z =067系统工程理论与实践2000年6月 1)对当前要安排占用J i =(x i ,y i )执行以下运算,寻求J i 前已安排最大下标的占用同种类型到发线的列车(车列)J j (j <i ),若i =1时,其先前同种类型到发线的列车(车列)为已安排占用M 0中可安排J i 的股道上占用列车(车列)情况Ζ并且J j 满足:a )占用J j 没有丢失(lab (J j )≠ ),已经安排合适股道,即lab (J j )∈<(J i )Ζb )J j 是当前最早可安排J i 的L ab (J j )号股道的最后占用任务时区Ζc )J j ;J i (时区J i 在J j 之后,即x j <y j Φx i <y i )Ζ2)若J j 存在,则将J i 安排在J j 所在股道上,即给J i 标号lab (J j )(lab (J i )=lab (J j ))Ζ若J j 不存在,但有合适J i 占用的股道k (k ∈<(J i ))没被其它占用k ∈(1,2,…,m )Ζ即不存在J x ,使lab (J x )=k ,J x ;J i Ζ则将J i 安排在k 上,即lab (J i )=k Ζ否则转(3)Ζ3)放弃J i ,lab (J i )=<(此时可安排J i 的股道<(J i )均被占用)ΖZ =Z +1;4)i =i +1;5)若i <n +1,转1);否则i =n +1,停止运算,输出lab (J i ),(i =1,2,…,n ),Z ,M n (本计划结束时股道占用情况)Ζ其中M n =(J 01,J 02,…,J 0m )表示m 个股道占用情况(J 0i (i =1,2,…,m )可能不存在,即J 0i = 表示股道空闲),它是下一个计划期的初始值M 0.算法3.2 以左端点(x i )为基准的标号算法0)将列车(车列)占用到发线时区集合Jθ重排为J θ={J 1,J 2,…,J n },(J i =(x i ,y i ),i =1,2,…,n )使得x 1Φx 2Φ…Φx n ,并且当x i =x i +1时,y i <y i +1者优先Ζi =1,M 0=(J 01,J 02,…,J 0m )(上阶段到发线股道上列车(车列)占用延续到本阶段开始时的情况)Ζ占用以标号{1,2,…,M }∪{ }表示J 0i =i 股道i 上有列车(车列)占用, 否则 Z =0Ζ 1)对当前要安排占用J i =(x i ,y i )Ζ若按列车(车列)—到发线映射关系<:J θ→M {,集合<(J i )中股道于x i 时刻存在空闲股道k ∈<(J i ),则将J i 分配给k ,即lab (J i )=k Ζ2)若在t =x i 时刻<(J i )中股道均被占用,寻求<(J i )中所有正在占用工件中右端点最大者J x ,(J x ;J i ),lab (J x )∈<(J i ),y (J x )=m ax {y (J ) J ;J i ,lab (J )∈<(J i )},其中J x =(x (J x ),y (J x ))Ζ3)若y i Εy (J x ),则丢失占用J i ,lab (J i )= ,Z =Z +1,若y i <y (J x ),则用J i 代替J x ,即lab (J i )←lab (J x ),lab (J x )← ,Z =Z +1Ζ4)i =i +1;5)若i <n +1,转(1),否则i =n +1,停止运算,输出Z ,lab (J i )i =1,2,…,n ,并把本计划结束时股道占用情况记作M n Ζ4 计算结果调整说明因为Pm F ixed Job,J θ→M {M app ing 6U i ,所得最优值Z =6U i 不一定为0,若Z =0,便得一可行解,否则Z =6U i ≠0,必定存在某一工件J i 使得lab (J i )= ,任务J i 被丢失,这不符合车站工作要求Ζ这时应将lab (J i )= 之J i 及<(J i )上与J i 时区交叉的时区J j 全部选出,对其中可调时区进行调整Ζ调整方法如下:无改编中转列车或客车,及成组换挂中转列车,占用时区不允许调整;对于到达解体列车x i 值是固定值,不允许调整,y i 值的调整量为待解时间;对于始发列车,y i 值是定值,x i 是可调值,调整量为待发时间;对于取送,转场车列的x i ,y i 值都是可调值,具体调整量由车站调度员具体给定Ζ然后,根据调整后的时区,再执行上述算法3.1或3.2Ζ若6U i =0,则结束运算Ζ否则,还有lab (J i )= 时,可以运用到发线活用方案,修改<:J θ→M {或Υ:M{→J θ的关系,主要措施为1)是否可以利用客车到发线,2)两列货车可否合用一条到发线Ζ利用客车到发线的活用原则是:在客车到发线上两客车占用时区(x k 1,y k 1),(x k 2,y k 2)之间,即区间(y k 1,x k 2)是否可以包含列车J i 的占用时区(x i ,y i )Ζ也就是若x k 1<x k 1Φx i <y i Φx k 2<y k 2成立,则货车J i 可利用客车到发线lab (J k 1)=lab (J k 2),即lab (J i )=lab (J k 1)=lab (J k 2).77第6期铁路编组站到发线运用的排序模型和算法两列车J i ,J i +1可以合用同一到发线的原则是:若列车J i 的占用时区(x i ,y i )与J i +1占用时区(x i +1,y i +1)有交叉,x i ≤x i +1<y i ≤y i +1≤x k <y k (其中(x k ,y k )是安排在同一股道上的后续占用)Ζ并且有列车J i 与J i +1的长度之和不超过该股道的有效长Ζ这时列车J i 与J i +1可共用到发线lab (J i )=lab (J i +1)Ζ如果在调整列车占用时区及到发线活用后,还得不到6U i =0的到发线运用模型初始解Ζ说明该列车集是不可行的Ζ应根据列车的重要程度和本站实际情况,决定取消哪些行车任务或更改哪些接发车时刻后,可以得到列车集可行安排Ζ并报告分局,征求分局同意Ζ5 数值例子现举一简单例子说明上述算法Ζ设某车站在一时期内有5列列车占用两条到发线,按调机安排它们占用到发线的时区为J 1=(0,4),J 2=(1,8),J 3=(2,3),J 4=(5,7),J 5=(6,9),按算法3.2可得丢失区间数为1的安排如图5.1中a )或b )Ζ(a )由1道向2道安排 (b )由2道向1道安排图5.1 到发线股道安排示意图按算法3.1,可将上述区间重排为J 1=(2,3),J 2=(0,4),J 3=(5,7),J 4=(1,8),J 5=(6,9),其算法结果相同Ζ现就上例说明调整过程Ζ在上例中lab (J 2)= ,<(J 2)中与J 2相交叉的列车(车列)占用为J 1、J 3、J 4、J 5,若J 1、J 2、J 5都不允许调整,而J 3、J 4代表取回车组与重解车列,它们可向前调整2个时间单位,于是可将J 3时区由(2,3)向左平移两个单位得J 3=(0,1),将J 4向左平移一个单位将时区由(5,7)变成(4,6),其它时区不变,应用算法3.1或3.2可得如下安排lab (J 1)=lab (J 4)=lab (J 5)=1,lab (J 3)=lab (J 2)=2,Z =0Ζ安排示意如图5.2所示Ζ图5.2 调整后到发线股道占用安排示意图如果J 3,J 4占用不是站内重解车列,即不允许两个方向同时调整,这时无论如何调整都不会有Z =0Ζ从而必定要取消一些到发线占用时区Ζ至于取消哪些列车,决定权在分局,作为车站可以向分局提供建议Ζ建议的理论依据将另文介绍Ζ参考文献:[1] Gup ta U I ,L ee D T ,L eung J Y T .A n op ti m al so lu ti on fo r the channel 2assignm en t p rob lem [J ].IEEE T ran sacti on s Compu t .,1979,C -28:807～810.[2] 曹家明,范征等.编组站作业优化决策支持系统—解体子系统[J ].铁道学报,1993,4:66～73.[3] 吕红霞.技术站调度决策支持系统的研究—到发线的合理使用[D ].成都:西南交通大学硕士论文,1994.[4] 刘军.一类复杂规划问题的分层规划方法[J ].北方交通大学学报,1995,19:401～406.[5] 李文权.铁路区段站日工作计划优化模型及其算法的研究[D ].成都:西南交通大学博士论文,1997.[6] A rk in E M ,Silverberg E B .Schedu ling j ob s w ith fixed start and end ti m es [J ].D iscrete A pp l.M ath .,1987,18:1～8.87系统工程理论与实践2000年6月。
客运站到发线运用计划的优化模型研究
通 过 ，不 包 括市 郊列 车 ）不 安排 在 同一 站 台停 靠 ； 二 是 考虑 重 点旅 客列 车 ，如 首 长列 车 、特 快列 车尽 量 安排 在 靠 近基 本站 台的股 道 上 ；三是 要 考虑 列 车
１ 影 响 客 运 站 客 车 到发 线 运 用 的 因素
定 、优化 股道 车 次 的排 放 ，作业 中尽量 作 到不 变更 在 面 积较 大 的站 台 ，扩 大装 卸 空 间 ，便 于 牵 引车 和 股 道 ，避 免 接发 列 车作 业过 程 中产 生不 必 要 的干 扰 货 物 的摆 放 。
和 麻烦 。
１４ 车 站 到发 线能 力 的均衡 利 用 ． 应 力 争 把 列 车 占用 的 时 间 均 衡 、合 理 地 分 配
由于 旅 客列 车 的服 务对 象是 旅 客 ，因此在 安排 性 质 是否 需要 上 水 ，如 需要 ，必须 接入 有 上水 设备 的线路 （ 某些 车站 有些 线路 可 能没 有上 水设 备 ）。 到 发线 的使 用上 ，主要从 以下几 方 面考 虑 ：
１１行 车方 面 ． ・
库进 路 以及 机 车 出入 段进 路 的交 叉 干扰 ，提高 接发 整 的余 地非常小 ，使在一些特殊 情况下 ，无法保
列车作业效率 ，尽可能安排平行进路 。
１２ 旅 客方 面 ．
［ 稿 日期 】２ １－ １ １ 收 ０ １ １－ ８
质 保 量 地 完 成 任 务 。如 春 运 、暑 运 、 “ 一 ” 、 五 “ 十一 ” 黄金 周及 新 老兵运 输 中 ，加开 临 客等 。
第 １卷 第 １ ０ 期
２ １年 ３ ０２ 月
深圳信息职业技术学 院学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｈ ｎ ｈ ｎ Ｉ ｓｉ ｔ ｆ ｎ ｏ ｍａｉ ｎＴ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ｒ ａ ｅ ｚ ｅ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｆ ｒ ｔ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏＳ ｔ Ｉ ｏ
客专大站到发线运用随机机会约束模型与算法研究
Ｓ ｏ ｈ ｓ ｃ ａ ｃ Ｃｏ ｓ ｒ ｉ ｅ Ｐｒ ｇ ａ ｔ ｃ ａ ｔ Ｃｈ ｎ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｏ ｒ ｍｍ ｉ ｇ ｏ ｅ ａ ｄＡｌ ｏ ｔ ｍ ｉ ｎ Ｍ ｄ ｌｎ ｇｒ ｈ ｉ
ＸＩ Ｍｉ ｇ Ｚ Ａ ｎ ， ＨＯＵ ｅ － ｈ ｎ， Ｅ － ｉｎ ， ＨＯＵ ｎ ｆ ｎ ， ＨＯＵ ｎ Ｌ ｉ ｓ ａ Ｌ Ｙｉ ｘ ａ ｇ Ｚ Ｙａ － ａ ｇ Ｚ Ｙａ
（ｃ ｏｌｆ ｒ ｉ＆Ｔａｓｏｔｔｎ Ｂ ｉｎ Ｊ ｏｏｇ ｎｖｒｉ ， ｅｉｇ１０ ４ ， ｈｎ） Ｓｈｏ Ｔａ ｃ ｒ ｐｒ ｉ ， ｅｉｇ ｉ ｔｎ ｉ ｓｙＢ ｉｎ ０ ４ Ｃ ｉａ ｏ ｆ ｎ ａｏ ｊ ａ Ｕ ｅ ｔ ｊ ０
Ａｂ ｔａ ｔ Ｃｏ ｓｄ ｒｎ ｅｆｃｏｓｏ ｎ ｅｔｉｔ ｈ ｔｉａｉｎｏ ｒｉａ— ｄ ｄ ｐ ｒｕｅｔ ｃ ｓ ｔｅｐ ｐ ｒｓｕ ｅ ｓｏ ｔｍｉａｉｎｗｉ ｓｒ ｃ ： ｎ ｉｅ ｇｔ ａｔｒ ｆ ｃｒａｎｙｉ ｔｅｕｉ ｚｔ ａｒｖｌ ａ — ｅ ａｔｒ ａ ｋ ，ｈ ａ ｅ ｄｉｓｉ ｐ ｉ ｚ ｔ ｔ ｉ ｈ ｕ ｎ ｌ ｏ ｆ ｎ ｒ ｔ ｔ ｏ ｈ
Ｏｐ ｉ ｚ ｄＵｔｌ ａ ｏ ｏ ｔ ｅ ｒｖ ｌ ａ ｄ ｅ ａ ｔ ｒ Ｔｒ ｃ ｓ ｆ ｒ ｅ ａ ｓ ｎ ｅ － ｅ ｉａ ｅ ｔ ｔ ｎ ｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ｍｉ ｅ ｉ ｉ ｔ ｎ ｆ ｈ Ａｒ ｉ ａ － ｎ －ｄ ｐ ｒｕ ｅ ａ ｋ ｏ Ｌａ ｇ Ｐ ｓｅ ｇ ｒ ｄ ｄ ｃ ｔｄＳ ａ ｏ ｓ ｈ ｏ ｇ ｚｉ ｉ
技 术 与方 法
ｄ ｉＯ ９９ ．ｓ ． ０ － Ｘ２ １ ． ． ｏ ｌ． ６ ／ｓｎ ５ １２ ． ０ ０ ９ ： ３ ］ １ ｉ ０ ５ ００ ８ １
，
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客车专线到发线多方针模型客运专线运送的一个重要特征是列车运转的按时性.客运专线具有杰出的线路条件,能否确保列车正点运转,车站的运送组织至关重要.要完成按图行车,有必要为每列车组织适宜的到发线与接发车作业进路.在调度指挥中,到发线运用计划往往仅仅列车占用各条到发线的简略循环.在当时客运专线列车密度未饱满的状况下, 该分配办法可行.但该办法没有思考不相同到发线之间的差异和不相同列车的差异,可能会形成列车站内走行间隔过长、到发线占用不均衡等疑问.当列车密布到发时,这种分配办法会添加列车站内走行时辰,束缚车站接发车作业才能,甚至会形成有些列车无法接入.在理论层面,不少文献对到发线运用、进路挑选进行了研讨.文献[1-2]将客运站到发线运用优化方针分解为有利于确保行车作业安全与行车技能作业、有用运用车站各种行车技能设备、便利旅客游览3个子方针.文献[3]侧重探讨了求解到发线运用计划的启发式算法.文献[4]依据客运专线的特征,将列车依照方向、作业办法和品种性质的不相同别离树立了到发线占用的权值矩阵.文献[5]用一种依据束缚计划的办法处置接发车进路挑选疑问.文献[6-7]对列车占用到发线和道岔进行相容性束缚,以削减束缚条件;思考了因为接发车密度过大而使得无法为有些列车组织进路的状况.文献[8]在思考维修时辰窗的条件下求解到发线运用疑问.文献[9]研讨国外繁忙车站的列车进路挑选疑问,以各列车挑选进路的权值之和最大为优化方针.文献[10-11]将车站对到发线的占用转化为图论中的疑问进行求解.整体来看,在研讨办法上,现有文献常常设定一个列车占用到发线的权值[1-4,6,7,9],以列车占用到发线权值之和最大或最小为优化方针,而权值大多是人为设定.对此这篇文章作者提出一种定量表明列车占用各条到发线不相同的办法,进而求解客运专线车站到发线运用疑问.1疑问描绘到发线运用疑问体现在列车运送组织的两个期间上.第一是列车运转图编制期间.在编制客运专线列车运转图时,不只要得到一切列车在各个车站的到发时辰,而且还要得到列车在车站占用的到发线.第二是在列车运转调整期间.当有些列车发作晚点时,无法用图定到发线运用计划接发列车,需求对列车的到发线运用进行从头核算.这篇文章侧重思考第一个期间的到发线运用疑问,也即是在列车到发时辰断定的前提下,依据车站站形安置图,求解列车在车站的到发线运用.此外,这篇文章不思考因为列车到发数量过大而形成有有些列车无法接入的状况假定一切列车都能够组织到发线.在客运专线车站,旅客能够依照列车停靠的站台挑选适宜的候车区域;关于停靠不相同站台的列车,旅客从候车区抵达列车的走行间隔相差不大.从削减旅客走行间隔的视点优化列车的到发线运用意义不大,这篇文章从优化列车运送组织、优化车站设备运用动身思考到发线运用.到发线运用需求满意的首要束缚条件有:同一到发线接发的两相邻列车有必要满意最小作业间隔时辰需求.关于恣意两列车,在接车、发车时不能使两作业在时辰、空间上一起发作抵触,也能够表述为关于接发车作业发作时辰有堆叠的两列车,要将其组织在平行进路上.关于占用同一条到发线的两列车,当时行列车发车后,列车尾部跳过到发线上的出站信号机时,到发线解锁,这时才能为后走列车摆放从咽喉进站信号机至本条到发线的接车进路.可见,占用同一条到发线的两列车作业间隔时辰要不小于前行列车从发车至尾部跳过出站信号机的时辰、为后走列车预备进路的时辰、后走列车在接车进路上走行时辰的三者之和.关于经过式车站,接车进路是指列车从车站一端咽喉处进站信号机至到发线上的出站信号机之间的走行进路;发车进路是指列车从到发线泊车点至车站另一端咽喉处逆向进站信号机之间的走行进路.为了进步接发车作业功率,需尽量缩短列车站内走行时辰,使列车挑选长度较短的进路,也即是尽量运用距正线较近的到发线接发列车.此外,车站各种设备的均衡运用也应变成接发列车作业所思考的一个方针.到发线和道岔是车站最重要的设备.道岔方位、功用的不相同使得列车的占用状况不相同.例如,简直一切列车在进站、出站时都要占用车站最外侧的道岔;而连接到发线与安全线、机待线的道岔只会被很少的列车占用.因而,思考道岔占用的均衡性不太符合实践.这篇文章要点思考到发线的均衡运用.缩短列车站内走行时辰,会使得很多列车由正线邻近的到发线接发,而远离正线的到发线长时辰闲暇,形成到发线运用不均衡.因为削减列车站内走行时辰与进步到发线运用的均衡性是一对彼此对立的方针,因而研讨到发线运用,需归纳思考这两个优化方针,以求得一个使列车站内走行时辰较短,一起到发线运用较均衡的运用计划.中国不少客运专线车站计划较大,如京沪高速铁路上的济南西站有17条到发线,联接北京、上海、青岛、太原等方向.可是车站安置却比拟简练,列车接入某到发线的接车进路及从某到发线开端的发车进路都是有限的,最多只要3条.关于两条及以上的状况,优先挑选长度最短的根本进路.为了研讨便利,这篇文章假定到发线断定后,与其相对应的接发车进路也仅有断定.2建模与求解办法2?1建模依据上文的剖析,树立客运专线车站到发线运用多方针优化模型.第一个优化方针是列车站内走行时辰之和最小,可表明为为到发线的编号;xi,j为0-1变量,表明列车i占用到发线j 的状况xi,j=1,列车i占用到发线j0,列车i不占用到发线j;tk1i,j、tk2i,j别离表明列车i从进站端咽喉进站信号机至在到发线j停稳所需的走行时辰,即在接车进路上的走行时辰,以及列车i从到发线j发车至列车尾部跳过出站端咽喉逆向进站信号机所需的走行时辰, 即在发车进路上的走行时辰.影响列车在接发车进路上走行时辰的要素首要有司机操作列车的熟练程度、列车编组、进路长度等.第二个优化方针是到发线运用最均衡.可由到发线接发的列车数量和到发线占用时辰两个方针来界说到发线运用的均衡性.列车占用到发线的时辰取决于本列车的到发时辰、前行列车的动身时辰、进路变换时辰等要素;通常来说,不相同列车占用到发线的时辰不相同.相对而言,选用占用时辰来界说到发线运用的均衡性更适宜.为便于描绘,将各到发线的占用时辰与到发线均匀占用时辰之差的平方和界说为到发线运用的均衡度.这一优化方针可表明为各到发线的占用时辰与到发线均匀占用时辰之差的平方和最小,方针函数为j是所思考时辰规划内到发线j的总ti占m表明所思考时辰规划内一条到发线均匀被占用的时辰;ti占=ti占1-ti占2是列车i占用到发线的时辰, 其间,ti占2为到发线占用的开端时辰,即开端为列车i预备进路的时辰,ti占1是到发线占用的完毕时辰,即动身列车i的尾部跳过到发线上的出站信号机的时辰.中国客运专线调度指挥选用的是CTC调度会集体系,主动摆放接发车进路.开端为某一行将进站列车摆放进路的时辰规范有两个:列车计划抵达时辰之前9min和列车抵达距车站还有15个闭塞分区时.在调度指挥中,以首要抵达的规范为摆放进路的时辰规范.其实这两个规范所代表的时辰意义根本共同,关于进站泊车的列车,从第15个闭塞分区运转至进站咽喉端所需时辰大概9min.在核算剖析时,这篇文章选用提早9min 这一规范.需求阐明的是,当两列车抵达间隔时辰小于9min时,就不能为后走列车提早9min 预备进路,这种状况的处置办法是跟着前行列车的进站,其占用的进路逐步分段解锁,当组成后走列车接车进路的一切轨道电路均处于解锁状况时,立即为后走列车摆放进路.关于该疑问的首要束缚条件有式(3)表明一列车只能占用一条到发线.式(4) 中,T(j)为由到发线j所接发的列车调集,列车i(j)及i(j)+1都是调集中的元素,且列车i(j)+1为i(j)的后走列车,tai(j)+1为列车i(j)+1的抵达时辰,tdi(j)为列车i(j)的发车时辰,t1是为了确保作业安全,占用同一条到发线的前后走两列车间所必需的最小作业间隔时辰;此式表明关于占用同一条到发线的两列车,后走列车的抵达时辰要不小于前行列车的发车时辰与最小作业间隔时辰之和.式(5)中,τ为列车i1和i2的抵触进路调集,也即是说列车i1和i2若是别离占用到发线j1和j2,那么两列车在作业时辰上、接发车进路上均存在抵触;此式表明接发车作业时辰有堆叠的恣意两列车,其相应的接发车进路不能有抵触.式(6)中,i3为经过列车,L(j)为车站正线;此式表明经过列车要组织在正线上.式(7)中此式表明存在换乘联系的两列车要组织在临靠相同站台的到发线上.式(8)中,i4、i5为由同一车底担任的两列折返列车,而且车底在终到站不需求进行入段作业;此式表明在终到站由同一车底担任的两列折返列车要组织在同一到发线上.客运专线列车抵达终到站后,通常经过检修,车底还要持续承当其他车次的运送使命,大多是与原车次相对应的反方向车次,若是由同一动车组车底担任的两列折返列车组织在了不相同到发线,那么转线调车作业不只会添加列车的作业时辰,更重要的是简单形成咽喉作业的严重.需求注意的是,关于由同一车底担任的两列折返列车,若是车底需求进行入段作业,那么不需求遵从这一束缚条件.将列车的接车、发车作业界说为事情,每列车就对应接车、发车两个事情,而每个事情也就对应一列车,对应一条进路.将恣意两个事情称为一个事情组.关于某一列车的接车作业,将开端预备接车进路的时辰称为下限,将进路彻底解锁的时辰称为上限,在此上下限组成的区间内,列车占用接车进路.将这一区间称为接车作业所对应事情的发作时辰.关于发车作业,也作相同界说.构建发作时辰有堆叠的事情组组成的调集;关于调集中的每个事情组,寻觅使两事情所对应进路相抵触的两列车到发线运用计划.如列车i1和i2所对应的两事情的发作时辰有堆叠,而且若是将列车i1组织在到发线j1,将列车i2组织在到发线j2,两事情所对应的进路相抵触,那么这即是一个不可行的分配计划,用{i1,i2,j1,j2}表明.一切这种不可行分配计划就组成了抵触进路调集τ.客运专线列车在车站接发存在“反接”、“反发” 的状况,进路切正线.进路抵触束缚的构建确保了反接、反发的列车不会与其他列车发作抵触.由此便得到了客运专线车站到发线运用的多方针0-1整数计划模型M1和M2.M1表明为:式(1)、式(3)~(8);M2表明为:式(2)、式(3)~(8).2?2求解办法客运专线车站到发线运用是一个满意相同束缚条件下的多方针和谐优化疑问,两个彼此对立的优化方针之间的和谐是疑问求解的要害.依据此,运用方针和谐优化办法对模型进行求解.方针和谐优化办法的思路是:对每个方针做出必定的退让ε,经过找出最小退让值ε0来得到各方针都能够承受的折衷最优解[12].退让值ε其实即是实践求得的方针函数值与能够抵达的最优方针函数值之间的差值.最优解核算得到的最优方针函数值为Z01;一起将最优解x′i,j 代入模型M2的方针函数,求得的方针函数值用Z12表明.记M2的最优解为x″i,j(i=1,2,…,m,j=1,2,…,n),称由此最优解求得的最优方针函数值为Z02;一起将最优解x″i,j 代入模型M1的方针函数,求得的方针函数值用Z11表明.两个优化方针是彼此对立的.模型M1的优化方针抵达最优,即列车站内走行时辰之和最小时,车站到发线运用的均衡度较大;反之,当模型M2的方针抵达最优,即到发线运用最均衡时,列车站内走行时辰之和较大.抱负的运用计划是列车站内走行时辰之和较小,一起到发线运用的均衡度较小.能够为Z01是列车站内走行时辰之和的下限,Z11是上限;Z02是到发线运用均衡度的下限,Z12是上限;在上下限组成的两个区间中,对两方针进行和谐优化.核算得到的列车站内走行时辰之和是一个时辰数值,而到发线运用的均衡度是一个无量纲数值,两函数值的单位不相同,且取值规划不共同,使得两者不具备可比性.为了便于核算剖析,需对两方针函数值进行无量纲化处置.以列车站内走行时辰之和为例,处置办法为:树立区间[Z01,Z11]与区间[0,1]之间的线性映射,使区间上限即Z11的映射为1,区间下限即Z01的映射为0.这样,就将列车站内走行时辰之和转化为区间[0,1]之中的无量纲数值,将此映射称为式(9)表明将M1、M2两个优化方针的退让值最小作为优化方针.式(10)和式(11)确保了核算得到的最优解可使模型M1、M2的退让值最小;λ、λ为表明列车站内走行时辰之和最小与到发线运用最均衡两个优化方针重要性的权值.模型M1、M2和M3都是0-1整数计划模型,束缚条件较多,束缚条件全部、精确的表明是求解的要害.LINGO软件能够求解线性和非线性整数计划疑问,优化方针、束缚条件书写简练.这篇文章选用LIN-GO软件别离对模型M1、M2和M3进行求解.3实例剖析济南西站是一个计划较大的经过式车站,接发的列车包含始发、终到、经过、停站等各品种型.车站站形规划比拟典型,如图1所示,共有4条正线.13条到发线,其间Ⅷ道为下行正线,Ⅸ道为上行正线,用于接发北京、上海间的经过列车;Ⅶ道、Ⅹ道为京济联络线,用于接发北京、青岛间的经过列车.通常状况下,4条正线只用来接发经过列车,而且每条正线只接发一个方向的经过列车.停站列车能够接入恣意到发线,可是,若是选用反接的办法,会占用较多设备、添加作业难度、影响其他列车的接发.例如用到发线1接发上海—北京方向的上行列车,接车进路所经道岔为2、6、8、10、14、16、30、32、34、36,发车进路所经道岔为41、39、37、35、21、19、11、9、7,接发车时列车均需切下行正线Ⅶ和Ⅷ,会给车站接发下行列车带来不便利.而若是顺接,例如用到发线11接发上海—北京方向的上行列车,接车进路所经道岔为2、6、12、22、24、54、48、44、46,发车进路所经道岔为63、61、59、57、31、27、13、7,接发车进路均不会对下行正线发作搅扰.因而,在车站才能富余的状况下,尽量选用顺接的办法,即下行停站列车由下行正线同侧的到发线接发,上行停站列车由上行正线同侧的到发线接发.以济南西站7:00:00~13:00:00时段接发的列车为研讨方针,运用上述模型与算法为其组织到发线.7:00:00~13:00:00时段到发的列车见表1和表2.表1中,列车G181终到后,在到发线上逗留,持续担任列车D242的车底,于13:34:00发车.求解时,以为列车G181占用到发线一直到所思考时段的停止时辰13:00:00.不相同到发线与正线的间隔不相同,距正线越远的到发线,与其相对应的进路长度越长,列车走行时辰越长.通常来说,因为进站列车需“对标泊车”,同一列车在接车进路上的走行时辰大于在发车进路上的走行时辰.此外,列车在进路上的运转速度受道岔侧向速度束缚,时速300km和250km的两种列车在同一接车或发车进路上的走行时辰相差不大.关于进路走行时辰,这篇文章首要思考进路长度这一影响要素.列车在接发车进路上的走行时辰别离表明为tj接和tj发,j=1,2…6;11,12…17为到发线编号.依据调度指挥中的很多观测成果,断定各时辰值:t1接为2min05s,t2接为2min,…,t6接为1min40s,t11接为关于要接发某列车的到发线,开端为该列车预备接车进路的时辰为到发线占用的开端时辰.列车抵抵达发线后,依照运转图的需求,逗留必定时辰,然后发车.列车尾部跳过到发线上出站信号机的时辰为到发线占用的完毕时辰,这一时辰等于发车时辰与从发车至尾部跳过出站信号机所需时辰之和.济南西站除正线以外的13条到发线的长度相差不大,长度最长的15道为734m,最短的4道为604m.为核算便利,近似以为在每条到发线上,列车从发车至尾部跳过出站信号机的时辰均相同,将这一时辰定为30s.在此基础上,依据上文介绍的开端为列车摆放进路的时辰规范,断定除经过列车以外其他各次列车占用到发线的时辰,见表3和表4.列车在接车进路上的走行时辰最长为2min10s,预备接车进路的时辰约30s,再归纳思考列车从发动至尾部跳过出站信号机所需时辰等要素,将式(4)中最小作业间隔时辰t1的值取为3min.对到发线运用最均衡这一优化方针进行要点思考,核算下行列车到发线运用计划时,令λ1=1,λ2=5;核算上行列车到发线运用计划时,令λ1=1,λ2=10.运用LINGO软件进行求解,优化计划与图定计划的比拟见表5和表6(表中数字为到发线编号),各到发线的占用时辰见表7.关于11列经过列车,优化计划与图定计划相同,将其组织在了关联正线上.在比拟两计划的列车站内走行时辰与到发线运用均衡度时,仅思考除经过列车以外的其他52列车.关于下行列车的站内走行时辰之和,图定计划为93min50s,优化计划为86min55s;优化计划比图定计划削减了6min55s, 削减7?37%.关于上行列车的站内走行时辰之和,图定计划为80min,优化计划为78min30s;优化计划比图定计划削减了1min30s,削减1?88%.关于下行列车的均衡度,图定计划为10662?23,优化计划为3952?71;优化计划比图定计划削减了6709?52,削减62?93%.关于上行列车的均衡度,图定计划为11355,优化计划为2867?50;优化计划比图定计划削减了8487?50,削减74?75%.由表7可见,图定计划中,各到发线占用时辰相差较大,有的到发线占用时辰为129min,而有的没有被占用,形成了到发线运用不均衡.从表5和表6可知,图定计划中,一些距正线较近的到发线接发列车较少,如6道和11道均只接发3列车;而一些距正线较远的到发线反而接发较多列车,如2道接发8列车;这样的组织形成了列车站内走行时辰较长.优化计划中没有呈现以上状况.从列车站内走行时辰和到发线运用均衡度两个方针看,优化计划均有较大改善.4定论关于客运专线列车运转图编制期间的到发线运用疑问,构建了多方针优化模型,提出了依据方针和谐优化思维的求解办法.求得的到发线运用计划能够使列车站内走行时辰更少、到发线运用更均衡,从而使车站接发车作业功率更高.关于一条到发线有两条或两条以上接发车进路的状况,还需对接发车进路进行挑选,怎么将进路挑选与到发线运用和谐优化还需持续研讨.此外,列车发作晚点且密布到发时,怎么对列车到发时辰及接发车进路进行调整也需进一步研讨。