武广高铁动车组交路计划编制(交通运输)

武广高铁动车组交路计划编制摘要动车组作为旅客运输中一种重要的运载工具，严重影响着运输行业的发展，伴随着高速铁路网的完善，动车组的运行范围在不断地扩大。

自从高铁动车组革新以来，动车组设备，动车组的检修都发生了很大的变化，动车组的购置成本以及动车组在检修基地进行检修时的费用都十分昂贵，极度的耗费资源。

因此为了减少资源的浪费，使得动车组的运用更加有意义，一个好的交路计划能产生运输产生巨大的经济效益。

所以动车组交路计划的编制非常具有研究意义。

本文在研究借鉴了国内外的相关研究文献的基础上，总结了既有研究的相关研究，分析介绍相关内容，动车组在运用时需要注意的相关情况，动车组运用计划与交路计划之间的相互关系，还有就是在编制交路计划时需要考虑的约束条件。

结合相关因素，分析相关情况，考虑武广高铁这一具体实例，分析这一区段的数据，建立相关数学模型，然后使用lingo11进行求解，以最短接续时间为目标函数，求解一个最优的交路计划。

关键词：高速铁路；动车组交路计划；lingo11；0-1规划目录第1章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 国外研究现状 (2)1.2.2 国内研究现状 (2)1.2.3 既有现状总结 (3)1.3 论文研究内容与结构安排 (3)1.3.1 论文研究内容 (3)1.3.2 论文的结构安排 (4)第2章动车组交路计划编制理论分析及相关研究 (5)2.1 动车组交路计划 (5)2.1.1 动车组交路计划分析 (5)2.1.2 动车组交路计划与运用计划 (6)2.2 动车组运用方式 (6)2.2.1 固定使用方式 (7)2.2.2 不固定使用方式 (7)2.2.3 半固定使用方式 (7)2.3 动车组交路计划影响因素 (7)2.4 常用建模方法 (8)2.5 本章小结 (8)第3章武广高铁相关资料 (9)3.1 武广高铁简介 (9)3.2 运行车次 (9)第4章动车组交路计划编制模型的相关分析 (11)4.1 动车组交路计划编制问题的相关概述 (11)4.1.1 问题解析 (11)4.1.2 类似TSP问题 (11)4.2 建立模型 (12)4.2.1 问题假设 (12)4.2.2 数学符号定义 (12)4.2.3 相关数据分析 (13)4.2.4 目标函数分析 (14)4.3 优化模型 (14)第5章动车组交路计划模型的求解研究 (16)5.1 数据介绍 (16)5.2 求解结果 (16)5.3 本章小结 (18)第6章结论与展望 (19)6.1 论文总结 (19)6.2 展望 (19)参考文献 (20)附录A .................................................. 错误!未定义书签。

附录B .................................................. 错误!未定义书签。

附录C .. (29)第1章绪论1.1 研究背景及意义随着铁路的出现发展，随后各国都开始发展自己国家的铁路，各国致力于铁路运输的发展。

随着各国的不断深入的研究，提高铁路运行速度逐渐成为铁路发展的主要研究方向。

我国幅员辽阔，依靠铁路极大地方便了出行，铁路是我国发展中的一种支柱产业，铁路的发展直接与我国经济发展挂钩。

出于对铁路发展的重视，我国对高速铁路的发展进行了长远的谋划，至2014年年初，我国铁路新修建的线路总里程长达约15500km，世界各国修建的总的铁路线路全长都只是我国修建的一倍而已。

到2016年，我国完成了“四纵四横”的铁路网络，总运行里程超过20000km。

依照《中长期铁路规划》(2016)中的规划计划，我国将逐渐实现长远目标“八纵八横”高速铁路网[1]，如图1-1所示。

图1-1 我国“八纵八横”高铁规划图高速铁路动车组作为铁路行业一种新兴的重要的载客工具，普遍应用于我国铁路线路中，这其中涵盖了既有干线、高速铁路、客运专线等。

铁路运行网络不断建设，动车组出现的地方越来越多，运行区间也在逐步扩大，覆盖更广的地区。

与常规铁路不同的是，高速铁路采用的是将牵引动力与运输载体结合在了一起，从而缩减了相关的管理机构和相应的管理人员，工作的减少带来的是运行效率的提高。

但是，由于动车组设备的革新以及维修体系的变化，造成的直接后果就是成本的改变。

革新后的设备还有检修体系造成的成本在我国的铁路基础设备投资中占据了相当大的一部分比重，动车组设备的购置成本、动车组使用后修复损耗都是十分耗费资金的。

因此作为铁路运输最重要的运输计划，动车组交路计划编制关系甚大。

交路计划是运用计划的核心，依照这个计划，进行动车组使用安排，它直接决定了动车组的使用效率与相关检修次数，进而影响了高速铁路产生的运营经济效益，编制一个合理的动车组交路方案对于提高我国铁路运营效益有重大意义。

由于我国铁路行业发展起步较晚，而且相关技术还是不是特别娴熟，这为我国研究动车组交路计划的编制带来了很大的困难，但需要进一步努力研究动车组交路的编制，这关系着我国高速铁路运输组织的水平，对我国的发展具有推动作用。

1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状世界上铁路出现最早的国家，相应的技术发展亦是比较超前的，由于一开始进行的就比我国早，所以各个方面都更加出众，动车组的相关计划研究也比较出色。

日本[2]作为世界修建高速铁路的较早的几个国家之一，日本新干线代表了当时世界的技术水平先列。

日本新干线采用的铁路运输组织模式属于一种叫做全高速—换乘的模式。

经过长时间的研究，发展出了日本特色的行车组织管理方法。

依据列车综合管理系统可以进行多个方面的监督等，而且还可以解放人力进行动车组相关计划的制定，使得其社会有了极大的进步。

法国[3]在这方面的发展同样出色，形成了全高速—下线运行的组织模式。

他们分工很明确，各司其职，一种运行线上只配备一种动车组车型，运输方式较为相同，所以交路计划制定也不太难，造成的动车组浪费率亦不高。

德国[4]的高速铁路网是由新建高速线与改造的旧线混合组成的，形成了客货混运的运输组织模式。

日夜分工不同，白天开行旅客列车，晚上开行货物列车，时间安排较为固定，方便列车的运用。

国外各国都是根据各自国家的国情从而建立出符合自己国家的动车组运用计划，过程不尽相同，但目标却是一致的，即为了提高动车组的使用效率，减少动车组的运用数量，降低铁路运输成本。

由上可知我国需要研究出具有我国特色的运输组织方法。

1.2.2 国内研究现状在我国铁路技术研究的深入的情况下，动车组运用的问题也渐渐突显出来，国内学者经过不断的深入研究，同样取得了一系列成果，部分成果展示如下：郭海燕[5]使用退火算法进行求解研究具备多个限制条件的旅行商问题。

通过分析限制条件以及目标问题，求解研究关于接续时间的问题。

耿敬春[6]通过研究国内外相关设备运用方式，研究动车组编制时的约束条件，得到了一种动车组循环使用方式，这是以动车组区段变动运用为基础，建立模型，将动车组的接续运行制定过程转变成具有较多限制条件和优化目标的动车组运用网络的问题。

黄兴亮[7]使用其修改的动态蚁群算法，通过研究列车到发时刻可以在波动范围内变化的，但是总的安排不变的列车运行图，建立相关数学模型，解决优化问题。

罗荣辉[8]基于国内外相关文献研究，总结既有研究中的问题，将动车组交路计划编制问题总结为不一样的旅行商问题。

构建了以动车组使用最少和列车运行线总的接续时间最短为目标函数的数学模型，运用遗传算法解决问题，结合相关问题，对算法中部分因素进行了修改。

1.2.3 既有现状总结由以上分析可以得知，国外动车组发展时间较长，相关技术较为成熟，动车组运用计划经过多年的调整改进，已变得较为完善。

然而国外专家学者多基于本国国情研究动车组运用计划及动车组交路计划编制，不同于我国国情，所以相对来说，国外发展对我国的可借用意义较小。

国内的研究主要将动车组交路问题归结为旅行商问题。

国内针对这类问题的研究特点有如下几点：(1)多数基于给定的列车运行图，将动车组运用数目最小作为优化目标。

(2)多数是以动车组检修、动车组接续时间为约束条件。

(3)建立模型，建立相关运行列车的接续关系，将动车组总的开行时间和行走里程作为要求。

(4)基本都是采用一些相关算法作为问题的解决方法。

1.3 论文研究内容与结构安排1.3.1 论文研究内容本文主要是以为我国动车组交路计划为目标，并以武广高铁为例，有以下几点：(1)我国动车组交路计划的内容要求以及编制的制约条件，其中含有解释动车组交路计划的定义，讲解了动车组运用的相关计划。

动车组交路计划编制受到的制约条件等。

以武广高铁为例，介绍武广高铁相关细节。

武广高铁起始终到站，以及武广高铁的行走里程等。

(2)动车组交路计划编制模型的建立。

借鉴相关文献，分析问题，考虑在编制计划时相关的影响因素。

建立以动车组接续总时间最短为目标的优化模型，最后使用lingo11进行求解。

1.3.2 论文的结构安排第1章：绪论。

介绍相关问题的研究背景及意义，世界各国的情况，还有论文研究的主体及结构设计。

第2章：动车组交路计划制定的理论分析及相关研究。

这一章讲述了动车组交路计划含义及动车组交路计划与运用计划的相互关系。

再就是动车组编制的影响因素，建立数学模型的方法等。

第3章：在本章介绍武广高铁的相关条件，武广高铁始发终到站，武广高铁的运行里程，武广高铁之间的始发终到车次等。

第4章：动车组交路计划的模型分析。

分析问题，了解相关约束条件，建立以接续时间最短为目标函数的数学模型。

第5章：动车组交路计划模型问题的解答。

依据数学模型并使用lingo11软件，解决问题，并绘出相关交路计划编制图。

第6章：总结分析展望。

对论文的主要内容进行总体概述，并基于此发现指出论文中需要进一步改进的地方。

第2章动车组交路计划编制理论分析及相关研究动车组交路计划涉及到多个计划安排。

周转计划安排列车接续顺序，但是不具体决定所使用的动车组。

运用计划则是安排了具体的动车组担任周转计划中的交路，以确保各个交路都有动车完成作业。

检修计划则是规定了动车组在基地维修的时间、内容等相关具体内容，提供给动车组基地检修使用。

动车组交路计划分为接续安排和休整安排，是进行其他计划安排的根基。

所以在本文中需要分析我国问题，最后确定具体安排。

2.1 动车组交路计划2.1.1 动车组交路计划分析交路计划[10]是指其在一定时间内、一定区段内往返运行的运行区段计划，根据该计划，可以规划动车组的走行区段、担当车次、检修地点、检修时间、服务时间等。

图2-1 列车运行图图2-1为一个简单的列车运行图，斜线代表运行线，旁边的数字代表运行的车次，现假设动车组检修均在B地，那么制定出来的计划如图2-2所示。