基于列车车次的动车组运用优化模型与算法

动车组运用计划的编制通常需要综合考虑运输安全、效率及成本等多方面因素,其编制质量及编制效率对高速铁路运营有重要影响.为了快速获得高质量动车组运用计划,以降低综合运营成本和总空驶里程等为优化目标,建立了基于列车车次的可改编动车组运用优化混合整数线性规划模型,并设计了一个迭代逼近算法框架.该算法框架将整个问题分解为主问题和子问题,其中主问题的最优解为整个问题提供有效下界,而主问题可行解集合中能够通过子问题检验的解为整个问题提供有效上界,从而算法框架可以不断地更新上、下界之间的最优间隙,迫使生成更接近于下界的新可行解.多个实例分析表明:所提出的方法与人工方法相比,能够快速生成动车组运用计划,且使得动车组综合运营成本平均下降10.5%,总空驶里程平均减少23%.

客运专线动车组运用优化研究

结合国内对客运专线动车组运用优化的已有研究,分析了动车组运用的核心问题。结合动车组运用计划的编制原则,建立了列车运行图已知、列车成对运行、动车组不固定区段使用模式、动车组检修地点和时间已知、动车组均使用同一型号和编组条件下,动车组运用计划编制的数学模型。将这些条件下的动车组接续运行视为一个具有多目标和多约束条件的TSP(旅行推销商问题)问题,运用元胞蚁群算法对问题进行求解。以武广客运专线为例,验证了模型和算法的实用性,将元胞蚁群算法计算机编制的结果与人工编制方法的结果进行了比较,得出完成给定运行图任务所需的动车组数量。

武广客运专线动车组运用优化模型及求解思路

动车组运用是客运专线运营的重要内容,通过动车组的运用优化可以有效的提高动车组运用效率以及客运专线运营效率。在给定列车运行图条件下,动车组所属权、检修规程、运用方式和作业时间标准是影响其运用计划编制的重要内容。针对武广客运专线,在分析武广客运专线动车组的修程修制和运用方式的基础上,结合给定的列车开行方案,以完成列车运行图任务所需动车组数量最少和动车组运用率均衡为目标,建立了考虑日常检修和一级检修的武广客运专线动车组运用优化模型,并给出了该优化模型的求解思路。作者首先将该模型简化为单目标规划问题,然后将其转化为动车组运用的TSP网络模型,该模型可以用蚁群算法进行求解。

列车开行动态需求下动车组运用优化研究

为了使动车组运用计划能够快速响应不同需求场景关联的运行图切换要求,首先构建了一个覆盖两日列车车次的动车组接续网络,深度优先遍历网络中的节点,根据动车组初始状态匹配能够执行的路径并建立对应的动车组备选交路集合。以动车组使用数量、总空驶里程和总接续时间之和最小为优化目标,建立了基于动车组备选交路集的0-1整数规划模型,并以某铁路局管辖的部分高速铁路网络日常图与周末图的实际运营数据为背景设计算例,调用Gurobi求解器对模型进行求解。与人工经验调整方法相比,本方法得到的运用方案使得动车组综合运营费用降低了22.9%,动车组使用数量减少了17辆,动车组单元的平均运行里程提高了35.3%。

基于差分进化算法的动车组周转接续优化研究

为解决高速铁路动车组周转接续优化问题,提出一种置换策略差分进化算法。针对该算法,采用正整数排列建立车站终到列车-始发列车接续对,作为算法的初始个体;利用产生相邻交换次数最佳的随机冒泡排序算法,对差分变异算子进行设计;在算法进化过程中,基于二项式交叉策略,随机选择个体的交叉点,进行部分基因交换;同时引入一定选择概率的贪婪选择策略,提高算法求出动车组最优周转接续时间的有效性。结合武广客运专线长沙站实例的数值仿真实验结果表明,差分进化算法可以获得更好的收敛性能和求解质量,得到动车组周转优化方案。