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动车组运用计划和乘务计划的优化方法研究

王莹  
【摘要】: 由于供需关系和资源配置结构的不断变化,我国客运专线动车组运用计划和乘务计划问题呈现出与既有研究不同的特点且问题特征动态变化,对优化方法的灵活性和适用性提出了较高的要求,既有研究难以适用。考虑到两个问题在本质上的相似性,将其与交通各领域的运载工具运用问题和乘务计划问题归结为一类活动资源优化问题。通过对活动资源优化问题共性特征的分析和抽象,研究其一般优化方法。在此基础上,结合我国客运专线运营背景下问题的具体特点,对动车组运用计划和乘务计划问题的优化方法进行研究。论文的主要研究工作包括: 1.对各领域活动资源优化问题的特点和内在联系进行了分析,总结出该类问题的共性特征是建立活动资源与运输任务在时间和空间上的映射关系,建立了刻画这类问题共性特征的关系函数,分析了问题的时空复杂性,并从时空关系的角度探讨了问题的分解现象。 2.针对问题的共性特征和区别,提出了一种利用时空统一网络描述活动资源优化问题时空关联关系的方法,给出了该问题从时间和空间角度降维求解的方法。在此基础上,基于可行运用方案建立了活动资源优化问题的一般模型,设计了基于列生成算法的基本算法,改进了求解价格问题的广义标号方法,并给出了使用一般优化方法的五项参数。 3.在对我国客运专线动车组运用计划问题的相关参数进行分析探讨、对问题的动态变化特征进行分析的基础上,界定了问题的边界。在一般优化方法的基础上,针对问题的具体特点,分别对“以车定线”阶段、“以车调线”阶段动车组交路计划和动车组检修计划问题的优化方法进行了研究,并经实例验证。 4.针对“以车调线”阶段动车组交路计划问题的时间窗特性,提出了利用接续网络描述时间窗对列车接续关系的影响、利用互斥弧的概念描述关联列车的时间窗关系、通过判断可行交路的时间窗有效性描述多列车时间窗关系的建模方法,设计了基于人工变量的求解算法,并经实例验证。 5.针对我国客运专线乘务计划问题乘务规则复杂多样、计划间耦合性强的特点,通过建立不含圈的接续网络,将问题转化为时空统一网络的时间维优化问题,基于联合优化建立了乘务交路计划的优化模型,设计了基于改进广义标号法的求解算法,并经实例验证。根据乘务值乘计划问题的特性,提出等价交路组合的概念,并基于等价交路组合设计了启发式求解方法。


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