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《中南大学》 2011年
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大型有色冶炼企业铁路运输智能优化调度方法及应用

雷友诚  
【摘要】:铁路运输是大型有色冶炼企业的大动脉,它肩负着运送物资保障生产的重任,在有色冶炼企业物流环节中具有十分重要的地位。但随着国民经济的发展,有色冶炼企业生产规模日益扩大,物料的运输量迅猛增加,而我国有色冶炼企业铁路规模偏小,铁路布局、调度方式与企业生产方式密切相关,具有各站场分布分散、调车以小运转作业为主、铁路线路短、自备车与租用车混合编组等特点,并存在检斤作业滞留罚金等问题,使得企业铁路运输调度作业问题较复杂、难度大。目前,我国有色冶炼企业铁路大多以人工调度为主,使得货运站长期处于满负荷运行状态,容易导致列车运行效率低,物料运输不及时问题,甚至出现堵车、安全事故等现象,严重制约了有色冶炼企业发展。因此,针对大型有色冶炼企业货运铁路特点,研究有色冶炼企业货运站列车的编组与调度方法,对缩短车辆周转时间,避免滞留罚金问题,提高我国有色冶炼企业的铁路货运组织作业效率具有重要现实意义。 论文在分析研究大型有色冶炼企业铁路运输作业特点的基础上,依据企业铁路运输编解作业、取送车作业及调车计划编制需求,建立了铁路运输调度模型,并研究了基于蚁群交互式优化算法的铁路调度优化方法,提出了企业铁路调车计划编制优化方法和不同布局的企业铁路取送车作业优化方法,成功应用于企业铁路运输智能调度系统中。论文主要研究工作及创新性成果包括: (1)针对有色冶炼企业铁路运输网调度过程复杂,情况多变且影响因素多的问题,分析研究了运输调度过程的特点及作业流程,将复杂的铁路运输调度模型分解为铁路编解模型、树枝型铁路取送车作业模型及混合型铁路取送车作业模型,降低了调度模型的复杂度,提高了企业铁路运输调度模型的普适性。 (2)为了大型企业铁路运输调度模型实时求解需要,针对经典遗传算法的局限性,提出了一种蚁群交互式优化算法。该算法将蚁群与遗传算法融入文化算法框架,组成基于蚁群的主群体空间和信念空间两大空间,主群体空间在进化过程中定期组织最差个体向信念空间提供的种群最优模式学习,从而充分利用了优秀个体所包含的特征信息,避免了蚁群算法种群单一性的问题,在很大程度上提高了算法的收敛速度。 (3)针对企业铁路的调度作业计划人工制定准确率低、负担重、作业连贯性差等问题,根据大型企业铁路运输各作业子系统具有前后串联、相互影响的特点,把复杂的调度问题分解为列车分组、列车解编组、列车进路安排、列车取送车作业四个子问题,将优化方法分别用于铁路调度作业中的几个不同的子问题,避免了复杂优化计算问题,极大地提高了模型优化求解的效率。同时,运用遗传精英蚁群算法对协调优化模型进行求解,优化了有色冶炼企业某段时刻内的配流,缩短了列车在站停留时间。针对企业租用国家铁路列车延时罚款问题,将罚款因素作为约束条件加入优化问题中,设计了白适应的惩罚函数,并将其与遗传精英蚁群算法相结合,解决了带有惩罚时间约束的铁路调度问题,有效地避免了企业铁路运输租用列车的罚款问题。 (4)根据企业编组站树枝型专用线的特点,利用图论的知识把编组站装卸货专用线分布抽象为汉密尔顿图,将树枝型取送车问题转化为旅行商(TSP)问题,采用了一种新的融合算法——遗传蚁群算法对该问题进行求解,经过遗传算法的初步搜索并生成初始信息素分布,增强了蚁群算法的正反馈机制,降低了蚁群算法中的参数调整程度。此外,遗传算法与蚁群算法结合后,在算法的收敛速度加快的同时,蚁群算法中的α、β、p参数对取送车问题规模变化的敏感度降低,提高了算法的鲁棒性。在蚁群算法阶段使用最大-最小蚂蚁系统(MMAS),而且同时采用信息素的局部更新和全局更新规则,有效避免了陷入局部最优问题。 (5)设计开发了大型有色冶炼企业铁路运输智能调度系统,实现了企业铁路调度过程的钩机划、调车作业在线优化与离线仿真功能,在保证安全和生产需求的条件下,提高了调车效率,有效了加速车辆的周转,降低企业运输成本。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TF086

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何世伟,宋瑞,谭立刚,杨永凯,雷中林;枢纽编组站智能调度系统的设计与实现[J];北方交通大学学报;2002年05期
2 贾传峻;胡思继;杨宇栋;;基于多智能体的铁路双线调度指挥系统[J];北京交通大学学报;2005年06期
3 黎浩东;何世伟;宋瑞;纪丽君;申永生;;列车编组计划和技术站布局的综合优化[J];北京交通大学学报;2010年06期
4 敬媛媛;树枝型专用线取送车算法的研究[J];成都大学学报(自然科学版);1998年04期
5 吴春明;陈治;姜明;;蚁群算法中系统初始化及系统参数的研究[J];电子学报;2006年08期
6 苏兆品;蒋建国;梁昌勇;张国富;夏娜;;蚁群算法的几乎处处强收敛性分析[J];电子学报;2009年08期
7 王雅琳;李开峰;马杰;阳春华;桂卫华;;遗传算法在企业铁路取送调车作业优化中的应用[J];系统工程;2007年03期
8 李文权,杜文;树枝状铁路专用线取送车问题的数学模型及算法[J];河南大学学报(自然科学版);1997年02期
9 吴庆洪,张纪会,徐心和;具有变异特征的蚁群算法[J];计算机研究与发展;1999年10期
10 冀俊忠;黄振;刘椿年;;基于变异和信息素扩散的多维背包问题的蚁群算法[J];计算机研究与发展;2009年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 魏臻;企业铁路智能运输调度系统关键技术研究[D];合肥工业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 常军乾;编组站阶段计划编制系统设计与若干技术的研究[D];西南交通大学;2002年
2 景小荣;企业专用铁路调度监督系统的研究[D];西南交通大学;2002年
3 王雪辉;基于PETRI网建模的企业铁路调度作业计划智能编排系统的研究[D];合肥工业大学;2006年
4 王致华;氧化铝生产企业铁路运输管理信息系统分析与设计[D];中南大学;2007年
5 陈亮;编组站解体和编组子系统工作可靠性研究[D];西南交通大学;2010年
6 王书龙;客运专线铁路列车调度指挥系统相关技术研究[D];西南交通大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陆克芬;方崇;张春乐;;基于人工鱼群算法的投影寻踪评价方法研究[J];安徽农业科学;2009年23期
2 刘延明;陆克芬;方崇;;基于投影寻踪和粒子群优化算法的南宁市内河水质综合评价研究[J];安徽农业科学;2009年26期
3 刘延明;陆克芬;方崇;;大中型灌区可持续发展综合评价的一种新方法[J];安徽农业科学;2009年27期
4 陆克芬;刘延明;方崇;;基于人工鱼群算法的农田灌溉水质评价投影寻踪分析[J];安徽农业科学;2009年28期
5 王会颖;倪志伟;陈祥生;;基于鱼群算法的多维背包问题研究[J];安徽农业科学;2011年10期
6 雷筱珍;赖万钦;;一种基于信息素的FCM蚁群聚类算法[J];安阳工学院学报;2009年02期
7 方崇;代志宏;张信贵;;人工鱼群投影寻踪回归在洞室岩爆预测中的应用[J];地下空间与工程学报;2010年05期
8 马建军,王宝杰,胡思继,周磊山;现行列车运行图存在问题及改进方法的研究[J];北方交通大学学报;2000年06期
9 马建军,许红,胡思继,陈祖信;京沪高速铁路列车运行图指标评价体系的研究[J];北方交通大学学报;2003年05期
10 王斌,张秋艳,刘军;列车编组计划车流去向可视化划分的方法[J];北方交通大学学报;2003年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王雅琳;黎良伟;阳春华;桂卫华;;基于分布式混合优化策略的有限装卸力下取送车作业优化[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 ;Parameters Optimization of GPC Based on Swarm Algorithm[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 高尚;江新姿;汤可宗;;蚁群算法与遗传算法的混合算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 ;Optimal Design of Neuro-Fuzzy Controller Based on Ant Colony Algorithm[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 雷友诚;肖媛;王雅琳;桂卫华;;冶金企业铁路运输中编解与取送作业的协调优化[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
6 房灵申;赵明扬;徐志刚;;激光拼焊生产线规划设计及应用[A];第二届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2006年
7 赵磊;黄道;;基于蚁群算法的化工过程故障诊断[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(下)[C];2006年
8 陈佳彬;张翔;;全局优化算法研究[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
9 支成秀;梁正友;;融合粒子群优化算法与蚁群算法的随机搜索算法[A];广西计算机学会2006年年会论文集[C];2006年
10 白明;李建勇;;基于改进蚁群算法的FMS工艺路线优化配置[A];先进制造技术论坛暨第二届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张进;地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究[D];中国海洋大学;2009年
2 曲建华;基于群体智能的聚类分析[D];山东师范大学;2010年
3 房霄虹;城市轨道交通网络化运输组织协调理论及方法研究[D];北京交通大学;2011年
4 罗彬;基于MMOI方法的电信客户流失预测与挽留研究[D];电子科技大学;2010年
5 李晋江;海量数据点三维重构中一类关键问题研究[D];山东大学;2010年
6 周晖;自由搜索算法及其在传感器网络中的应用[D];东华大学;2010年
7 周巍;煤矿井下搜救探测机器人的路径规划及轨迹跟踪控制研究[D];太原理工大学;2011年
8 张凌云;高密度电阻率勘探反演的非线性方法研究[D];太原理工大学;2011年
9 孟学雷;突发事件条件下列车运行组织理论与方法研究[D];北京交通大学;2011年
10 蒋丽;以工位为中心的生产物流配送优化研究[D];中国科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李颖;用蚁群算法求解最小极大流问题[D];河南理工大学;2010年
2 张聪炫;基于蚁群算法由直线光流场重建三维结构的研究[D];南昌航空大学;2010年
3 岳广飞;基于二次搜索的搜索引擎技术研究[D];山东科技大学;2010年
4 张玮虹;生产管理中的若干排序问题[D];浙江理工大学;2010年
5 邵晓路;蚁群群体智能网络可视化试验平台研制[D];浙江理工大学;2010年
6 耿东山;基于蚁群算法的机器人全局路径规划[D];郑州大学;2010年
7 周清;基于混合Petri网的列车运行系统中时间推理问题的研究[D];郑州大学;2010年
8 唐高松;基于Volterra级数模型辨识的旋转机械故障诊断方法研究[D];郑州大学;2010年
9 姜婵娟;遥控式水下机器人PID运动控制算法优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 李建民;AUV水下回收预测与协调控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 庄昌文,范明钰,李春辉,虞厥邦;基于协同工作方式的一种蚁群布线系统[J];半导体学报;1999年05期
2 何世伟,宋瑞,谭立刚,杨永凯,雷中林;枢纽编组站智能调度系统的设计与实现[J];北方交通大学学报;2002年05期
3 柳少军;决策支持理论与方法研究[J];北方交通大学学报;1996年06期
4 单冬,燕永田;计算机联锁控制系统安全性保障体系的一种模型[J];北方交通大学学报;1998年05期
5 贾公平;高速铁路信号系统中的 PRC 系统[J];北方交通大学学报;1998年05期
6 敬媛媛;树枝型专用线取送车算法的研究[J];成都大学学报(自然科学版);1998年04期
7 查伟雄;直线方向列车编组计划的模型与算法[J];长沙铁道学院学报;1998年04期
8 卫和君;铁路自动闭塞分区划分技术展望[J];长沙铁道学院学报;2003年04期
9 唐应辉;排队模型中计算队长分布的递推式[J];电子科技大学学报;1997年03期
10 蔡颖;港口装卸系统排队模型(M/E_k/C随机服务系统)研究[J];大连海运学院学报;1992年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 宋瑞;何世伟;张国伍;;智能铁路系统的构成及运行组织模式研究[A];系统工程与可持续发展战略——中国系统工程学会第十届年会论文集[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘皓玮;行车指挥系统的Petri网建模与列车运行调整的遗传优化的研究[D];铁道部科学研究院;2000年
2 徐杰;区段站阶段计划自动编制模型和算法研究[D];西南交通大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 常军乾;编组站阶段计划编制系统设计与若干技术的研究[D];西南交通大学;2002年
2 刘艳霞;基于UML的需求获取工具的研究与设计[D];江西师范大学;2002年
3 郭寒英;编组站工作可靠性研究[D];西南交通大学;2003年
4 陈迎春;一种基于面向对象的知识表示和推理机设计[D];西南交通大学;2003年
5 方涤非;KJ15A矿井机车运输联锁软件的安全测试研究[D];合肥工业大学;2003年
6 曲扬;基于Petri网的工作流建模和分析方法研究[D];清华大学;2004年
7 凌熙;多方向铁路编组站货车到达与集结规律研究[D];北京交通大学;2007年
8 代科建;编组站系统结构分析及能力协调研究[D];西南交通大学;2007年
9 杨甲锋;编组站作业负荷分析[D];中南大学;2007年
10 樊斌;乌西编组站工作可靠性研究[D];西南交通大学;2007年
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1 孙保全;;基于DEA模型的11家钢铁企业铁路运输效率的实证研究[J];冶金丛刊;2006年01期
2 B.K.普佳京;洪迅法;;国外矿山企业铁路运输发展的现状和趋势(一)[J];矿业工程;1990年01期
3 张可能;谢凤琴;;露天矿深部水平汽车-铁路运输[J];采矿技术;1989年19期
4 黎南洋;;1975~1988年间国外铁路运输工效学文献浅析[J];铁道劳动安全卫生与环保;1990年03期
5 郭怀勇;铁路运输突发性环境污染事故应急监测[J];铁道劳动安全卫生与环保;2004年01期
6 刘立超;戚普军;余从劲;;国内铁路运输成品油计量纠纷原因分析与建议[J];石油商技;2005年06期
7 王小舟;杜林;;铁路中间站调车事故分析及管理对策探讨[J];科技经济市场;2007年02期
8 斯克钢;;铁路焦化小站设计[J];梅山科技;2002年02期
9 时圣锋;郝贵翠;王华东;秦立华;;关于压缩货车周转时间的思考[J];莱钢科技;2005年04期
10 滕仁良;压缩返厂车增加经济效益[J];鞍钢技术;1993年09期
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1 丁魁强;;行车人员的不安全行为分析与风险控制[A];2008年科技学术研讨年提速安全与和谐铁路论文集[C];2008年
2 高珊;陈嵬;;铁路辅业拓展现代物流探讨[A];中国铁道学会物资管理委员会2009年度学术研讨会论文集[C];2009年
3 崔秀龙;吴小萍;阳军生;;隧道衬砌裂损病害整治技术研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
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5 李岩;;铁路运输环境突发事件应急反应体系的研究[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(下)[C];2003年
6 张翠玉;王丽娜;侯维武;颜宏刚;裴妍;时宇飞;高桂军;;浅谈铁路运输水生动物的监督检查管理[A];吉林省畜牧兽医学会2007学术年会论文集[C];2007年
7 杨敬博;段鸣霖;;浅谈铁路运输货车偏载检测[A];第七届称重技术研讨会论文集[C];2008年
8 于娜;王永宽;;铁路运输服务企业文化建设的思考[A];2008年科技学术研讨年提速安全与和谐铁路论文集[C];2008年
9 赵文丹;;客运专线开通后对地区经济的辐射性影响[A];2009年山东省科协学术年会胶济客运专线相关技术研讨会论文集[C];2009年
10 孙逢;;客运专线开通后对基层站段管理影响的几点思考[A];2009年山东省科协学术年会胶济客运专线相关技术研讨会论文集[C];2009年
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1 陶弘 斯苏云 王孝弟;夫妻携手保平安[N];中国安全生产报;2006年
2 本报记者 邓小进;把向莆铁路建成抚州经济的腾飞线[N];抚州日报;2006年
3 本报记者  王玮;六条公路伸省外 交通瓶颈将破解[N];黑龙江日报;2006年
4 刘永宏;加强综合治理 确保铁路运输安全畅通[N];今日信息报;2006年
5 本报记者  田露;中集试水铁路运输引来德国铁路集团[N];上海证券报;2006年
6 程文敏;武钢铁路物流发展又好又快[N];现代物流报;2008年
7 王晓东;春运客流增幅为去年的2倍铁路运输比较平稳[N];大众科技报;2008年
8 陈家根;南京昨滞留客流近10万人[N];新华日报;2008年
9 吴凡;创建平安线 确保铁路运输安全[N];遵义日报;2008年
10 记者 王天军;太原局打响增运补欠决战[N];人民铁道;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 雷友诚;大型有色冶炼企业铁路运输智能优化调度方法及应用[D];中南大学;2011年
2 唐士晟;铁路运输应急救援体系研究[D];西南交通大学;2011年
3 董艳华;铁路产业组织结构研究[D];北京交通大学;2006年
4 沈睿;铁路行包快运服务网络设计理论与方法研究[D];北京交通大学;2006年
5 陈建华;铁路旅客票价优化问题的相关模型及算法[D];北京交通大学;2007年
6 雷中林;铁路路网系统运输能力理论与计算方法研究[D];北京交通大学;2006年
7 左大杰;铁路快速客运网络旅客列车开行方案优化研究[D];西南交通大学;2010年
8 王颖捷;我国自然垄断产业组织优化研究——以供水、管道燃气、铁路运输、电力和电信产业组织为例[D];暨南大学;2001年
9 刘海莺;中国铁路业规制改革研究[D];辽宁大学;2007年
10 贾杉;中国物流近代化研究(1840-1949年)[D];西北大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王琳;提速对铁路运输供给影响的若干问题研究[D];西南交通大学;2004年
2 李传翔;我国铁路运输企业的客运运价形成机制及价格策略研究[D];西南交通大学;2005年
3 崔登辉;中国铁路既有线路提速的社会效益评价研究[D];北京交通大学;2007年
4 牛志军;铁路机车维修流程再造方案研究[D];北京交通大学;2008年
5 万涛;铁路物流中心选址布局规划问题研究[D];北京交通大学;2009年
6 张海波;铁路运输与城市轨道交通的换乘研究[D];西南交通大学;2007年
7 黄卿安;龙岩地区铁路扩能改造研究[D];中南大学;2007年
8 司秀丹;铁路小汽车物流发展研究[D];北京交通大学;2008年
9 朱秋林;铁路电视单频网建设以及测试方案研究[D];上海交通大学;2008年
10 王爱娜;我国铁路散装水泥载运工具资源配置问题研究[D];北京交通大学;2008年
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