路网上车流径路与列车编组计划的整体优化.pdf

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第】8卷第1期铁道学报Vo1．18NO．
1996年3月：兰March1996
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路网上车流径路与列车编组计划的整体优化

u1-)"2。林柏粱矢松年
(北方交通大学北京)(西南交通大学成都j
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￡提要从组合优化的角度研究车流径路选择、装车地直达列车编组计划及技术站直达
列车编组计划三者的统一优化问题(简称TRMP)．建立了TRMP的数学规划模型，并弓『
进模拟退火算法作为寻优工具．使真实路刚规模的TRMP优化决策成为可能．

1引言翌—————～—————一制数■：，一L~寸I^撕J～^^_，’害Jr^棚工／，一，、，IJl，

车流径路和编组计划问题(TrainRoutingandMake—upPlanProblem．简称TRMP)的整
体优化，即将车流运行径路选择、装车地直达列车和技术站直达列车编组计划三者的优化问题
统一起来．形成路网上车流组织系统优化模型和软件。这既是全路行车组织的基础．又是铁路
枢纽和站场布局及扩能设计的依据
TRMP要解决的是各站产生或中转的车流走什么样的路径和采用什么样的改编方式问
题．并在满足线路的通过能力及车站技术条件(改编能力、通过能力)的限制下，使得所有车流
的费用指标(换算车小时和换算车公里)最小。因此+该问题的正确解决不仅可以保证货物以最
经济的速度送达．使得机车、车辆得到更好地运用，而且还可以保证全路的点线能力得到协凋
地利用，充分挖掘铁路运输潜力，提高运输效率．降低运输堵塞发生的概率
由于车流径路选择优化、装车地直达运输计划及技术站列车编组计划各自都是很难的问
题，故现有车流组织方法研究没有把三者有机地统一起来。目前比较流行的做法是先确定车流
运行径路，然后以车小时消耗为目标进行编组方案优化。这样做虽然降低了河题的复杂程度，
但却无法从整体上进行优化。固为单纯径路优化方案中所给定的最优径路，一旦计入改编费用
后，往往就不是最优了。故把车流径路选择和编组方案统一起来优化显得很有必要。
TRMP涉及调车线的固定使用，编组站布局与分工，管内列车组织．空车安排，列车编成
辆数，列车重量变更规定，车流量波动的分布形式，集结参数、改编参数和装卸参数的选择以及
技术负荷对各种参数的影响等众多因素。故是一项十分复杂的工作。本文力图抓其主要因素
加以研究．以期揭示出TRMP的本质所在
随着以货车实时追踪为核心的运输管理信息系统的建立和完善TRMP整体优化理论将
为建立车流组织自动化系统提供理论基础。

2TRMP的数学规划模型

设给定的铁路网为．E，L，u]，其中，为路网上所有支氧站(或特定的调车系统)的集
合；E为有向弧的集合(单线区段设置两条反向弧)；工为路网上所有装车地的集合；u为路阿上

本文于1995年4H16日收到，#柏娶博士舌北方交通大学运输管理程景邮码】00044

铁道学第卷

所有卸车地的集合
对于弧EE，存在弧能力限制及弧权(费用)。对于点通过能力问题，采用文献[1]、
[10的办法将其转换为虚拟弧的线能力来处理。并且设所有参数均为给定的常数。
2．1约束条件
从装车地s发往卸车地f的非零始发车流记为g路网上所有非零始发车流构成集合0
Q—i(s，t)：sEL，fEUn>O}t1)
由装车地s发出的所有非零始发车流的集合记为Q(s)
0()={t：tEU，>o)(2)
设非零始发车流的所有可能开行方案构成集合D．]自然，这里隐含着D￡]不包
含车流采用直达卸车地方案的假定。并以表示点和点之间的第条路径、引进始发车
流的决策变量如下

一』车流啦沿径路开直达至卸车地(3)
l0其它

一}车流q“采用开行方案P(4)
l0其它
式中，P—i，k，)，这里为径路标号；k和，分别为第一改编站和最终改编站标号。
由于始发车流在途中技术站辫体后，将并入相关的技术车流，因而，D_5，f]中的元素P所
含信息至多为第一改编站、最终改编站及由装车地至第一改编站的路径数据就够丁。蹦下．为
了讨论方便起见再E们仅仅把各装车地的始发车流在i站辫体的部分归结i站的技术车流。为
此，把由i站发往站的技术车流的修正值记为Ⅳ，则
N一．+∑∑讳(5)
其中，％为i到的原始技术车流；P和P分别表示方案P中的第一改编站和最终改编站}
为克罗内克尔符号．对于修正后的技术车流N⋯引进决策变量

一』车流No沿路径开直达至站(6)
一l0其它
f1车流N采用开行方案P⋯
⋯l0其它
与始发车流方案集不同，这里甩D(，)表示技术车流沿所有可能路径的所有可能改编方案之
集合。同样，此处隐含着n(，J)不包含车流N。采用无改编直达方案的假定。元素P中所含信
息为车流径路标号及改编站标号。车流的发到站和改编站按序形成的改编链仍记为。
(1J方案选