一种新的列车编组问题优化模型及算法

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导读：一种新的列车编组问题优化模型及算法第10卷第33期2010年11月1671—1815（2010）33-8313-05 科学技术与工程 ScienceTechnologyandEngineering Vol.10No.33Nov.20102010Sci.Tech.Engng. 交通运输一种新的列车编组问题优化模型及算法杨树国（青岛科技大学

一种新的列车编组问题优化模型及算法

第10卷第33期2010年11月1671—1815（2010）33-8313-05

科学技术与工程

ScienceTechnologyandEngineering

Vol.10No.33Nov.20102010Sci.Tech.Engng.

交通运输

一种新的列车编组问题优化模型及算法

杨树国

（青岛科技大学数理学院，青岛266061）

摘要列车编组计划是编组站完成列车调度和组织工作的指导性文件之一，编制科学的列车编组计划是提高运输效率的

重要保证。主要探讨了列车编组计划问题的建模、模型计算与求解的方法、编组计划的制定等问题。首先根据某站一天过站列车的数据，以白班和夜班的最小中时为指标，建立了列车解体和编组的优化模型。然后利用遗传算法和Matlab遗传算法工具箱对其进行了求解，最后给出了该站的列车解体计划和编组方案。关键词

列车编组计划

U292．31；

编组站

优化模型文献标志码

遗传算法

中图法分类号

编组站是铁路运输网络上集中办理货物列车解体、编组等作业的车站，是铁路网上的关键到达、

节点，其首要工作是制定列车编组计划。编组计划是编组站完成列车调度和组织工作的关键技术文用来统一安排整个线路上各站点的编解作业任件，

是编制列车运行图、运输方案、日班计划及改善务，

站场布局等的重要依据。

列车编组计划主要包括装车地直达列车编组技术计划和技术站列车编组计划两大部分。其中，站列车编组计划又分为单组列车编组计划和分组列车编组计划。单组列车编组计划比较简单，而分组列车编组计划就复杂得多。为了保证编发列车尽量满轴和正点，一般要求先出发的列车先编组，这在车流均衡的条件下是可行的，但由于出发列车的编组内容和车流来源不同，在一个时段内，常常而先出发的列车会出现后出发的列车先集结完毕，

还不满轴的现象，这就要根据各技术站的有关参车流量以及车流径路等信息，按作业时间标准数、

制定相应的解编方案，合理安排到达列车的解体顺

2009年9月1日收到

青岛科技大学博士科研启动

基金（0022265）资助

男，山东曹县人，副教授，工学博士，研作者简介：杨树国（1970—），

mail：syg2005@163．com。究方向：应用数学，计算数学等。E-

序和出发列车的编组顺序。

分组列车编组计划问题属于超大规模的组合优化问题，求解难度比较大。目前国内外的专家学如分析计算者已经提出了一些针对性的求解方法，法络

［1］

［2］［1］

、非线性0—1规划法、二次0—1规划法、

［3］

［4］［2］

、整数规划法、模拟退火、神经网

网络分析法

［5］

等。

本文主要分析和研究列车编组计划问题的建模与求解、编组计划的制定等问题。在第1节中，以郑州北编组站为例，在已知信息和数据的基础上进行了问题分析和基本假设，并以白、晚班中时的最建立了优化模型；在第2节中，利小值为目标函数，

用遗传算法和Matlab遗传算法工具箱对此模型进行求解；最后根据所求的结果制定了列车编组计划。

1列车编组问题的数学模型

郑州北编组站曾是我国最大的编组站，其规模

布局紧凑，编解能力强，主要承担着南北京广庞大，

线、东西陇海线四个方向货物列车和郑州枢纽地区解体、编组及出发作业任务。小运转列车的到达、

该站为双向纵列式三级六场机械化驼峰编组站站即有上行线方向（发往北、西）和下行线方向（发型，

往南、东），上行线和下行线又分别包含有到达场、

一种新的列车编组问题优化模型及算法

编组场和出发场。每天最多有400多列货车（无客20000多辆（节）车辆在这里集结车）在这里进出，

和解编。该站有l51条站线，其下行线的到达场有12条，2，…，12）；编组场有36记为XD（k）（k=1，2，…，36）；出发场有24条，条，记为XB（k）（k=1，2，…，24）。上行线的到达场有记为XF（k）（k=1，

12条，2，…，12）；编组场有36记为SD（k）（k=1，2，…，36）；出发场有23条，条，记为SB（k）（k=1，2，…，23）。另外下行线和上行记为SF（k）（k=1，

线各有一个转发场（用于下行线与上行线之间的转各有4条线路，分别记为XZF（k）和换场地），

SZF（k）（k=1，2，3，4）。从每个到达场都有两条线路经驼峰区与相应的编组场相连图如图1所示

：

［6］

和夜班两个班次，从早晨6：00点到18：00点为白18：00点到第二天早晨6：00点为夜班。每班各班，

8：00～12：00，分为四个时段，白班：6：00～8：00，12：00～15：00，15：00～18：00；夜班：18：00～20：00，20：00～24：00，0：00～3：00，3：00～6：00。每个时段都有相应的任务指标要求，一般要求列车在到达场停留时间最多不得超两个时段，中时最多不得超过8小时［6］。

假设已知该站某天24小时内经过该站货运列要根据实际情况和相关数据设计一车的相关数据，

个快速自动实现车辆编组调度方案的优化模型或算法，并制定合理可行的编组方案，目标是使每班的中时尽量地少。

对于该问题，为了使每班的中时尽量地少，应该使每列到达列车尽可能迅速地进行解体和编组，以减少等待时间，尽可能地使到达场、编组场和出从而充分发挥编组站的效率和发场达到接续状态，

作用。编制计划过程中，既要考虑到达列车和后续列车的情况又要考虑到时间和场地的约束：首先，在同一时刻等待解体的列车数量必须限制在到达因为每个到达场只有两场的容纳能力之内；其次，

条轨道经驼峰区与编组场相连，所以要避免进入驼峰区造成冲突，这就要求合理地制定各到达列车的解体次序，使列车能一个接一个有序地进入驼峰

。其线路示意

图1编组站线路示意图

在每条路径上都尽可能地保持接续解体状态；场，

最后还要综合考虑每个出发列车的总重量、总长度的约束以及每列车的中时约束和其在到达场的停留时间约束等等各个环节，从而建立使每班中时最小化的数学模型。1．2

相关假设

（1）假设连接编组场到出发场的路径足以满足需要，即列车编组完成后就可以立即牵引到出发场；

（2）在初始时刻编组场、出发场的各个轨道为空，即初始时刻不考虑编组场、到达场的空间约束；

（3）假设有足够的牵引能力使编组完毕的列车能尽快地离开编组场；

（4）无调车直接去往转发场而不在到达场停留。

1．1问题提出及分析

已知该站的基本信息有：每组车辆（一辆或同

方向的若干辆）从到达场经驼峰解体到编组场集结平均大约需要10分钟；从编组场牵引一列车到出发场大约需要5分钟；无调车（无需编组的列车，含专列）直接经过转发场做必要的技术处理后进入出发场大约需要15分钟；由上（下）行线编组场经转发场到达下（上）行线出发场一次约需20分钟。编组调度规程规定：每辆重车不超过80T（含车自重20T），一般要求每列车总重量不超过4800T，总长最多不超过70辆。列车编组时，一般新编列车的车辆均发往同一方向，按到站次序由远至近依次排同一到站的车辆相连。编组工作每天分为白班列，

一种新的列车编组问题优化模型及算法

1．3模型建立

对于每班中时的计算，首先要计算出该班中每

上限。

（6）列车长度约束

列列车发往各个方向的车 …… 此处隐藏：6138字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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