鐵路客運站到發(fā)線運用優(yōu)化模型及算法

1、鐵路客運站到發(fā)線運用優(yōu)化模型及算法摘 要：通過分析客運站旅客列車到、發(fā)技術(shù)作業(yè)，建立客運站到發(fā)線運用優(yōu)化模型。模型目標為有利于保證行車技術(shù)作業(yè)安全，有效利用車站設(shè)備和方便旅客乘降。采用模擬退火算法求解模型，實現(xiàn)到發(fā)線運用的合理優(yōu)化。以福州站為例，運用模型計算生成到發(fā)線運用計劃，并說明其結(jié)果優(yōu)化效果明顯。關(guān)鍵詞：客運站；到發(fā)線運用；模擬退火算法中圖分類號：F530 文獻標識碼：AAbstract： Through analyzing the reception and departure of passenger train technical operation in railway pass

2、enger station， this paper establishes the reception and departure tracks using optimization model. Its goal is to ensure the safety of traffic technical operations， as well as effective use of station equipment and convenient for boarding and landing of passengers. Solving the model with the simulat

3、ed annealing algorithm， it can optimize the utilization of reception and departure tracks reasonably. In Fuzhou railway station， for example， it solves the model and generates the reception and departure tracks using plan. Simultaneously， it explains the optimization effect of the results is obvious

4、.Key words： railway passenger station； utilization of reception and departure tracks； simulated annealing algorithm車站到發(fā)線的合理運用不僅關(guān)系到列車運行圖的實現(xiàn)，還直接關(guān)系到行車安全和移動設(shè)備使用效率，因此，建立到發(fā)線運用模型并設(shè)計相應算法，優(yōu)化到發(fā)線的使用，對于提高鐵路運輸生產(chǎn)效益具有重要意義。1 問題描述到發(fā)線運用安排問題屬于NP問題，利用現(xiàn)有計算方法和手段很難求解出最優(yōu)解，不少專家、學者對此進行了研究。如建立到發(fā)線利用的圖論模型；通過引入時間片的定義，建立到發(fā)線運用計劃的二

5、次0-1規(guī)劃模型；將到發(fā)線運用分解為方便旅客出行、有利于保證作業(yè)安全和有效使用車站設(shè)備3個子問題，并分別建立優(yōu)化模型。這些研究成果對于后續(xù)研究有重要意義，但是具體運用還有待進一步探索。為此，提出基于模擬退火算法優(yōu)化客運站到發(fā)線運用的研究。到發(fā)線運用計劃編制的依據(jù)是列車到發(fā)時刻、列車出入庫計劃和站細的有關(guān)規(guī)定。編制客運站到發(fā)線運用計劃時，必須考慮以下幾點：（1）一條到發(fā)線同一時間內(nèi)只能接發(fā)一列列車；一列列車一旦占用了一條到發(fā)線便一直占用直到離去時為止，中途不能再轉(zhuǎn)到其它到發(fā)線；一列列車在同一時間只能占用一條到發(fā)線。（2）為列車安排的到發(fā)線的長度、設(shè)備應能滿足列車在到發(fā)線上的作業(yè)要求。（3）同一股

6、道接發(fā)的相鄰列車時間間隔應大于最小安全時間間隔。（4）盡量按照固定方案接發(fā)列車，合理安排各次列車占用的到發(fā)線路，減少行車和調(diào)車作業(yè)干擾。本文在滿足上述幾個條件下，實現(xiàn)以下目標：有利于保證行車作業(yè)安全與行車技術(shù)作業(yè)；方便旅客旅行；有效地使用車站各種既有行車技術(shù)設(shè)備。2 模型建立（1）目標函數(shù)制定到發(fā)線運用計劃應考慮以下3個目標：在階段計劃內(nèi)，所有旅客列車占用到發(fā)線總時間最短；客運站的每一條股道都應均衡使用，避免忙閑不均現(xiàn)象。最大限度地使用車站各項行車技術(shù)設(shè)備；盡量按照固定方案接發(fā)列車，根據(jù)列車作業(yè)性質(zhì)等因素安排合適的到發(fā)線作業(yè)?？瓦\站在制定到發(fā)線使用方案時，往往會將旅客走行距離短、列車走行進路順

7、直等因素考慮到方案中。（2）約束條件模型的硬約束條件描述為：一列列車只能使用一條到發(fā)線；保證每條到發(fā)線在同一時刻最多只能被一列車占用；同一股道接發(fā)的相鄰列車時間間隔要滿足最小安全時間間隔。（3）數(shù)學模型4 算法求解Step1：在Access數(shù)據(jù)庫中，建立列車運行圖時刻表;、股道及道岔分組表;、列車技術(shù)作業(yè)時間表;、道岔組占用時間表;、列車安全間隔時間表;。從這5張表中讀取所需數(shù)據(jù)。Step2：根據(jù)模擬退火算法的步驟，首先設(shè)一個初始溫度，產(chǎn)生一個初始解，迭代步數(shù)設(shè)為0。然后進行領(lǐng)域變換得到一個新解，該新解可能優(yōu)于原解，也可能劣于原解。Step3：對這個新解進行合法性的驗證。本文結(jié)合所建模型利用約

8、束條件進行調(diào)整。Step4：如果這個解是合法可行的，本文結(jié)合所建模型的目標函數(shù)評價指標。Step5：根據(jù)本文的目標函數(shù)，計算前后兩個可行解的評價值的差。如果他們的差小于等于零，將后面的可行解替換掉前面的可行解。如果不是，則根據(jù)一定的接受概率進行判斷。Step6：如滿足該接受概率，則接受這個新解。Step7：在每一溫度進行迭代，最后達到本文的終止原則而停止，得到最終解。5 實例分析綜上所述，得到到發(fā)線應用優(yōu)化的最終解，見表1。例如0852次上行列車8：10到達，經(jīng)過16，18號道岔組，接入2股道后，在8：30經(jīng)由25道岔組出發(fā)，總占用道岔組時間為7分鐘。在該列車進入2股道時，該股道未被其他列車占

9、用，在該列車占用2股道期間，無其他列車接入該股道。6 結(jié) 論基于模擬退火算法對客運站到發(fā)線安排問題進行了研究，給出了相應的數(shù)學模型及其算法。實例計算表明，建立的模型及其算法具有較強的實用性，對客運站階段計劃的自動編制具有實際意義。但由于現(xiàn)場情況十分復雜，客運站到發(fā)線運用還受到主觀因素的影響，因此模型的實際應用還需要進一步深入研究。參考文獻：【1】 李文權(quán)，王煒，程世輝. 鐵路編組站到發(fā)線運用的排序模型和算法. 系統(tǒng)工程理論與實踐，2000（6）：75-79.【2】 王正彬，杜文. 鐵路技術(shù)站到發(fā)線運用調(diào)整模型與算法. 西南交通大學學報，2006，41（2）：202-205.【3】 謝楚農(nóng)，黎新華. 鐵路客運站到發(fā)線運用優(yōu)化研究. 中國鐵道科學，2004，25（5）：130-133.【4】 陳建鑫，李海鷹，苗建瑞. 客運專線客運站到發(fā)線運用優(yōu)化研究. 鐵道計算機應用，2008，17（2）：8-11.【5】 史峰，陳彥，秦進，等. 鐵路客運站到發(fā)線運用和接發(fā)車進路排列方案綜合優(yōu)化. 中國鐵道科學，2009（6）：108-113.【6】 刑文訓，謝金星. 現(xiàn)代優(yōu)化計算方法. 北京：清華大學出版社，2005.【7】 江加和，宋子善，沈為群，等. 模擬退火算法在連續(xù)變量全局優(yōu)化問題中應用. 北京航空航天大學學報，2001，2