智能铁路系统枢纽车流调度决策与小运转列车组织模型及其算法研究

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1、西南交通大学博士学位论文智能铁路系统枢纽车流调度决策与小运转列车组织模型及其算法研究姓名：严余松申请学位级别：博士专业：交通运输规划与管理指导教师：朱松年2000.5.1西南交通大学博士学位论文摘要智能铁路系统IRS属智能交通系统ITS的研究范畴，是运输学科研究的前沿与热点之一，是铁路发展的智能化阶段。智能铁路系统IRS是对铁路运输系统的规划、设计、建设、运行与管理的系统化与智能化，是依靠先进的信息技术和有效的运输管理手段，实现铁路运输管理和组织的智能化，用最少的投入，达到最大运输量与最高运输效率的铁路运输系统。其基本特征是将先进的信息技术、导航定位技术、数

2、据通信传输技术、自动控制技术、人工智能技术、组合优化技术、图像分析技术以及计算机网络与处理技术等有效地综合运用于整个铁路运输系统，建立起一种在较大范围内充分发挥作用的实时、准确、高效的铁路运输管理系统，使铁路具有主动、有效地适应运输市场需求的能力，实现铁路运营、控制和管理的综合化、现代化。’本文在吸收国内外该领域研究成果的基础上，提出了我国智能铁路系统IY,S的基本构想，进而对影响智能铁路系统IRS基本组成部份一一先进的运输管理系统ATMS的枢纽车流调度决策问题和枢纽小运转列车的运行组织问题进行了较为系统和富有创新的研究，取得了开拓性的研究成果，为根据运输市

3、场的变化，智能生成各种运输生产方案，动态调整路网车流分布创造了条件，有利于实现运输组织工作的整体优化。_论文的主要工作和结论如下：1、在对智能交通系统ITS发展概况和智能铁路系统研究情况进行分析、总结的基础上，提出了我国智能铁路系统Ills的基本构想，阐述了智能铁路系统的基本组成和总体结构，指出了智能铁路系统IRS的特征和优势，并对智能铁路系统IRS的若干关键技术进行了论述。2、在对枢纽车流进行分析的基础上，提出了枢纽车滚调度决策的基本原则和解决枢纽车流调度决策问题的基本思路，进而建立了枢纽车瀛的计划模型和调度决策模型(含有调中转车流和地方车漉)，并以吉林枢

4、纽为背景进行了实例分析，验证了所建模型的合理性和算法的有效性，较好地解决了枢纽内车流调度决策问题，为枢纽内的其它运输组织工作包括编组站的列车到达、解体、编组、出发作业和取送车作业提供了全局性的指导性计划。纂l夏西南交通大学博士学位论文3、经过分析建立了枢纽小运转列车运行组织的网络流模型，提出了用网络流模型解决枢纽小运转列车运行组织的基本思路，为全面解决枢纽小运转列车的组织问题创造了条件。4、在分析了遗传算法基本特征和基本研究内容的基础上，分析了遗传算法的基本缺陷，提出了遗传算法的几个改进方法。改进遗传算法对遗传算法的各种参数如适应函数、选择算子、交叉算子等进

5、行了改进，对优化模型中的约束条件处理进行了探讨。强约束遗传算法针对改进遗传算法中约束条件处理仍然存在的缺陷而提出的，该算法要求在遗传算法的遗传进化过程中，种群中的每一个体强制性地满足约束条件。多点遗传算法是针对初始种群的选择对遗传算法的最终求解结果有较大影响而提出的，它将一定的遗传代数进行多次分组求解，从而因为初始种群的多次改变而提高遗传算法的优化效果。5、在分析整数规划问题组合算法研究情况的基础上，对O一1规划的二进制组合算法进行了具体分析，并结合铁路枢纽，Ji运转列车运行组织模型的实际情况，提出了求解0一l规划的遗传二进制组合算法和随机二进制组合算法。6

6、、提出了满意路的基本概念，分析了满意路的基本性质，提出了求解所有满意路的递归算法，并通过算例，验证了该递归算法的可行性。遗传算法及其改进算法、O—l规划的二进制组合算法及其改进以及满意路及其递归求解方法的提出，为实时、快速地求解枢纽车流调度决策模型和小运转列车运行组织模型创造了较好的条件。7、在分析提出软件设计基本原则的基础上，运用先进的DeIl炯软件开发工具，研制了窗口式可视化的整数优化系统软件，运用这些软件，可以方便地运用遗传算法及其改进算法、二进制组合算法及其改进算法进行优化。8、总结了论文所做的主要工作和有关结论，提出了需要进一步完善和深入研究的问题

7、。【关键词l智能铁路系统，枢纽车流调度决策，小运转列车运行组织，遗传算法，二进制组合算法，满意跗；网络流模型第1}页西南交通大学博士学位论文AbstractIntdligentRailwaySystemORS)belongstotheresearchitl'eaofIntelligentTransportationSystem(ITS)．IRSistheforwardpositionandhotpoimoftransportationscience．It’Salsotheintelligentstageofrailwaydevelopment．InIntel

8、ligentRailwaySystem，thesys