双向编组站列车编组调度的优化模型.doc

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1、全国第五届研究生数学建模竞赛题目双向编组站列车编组调度的优化模型摘要：本文研究双向编组站列车编组调度优化问题，以给出车辆可行的编组方案。在分析双向编组站作业流程和规定的基础上，以列车的编成辆数、编组内容和集结地点为约束条件，以各时段有调中转货车中时和无调中转货车中时的加权平均为优化目标，构造双向编组站列车编组调度的非线性优化模型。普通的求解算法难于得到模型的解，甚至要找到一个满足所有约束条件的可行解，也是件非常困难的事情，为此，本文使用可操作性强的数值方法解题，试图在满足约束条件的基础上，时时保证目标函数的成立，逐步调度，给

2、出可行解。在第一问中，基于减少货车停留时间的优化目标，每个系统优先只向四个方向分别集结货车，不再细化各个方向上的站点，即，不按站点方向分别集结货车。对于集结车辆发车，新发列车满轴的要求是绝对的，而中时的优化是相对的，简而言之，每个系统按照四个方向集结货车，满轴即发车。在第二问的优先级上，列车发车的满轴要求仍然最高，特别专供货物2小时内发出和救灾货物1小时内发出的要求次之，而中时最小化的要求最后再保证。在第三问中，基于成本因素的考虑，提前获取信息这一假设可将满轴约束上升为满载约束，每个系统按照四个方向集结货车，满载才发车。在第

3、四问的解决中，将自然灾害造成的向南中断站点转入向东站点，按照站点调整后的四个方向集结货车，仍然满轴即发车。本文模型重点进行编组站编组调度的优化，实体研究点集中于编组站六场中的编组场，流程研究点集中于编组场所进行的集结满轴。关于本文模型的改进，存在两个主要方向：首先，能够选择接入系统和编组场；其次，需要考虑到站场、驼峰区、转发场和出发场四处的必要等待时间。关键词：双向编组站，编组调度，非线性优化模型，中时，集结，满轴，满载。参赛密码（由组委会填写）参赛队号双向编组站列车编组调度的优化模型目录1．问题重述41.1编组站概述41.

4、2编组站结构41.3编组流程51.4编组相关要求51.4.1编组效率衡量51.4.2编组班次51.4.3编组规定52．模型假设63．符号约定[1]73.1实体表示73.2时间表示73.3定义符号73.4定义参数83.5定义逻辑常数83.6定义决策变量94．模型建立104.1约束条件104.1.1决策变量约束104.1.2编成辆数约束104.1.3编组内容约束104.1.4集结地点约束104.1.5作业能力约束114.2目标函数114.2.1有调中转停留时间构成114.2.2无调中转停留时间构成124.2.3中转车停留时间构成

5、比较124.2.4定义符号函数[1]124.2.5不同种类货车总辆数计算124.2.6不同种类货车停留总时间计算134.2.7目标函数表示134.3求解算法135．问题解决145.1问题一145.1.1统计虚拟到达车辆145.1.2统计计划到达车辆155.1.3新发列车调度方案155.1.4统计虚拟发出车辆175.1.5调度方案相关统计175.2问题二175.2.1原调度方案调整标准175.2.2原调度方案调整结果175.3问题三185.3.1虚拟与计划到达信息表185.3.2新发列车调度方案185.3.3残存车统计信息表1

6、95.3.4满轴与满载标准的比较205.4问题四205.4.1原调度方案调整标准205.4.2原调度方案调整结果205.4.3残存车统计信息表215.4.4方案调整前后的对比225.5问题五225.5.1全天列车调度统计225.5.2运行效率提高建议225.6问题六236．模型评价246.1关于模型建立246.2关于模型求解246.3关于问题解决246.3.1关于问题一246.3.2关于问题二246.3.3关于问题三256.3.4关于问题四256.4关于模型改进256.4.1改进方向一256.4.2改进方向二256.4.3改

7、进方向三25参考文献261．问题重述1.1编组站概述某列车编组站是亚洲最大的列车编组站。它纵连南北铁路线，横接东西铁路线，是我国沟通南北、连接东西的交通要冲，素有铁路“心脏”之称。该站又是我国第一个综合性现代化编组站，它以电子计算机为主体，实现了运营管理自动化。自动化系统包括货车管理信息处理系统、驼峰作业过程控制系统、编组场尾部微机集中联锁系统、站场无线通讯系统和地区调度监督系统。实现了编组站以信息收集处理、调度指挥到作业过程、统计分析及监督检查的全过程的自动化。1.2编组站结构编组站采用双向纵列式三级六场机械化驼峰编组站站

8、型。（1）双向纵列式：上行系统（发往北、西）和下行系统（发往南、东）；（2）六场：上行系统和下行系统又分别包含有到达场、编组场和出发场；（3）转发场：上行系统和下行系统各有一个转发场（用于上行线与下行线之间的转换）；（4）驼峰区：机车将待解体的列车从到达场推到驼峰轨道线上，缓慢运动中进行解