包神鐵路機車調度的蜂群優化算法研究

張超 李建軍

【摘要】鐵路調度指揮系統的核心是保證出發列車按圖行車，加快車輛在站周轉和保證企業生產順利進行，而機車調度是整個調度系統的主要環節。本文以包神鐵路的機車調度為研究對象，利用蜂群優化算法理論對其進行建模，并設計相關優化算法，最后通過搜集系統運行數據信息，對模型及算法進行驗證。

【關鍵詞】機車調度 鐵路調度 蜂群優化算法

一、引言

包神鐵路現有的鐵路調度指揮系統不能滿足運輸要求，急需要對現有鐵路調度指揮系統的各個功能模塊進行優化升級。機車調度是鐵路調度指揮系統的核心環節，優化包神鐵路的機車調度對調度指揮系統的優化起到了事半功倍的作用。本文基于蜂群優化算法，對包神鐵路機車調度進行優化設計，通過實際數據驗證了算法的可行性和有效性。

二、機車調度的數學模型

2.1 機車調度模型的參數描述

三、機車調度的蜂群優化算法

3.1 蜂群優化算法

人工蜂群算法（Bee Colony Algorithm）簡稱ABC，是通過模擬蜂群采蜜行為而提出的一種新興的群智能優化算法。具有參數設置簡單、魯棒性強和易于實現的特點。在該算法中，人工蜂群根據分工模式被劃分為引領蜂、跟隨蜂和工作蜂三類，工作蜂負責在食物源采蜜并記憶蜂蜜信息，跟隨蜂在舞蹈區根據搖擺舞選擇食物源并采蜜，偵查蜂尋找新的蜜源。通過不同角色蜜蜂間的交流和轉換實現了蜜蜂采蜜的群體智能行為。

3.2 算法的實現步驟

在整個車站運輸作業過程中，車站的列車解體作業、出發列車編組作業和取送作業等都是由機車牽引完成，在安排機車時，需要考慮車站進路、牽出線的能力等因素，算法步驟如下所示：

四、實驗與分析

在對包神鐵路的機車調度進行優化時，主要是搜集包神鐵路中東勝站的作業數據，對所建立的模型及算法進行試驗分析，進而判斷出所建立模型及算法的正確性。

蜂群算法的參數選擇：蜂群個數300，引領蜂個數300，跟隨蜂個數300，外部循環次數為100，內部循環次數為50。按照上述模型及算法，得到最優的機車運用方案，如表1所示。

由結果可知，這種基于單目標優化的蜂群算法，對機車調度優化非常有效。

五、結束語

本文根據包神鐵路機車的作業特點，以機車在站停留時間最短為目標，建立了機車調度的編制模型，并設計了相應的改進蜂群算法。實驗結果證明了蜂群優化算法在解決此問題上的有效性和優越性。