包神鐵路機車調(diào)度的蜂群優(yōu)化算法研究

張超 李建軍

【摘要】鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)的核心是保證出發(fā)列車按圖行車，加快車輛在站周轉(zhuǎn)和保證企業(yè)生產(chǎn)順利進行，而機車調(diào)度是整個調(diào)度系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。本文以包神鐵路的機車調(diào)度為研究對象，利用蜂群優(yōu)化算法理論對其進行建模，并設計相關(guān)優(yōu)化算法，最后通過搜集系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)信息，對模型及算法進行驗證。

【關(guān)鍵詞】機車調(diào)度 鐵路調(diào)度 蜂群優(yōu)化算法

一、引言

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

二、機車調(diào)度的數(shù)學模型

2.1 機車調(diào)度模型的參數(shù)描述

三、機車調(diào)度的蜂群優(yōu)化算法

3.1 蜂群優(yōu)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(yōu)化算法。具有參數(shù)設置簡單、魯棒性強和易于實現(xiàn)的特點。在該算法中，人工蜂群根據(jù)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(qū)根據(jù)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(zhuǎn)換實現(xiàn)了蜜蜂采蜜的群體智能行為。

3.2 算法的實現(xiàn)步驟

在整個車站運輸作業(yè)過程中，車站的列車解體作業(yè)、出發(fā)列車編組作業(yè)和取送作業(yè)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(diào)度進行優(yōu)化時，主要是搜集包神鐵路中東勝站的作業(yè)數(shù)據(jù)，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(shù)選擇：蜂群個數(shù)300，引領蜂個數(shù)300，跟隨蜂個數(shù)300，外部循環(huán)次數(shù)為100，內(nèi)部循環(huán)次數(shù)為50。按照上述模型及算法，得到最優(yōu)的機車運用方案，如表1所示。

由結(jié)果可知，這種基于單目標優(yōu)化的蜂群算法，對機車調(diào)度優(yōu)化非常有效。

五、結(jié)束語

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