鐵路空車調(diào)整的優(yōu)化方法

司雯

摘 要 空車調(diào)整是鐵路技術(shù)計劃的重要組成部分，傳統(tǒng)的空車調(diào)整方法是基于空車調(diào)整圖紙的“人工圖解推算法”，隨著計算機應(yīng)用的不斷發(fā)展，各種優(yōu)化模型和算法得到了相應(yīng)開發(fā)和應(yīng)用。但由于我國鐵路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、車輛運用的動態(tài)性，以及空車調(diào)整計劃決策問題的半結(jié)構(gòu)化等，決定了空車調(diào)整模型和求解方法的復(fù)雜性。所以，空車調(diào)整優(yōu)化問題，尤其是優(yōu)化算法問題仍是一個需待研究的重大課題。

關(guān)鍵詞 鐵路運輸 空車調(diào)整 優(yōu)化方法 Floyd算法

中圖分類號：U292 文獻標(biāo)識碼：A

0引言

空車調(diào)整是實現(xiàn)空車流量在全國路網(wǎng)中合理分配的優(yōu)化問題。空車調(diào)整問題的理論模型和算法，是科學(xué)研究和制定空車調(diào)整計劃的依據(jù)。傳統(tǒng)的空車調(diào)整方法是基于空車調(diào)整圖紙的“人工圖解推算法”，隨著計算機應(yīng)用的不斷發(fā)展，各種優(yōu)化模型和算法得到了相應(yīng)開發(fā)和應(yīng)用。但由于我國鐵路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、車輛運用的動態(tài)性，以及空車調(diào)整計劃決策問題的半結(jié)構(gòu)化等，決定了空車調(diào)整模型和求解方法的復(fù)雜性。所以，空車調(diào)整優(yōu)化問題，尤其是優(yōu)化算法問題仍是一個需待研究的重大課題。

1空車調(diào)整計劃的編制步驟

1.1確定空車調(diào)整任務(wù)

各個鐵路局，各個車站每日裝車數(shù)和卸車數(shù)一般都是不相等的，因此就需要把卸車數(shù)大于裝車數(shù)的車站的空車送到卸車數(shù)小于裝車數(shù)的車站上去，這個過程就是鐵路上所說的空車調(diào)整過程。全路各車站作業(yè)過程的原則是“一卸，二排，三裝”，空車調(diào)整的主要任務(wù)就是確定排空計劃，排空計劃是全路下達給各路局，然后各路局再下達給局管內(nèi)的各個車站的一項任務(wù)性計劃。為了確定排空車數(shù)，我們需要根據(jù)鐵路運輸生產(chǎn)的技術(shù)計劃確定各局的要車計劃，然后根據(jù)要車計劃的數(shù)據(jù)資料確定局管內(nèi)的使用車數(shù)和卸空車數(shù)，排空車數(shù)就是卸空車數(shù)與使用車數(shù)之間的差值，鐵路局管內(nèi)的卸空車數(shù)由外局接入的卸車數(shù)與局管內(nèi)的自裝自卸車數(shù)來計算的，當(dāng)然，還應(yīng)該加上上一班的結(jié)存空車數(shù)。

1.2確定空車合理調(diào)配方案

空車的調(diào)配不完全是按照需求分配的，為了節(jié)省空車走行時間，提高貨車的周轉(zhuǎn)效率，全路在進行空車調(diào)整的過程中遵循著一套原則，這種原則是根據(jù)科學(xué)的優(yōu)化方法得出的一套調(diào)配方法，空車調(diào)整主要是根據(jù)該原則來確定合理的排空路徑和該路徑上的排空數(shù)目。

1.3技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)的計算

空車調(diào)整的原則是減少貨車走行提高周轉(zhuǎn)效率，為了衡量空車調(diào)配質(zhì)量的好壞，全路一般通過貨車周轉(zhuǎn)時間和空車走行率兩項指標(biāo)來對空車調(diào)整進行量化，并將該量化標(biāo)準(zhǔn)作為考核各個路局和各個車站空車調(diào)整過程好壞的主要依據(jù)。

1.4計劃的下達及實施

全路和各個路局的空車調(diào)整計劃主要以月度運輸生產(chǎn)的技術(shù)計劃的方式下達給各鐵路局和各車站，各車站將月度計劃分上中下三旬進行實施，確保計劃的完成。

2空車調(diào)整的核心問題

空車調(diào)整的最根本原因是運輸需求的不均衡性，由于每個車站每天的需求量是不確定的，這就勢必造成空車調(diào)整的數(shù)量是一個多變的值，而且運輸周期的不確定性也經(jīng)常影響空車調(diào)整的方案，造成空車調(diào)整的隨機性概率增加。全路的空車調(diào)整涉及不同的路局和不同的車站，并且全國的路網(wǎng)特別復(fù)雜，這個空車的調(diào)整過程造成了巨大的難度。另外，由于空車調(diào)整有嚴格的時間要求，這就導(dǎo)致各個車站在完成排空計劃數(shù)量要求的同時還要保證按時的要求。對于需要空車的車站來說，空車數(shù)量不夠直接影響貨物的裝運，而空車的不按時送達又直接影響著該站班計劃的實施。因此，鑒于空車調(diào)整過程不僅不確定性因素多，復(fù)雜性強，而且還對數(shù)量和時間的要求特別嚴格，我們可以將空車調(diào)整計劃用概率論中的動態(tài)離散過程來分析研究。

排空計劃的根本是解決空車的供應(yīng)車站和需求車站之間的不均衡性，也就是合理調(diào)整空車從供應(yīng)站到需求站之間的流量和流速。所以，排空計劃的核心思想在于——在一定的限制條件下，選擇合理的路徑將空車從供應(yīng)節(jié)點（起點）按照一定的流量和流速送到需求地點（終點）的路網(wǎng)問題，其實質(zhì)是在鐵路網(wǎng)上確定一個空車調(diào)整流的O-D徑路表問題。

3空車調(diào)整優(yōu)化方法的分析設(shè)計

3.1最短路徑算法

車流的最短路徑算法思想是指從起點站到終點站之間的最優(yōu)路徑，這個最優(yōu)路徑要么是指走行時間最少，要么是指話費的費用最少，在鐵路貨運中，大多數(shù)情況以路徑之間的最短路徑來計算。由路網(wǎng)規(guī)劃的線性規(guī)劃問題分析可知，求解路網(wǎng)上兩點之間的最優(yōu)路徑就可等效為兩站之間空車調(diào)整的最優(yōu)選擇。而計算路網(wǎng)中的最優(yōu)路徑的方法有很多種，比如我們常用的窮舉法、Dijkstra算法以及Floyd算法等。鑒于開發(fā)系統(tǒng)的方便，本文決定選用Floyd算法計算最優(yōu)徑路，并進行如下的詳細分析。

3.2改進型Floyd算法的基本思想

設(shè)對給定的有向網(wǎng)絡(luò)G，從節(jié)點i到j(luò)存在邊，則存在i到j(luò)的長度為C（i，j）的路徑，但它不一定是從i到j(luò)的最短路徑，因為有可能包含經(jīng)過其他節(jié)點的更短的徑路，因此在求兩點間最短經(jīng)路時，應(yīng)該依次考察i到j(luò)間是否存在有以節(jié)點1，2，…，n為中間節(jié)點的更短路徑。

4結(jié)論

本文所討論的綜合模型和應(yīng)用算法，可以很快地求出空車調(diào)整問題的最小費用數(shù)量方案和路徑，在路網(wǎng)能力相對均衡和不均衡的情況下可以得到較滿意的結(jié)果，但由于空車編組計劃的復(fù)雜性，當(dāng)路網(wǎng)規(guī)模擴大，模型參數(shù)難于簡化時，造成處理精度下降。還有就是在提高路網(wǎng)邊權(quán)時，本文采用的是彈性的步長，這種步長確定的原則及原理還有待進一步的研究。

參考文獻

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