調整鐵路乘務計劃編制優(yōu)化理論與方法研究.pdf

1、乘務員運用計劃的編制是交通運輸領域中各種運輸方式都需要面臨的重要問題，其實質是在給定運行時刻表及運輸工具的接續(xù)關系后，制定各類乘務人員的工作計劃。在航空運輸及城市交通運輸領域，乘務員的運用費用在直接生產費用中僅次于燃料費用。隨著我國高速鐵路的建設和發(fā)展，乘務員的工作要求越來越高，其運用費用在生產運營總費用中的比重逐漸加大，乘務計劃在運營管理中的作用也越趨明顯，計劃的編制水平將成為影響高速鐵路乘務員運用效率的關鍵因素。
　　乘務計劃

2、的編制過程通常劃分為乘務交路計劃編制和乘務排班計劃編制兩個子問題。乘務交路計劃主要根據列車運行計劃和動車組交路計劃來確定值乘區(qū)段的接續(xù)關系，并確定所需要的最少乘務員數。乘務排班計劃則是在綜合考慮乘務員休息、培訓等的基礎上，確定乘務員在一定周期內每天工作的具體安排，并保證乘務員(組)之間工作量的均衡，其編制工作一般是在乘務交路計劃的基礎上進行。本文在參考國內外研究成果的基礎上，研究我國高速鐵路乘務計劃編制問題，建立了相關問題的優(yōu)化模型，結

3、合現代優(yōu)化計算方法，設計了各問題的有效求解算法。論文的主要研究工作如下：
　　1.分析了高速鐵路乘務制度選擇、乘務計劃分類、計劃編制影響因素、編制流程及常用建模方法等相關基礎理論，為乘務計劃編制問題優(yōu)化模型的建立奠定了理論基礎；對智能優(yōu)化算法中比較具有代表性的模擬退火算法和蟻群算法的基本原理、應用流程、參數設計、主要特點及常用改進進行了歸納和總結，為乘務計劃編制問題相關模型求解算法的設計奠定了基礎。
　　2.分析了乘務交路計

4、劃編制問題的特點，將其劃分為值乘區(qū)段集合覆蓋和乘務交路段匹配兩個子問題?？紤]到乘務計劃中便乘的存在及不同模型的求解難度，選用集合覆蓋模型對問題進行表述，并對該形式下可行乘務交路段的費用計算方法進行討論，建立了以最小化乘務交路段總費用為目標的集合覆蓋模型，設計了求解模型的改進蟻群算法。根據成對列車運行計劃中以乘務員換乘站到發(fā)的乘務交路段數相等的特點，建立了乘務交路段匹配的指派問題模型，進一步分析了其與TSP問題的共性，設計了求解的蟻群算法

5、。
　　3.研究了兩種不同形式的高速鐵路乘務排班計劃編制問題，即單一循環(huán)乘務排班計劃和給定周期乘務排班計劃。對單一循環(huán)乘務排班計劃，建立了以乘務交路接續(xù)總時間最短和乘務交路接續(xù)冗余時間分布最均衡為目標的優(yōu)化模型。分析得出問題的實質是一個帶有里程約束的TSP問題，進而根據問題的特點，設計了基于動態(tài)啟發(fā)式信息的蟻群優(yōu)化算法；對于給定周期乘務排班計劃，將其編制過程劃分為乘務交路段集合分解和非極大排班方案調整兩個階段，分別建立了優(yōu)化模型并

6、設計了求解算法。
　　4.在分析高速鐵路乘務計劃原有編制流程優(yōu)、缺點的基礎上，以系統整體最優(yōu)為目標，從優(yōu)化模型的建立及求解和編制流程的改進兩個方面對乘務計劃的綜合優(yōu)化問題進行了研究。綜合考慮乘務計劃編制過程中各階段的優(yōu)化目標及約束條件，建立了乘務計劃綜合優(yōu)化模型，并設計了蟻群算法；針對乘務交路計劃編制問題模型迭代式求解的特點，設計了多種交互控制策略對乘務計劃編制流程進行改進。
　　5.通過分析蟻群算法的特點及乘務計劃編制過程