客运专线动车组周期性运用计划编制的研究

的始发站一致 ,后续列车的始发时刻应晚于前行列车
的终到时刻 , 且其时间差不小于基本技术作业时间
T
m R
K
。
弧Fra Baidu bibliotek
aikj
=
(
v
k i
,
v
k j
)
对应列车
i与
j
之间的接续关系 。
每个弧 aikj 被分配一个权重ωikj ,表示动车组 k 在车站 m
完成列车 i 后接续运行列车 j 的希望程度 ; 在满足作
1 周期性运用计划编制的模拟研究
动车组周期性运用计划编制问题的重点是解决列
车接续及检修计划的制定 。为此 ,可将此问题转化为
动车组运用网络上具有较多约束条件和目标函数的
TSP ( Traveling Salesman Pro blem) 问题 。动车组运
用网络以列车运行图为基础 ,将列车看成点 ,将列车的
Abstract : Moto r t rain set scheduling is o ne of t he key technologies in t raffic operatio n o rganizatio n for dedicated passenger lines. On t he basis of analyzing t he different ways of operatio n of motor t rain set s , t he t ho ught of pe2 riodicit y of motor t rain set scheduling is p ut forward and co nnectio n and t urnaro und plans of moter t rain set s are t ransformed into t he Traveling Salesman Pro blem ( TSP) in a network which co ntains many co nst raint co n2 ditio ns and o bjective f unctio ns. A mat hematical model is derived for t he fo rmulatio n of periodic operatio n plans of motor t rain set s of multiple2bases and different t ypes under t he co nditio ns of co mp rehensive maintenance. The number of motor t rain set s , number of storage t racks and ho stling facilit y capacities of t he motor t rain set depot s are simulated p rovided t he t rain diagram is given. The effect s of different t rain diagrams and mainte2 nance co nditio ns o n t he quanlities of moto r t rain set s are st udied. The sof t ware of t he motor t rain set schedu2 ling simulatio n system is developed for t he dedicated passenger lines , which may p resent t he t rain set circulat2 ing diagrams , and t he co ntent , time and locatio n of maintenance. Valuable research result s are p rovided fo r t he multi2p urpo se use and maintenance management of motor t rain set s o n special lines fo r passenger t raffic. Key words : special line for passenger t raffic ; moto r t rain set ; periodicit y ; circulating diagram
第 28 卷第 4 期 20 0 6年8月
铁 道 学 报 J OU RNAL O F T H E C H INA RA IL WA Y SOCIET Y
Vol. 28 No . 4 August 2006
文章编号 : 100128360 (2006) 0420017205
客运专线动车组周期性运用计划编制的研究
Research on Periodicity of Motor Train Set Scheduling f or Special Lines f or Passenger Traff ic
GEN G J ing2chun1 , XIAO Ro ng2guo1 , N I Shao2quan2 , N IU Hui2xiang1
Cmk Ri
表示动
车组 k 运行完列车 i 后到达车站 m 时检修设备是否有
能力对其进行
R
级检修
;
决策变量
γk ij
表示动车组
k
运
用交路中列车 i 的终到站与列车 j 的始发站是否一
致。
1 车站 m 具备对 K 型动车组的 R PmR K = 级检修功能
0 否则
D
k R
i
=
1
L
K R
-
ΔB
K R
≤
l
k R
≤
L
K R
+
ΔB
K R
0 否则
Πk ∈ K
Cm k Ri
= Cξdk Rii
=
1 有能力对其进行 R 级检修 0 否则
γk ij
=
1 ξid = ξjf 0 ξid ≠ξjf
18
铁 道 学 报
第 28 卷
的运输计划 ,加重了运输调整的困难 。本文借鉴动车 组不固定方式使用[1～4] 的思路及国外客运专线运营的 成功经验 ,提出了一种新的运用方式 ———周期性运用 。 它的含义是 :假设各种不同型号的动车组运行区段不 固定 、可以在任何客运区段运行 ,当且仅当动车组回到 其始发站 ,并且保证在此过程中至少有一次经过具有 一级维修条件的车站 ,且在站停留时间不小于其相应 的作业时间 。构成这一封闭循环的过程即为动车组周 期性运用计划的编制过程 。分析可知动车组周期性运 用具有明显的规律性 ,且运输计划一旦制定完成就相 对固定 ,同时也能够较好地解决维修基地零部件配置 及乘务员配备等一系列问题 。
接续看作弧 ,接续费用作为弧的权重 。
1. 1 模拟模型
1. 1. 1 动车组运用网络
用有向图 D K = (V K , A K) 表示 K 型动车组的运用
网络 ;V
K
=
{
v
k i
|
v
k i
=
( tif m ,ξif , tidm ,ξid ) }
是点的集合 ,其
中 , m 为ξif 或ξid ,点对应给定运行图中的列车 , 点中包
βiβk kj = 1
=1 Πk , i , j
(2) K 型动车组运行完列车 i 后 , 在车站 m 存在
转线等所需要的基本技术作业时间
T
m R
K
(R
∈( Y j x
,
R j , L z) ) ,其中 , Yj x 为一级修作业 ; R j 为日检作业 ;
L z 为立折作业 。前续列车的终到站必须与后续列车
士。 E2mail : jingchungeng @163. com
车组使用效率 ,从而减少其配置数量是降低客运专线 投资 、提高其经济效益的有效途径 。
目前 ,我国对客运专线动车组运用的研究取得了 一定成效 。不少专家 、学者提出了动车组的不固定区 段使用及优化问题 ,这些研究对今后动车组的运用具 有一定的参考价值 ;由于动车组在各客运区段运行缺 乏明显的规律性 、运输计划复杂且需要不断地制定新
动。
定义决
策变量
χk ij
为动车组
k
(
k
∈K)
在执行完列
车 i 后是否接续列车 j 运行 ,有
χk ij
=
1 动车组 k 执行完列车 i 后接续运行列车 j 0 否则
定义匹配性函数βik 以描述动车组与列车之间的限制
βik =
1
v
k i
∈V K
0
v
k i
|
VK
NK NK
6 6 χk ij i =1 j =1
(1. Transportation Plan & Design Depart ment , The 3rd Railway Survey & Design Instit ute , Tianjin 300142 , China ; 2. School of Traffic and Transportation , Sout hwest Jiaotong Universit y , Chengdu 610031 , China )
含列车
i
的始发时刻
t
f i
m
、终到时刻
tidm
、始发车站ξif
和
终到车站ξid 等信息 ; A K
= { aikj |
aikj
=
(
v
k i
,
v
k j
)
;
v
k i
,
v
k j
∈
V
K} 是弧的集合 ,弧
aikj
=
(
v
k i
,
v
k j
)
对应列车
i
与
j
之间
的接续 ,每个弧 aikj 被分配一个权重ωikj ; K 为与动车组
耿敬春1 , 肖荣国1 , 倪少权2 , 牛会想1
(1. 铁道第三勘察设计院 运输规划设计处 , 天津 300142 ; 2. 西南交通大学 交通运输学院 , 四川 成都 610031)
摘 要 : 动车组的运用是客运专线运输组织的关键技术之一 。通过分析动车组的各种运用方式 ,提出了动车组 周期性运用的思想 ;并将动车组的接续运行与检修计划制定过程转化为动车组运用网络上具有较多约束条件和 目标函数的 TSP 中旅行商的旅行问题 ;在此基础上构造了在考虑综合维修条件下多基地 、不同型号的动车组周 期性运用计划编制的数学模型 ,并运用计算机模拟方法对给定运行图条件下合理配置动车组套数 、存车线数量及 动车段设备规模等问题进行研究 ;同时也分析不同运行图结构及不同维修条件对动车组需求数量的影响 。初步 研制开发了客运专线动车组运用计划编制模拟系统软件 ,该系统可给出动车组运用的交路图 、维修内容 、地点及 时间等信息 ,为客运专线动车组的综合运用与维修管理提供了一些有价值的研究成果 。 关键词 : 客运专线 ; 动车组 ; 周期性 ; 交路图 中图分类号 : U292. 4 文献标识码 : A
k 型号一致的所有动车组的集合 。
1. 1. 2 动车组周期性运用计划编制的约束条件
(1) 在已确定客运专线全线运行图的基础上 , 进
行动车组优化配置 , 运行图规定的每一列车车次必须
分配到一个动车组且仅能分配一个 , 所分配动车组与
该列车车次所需动车组属性应一致 。在此过程中所有
列车的始发 、终到时刻及始发 、终到车站不作任何变
客运专线经济效益最大化要求投入合理数量的铁 路设备 ,动车组是完成客运专线运输生产任务最基本 的要素 ,在铁路设备投资中占较大比重 。因此在运输 任务确定的前提下 , 通过组织合理的运输方案提高动
收稿日期 : 2005206220 ; 修回日期 : 2006203220 作者简介 : 耿敬春 ( 1981 —) , 男 , 江苏沭阳人 , 助理工程师 , 学
业要求的前提下 ,权重越小接续运行的希望程度越高 ;
其大小随指派关系不同而改变 , 是指派问题的指派费
用。
ωk ij
=
t
f j
m
-
t
dm i
t
f j
m
-
t
dm i
+ 1440
≥ t
f j
m
-
t
d i
m
T
m R
K
t
f j
m
-
t
d i
m
<
T
m R
K
χk ij
= 1 Πk ∈ K
定义匹配性函数 PmR K 以描述车站 m 是否具备对
K
型动车组进行
R
级检修功能 ; 决策变量
D
k R
i
表示动
车组 k 执行完列车 i 后是否需要进行 R 级检修 ; 动车
组
k
的
R
级检修对应实际走行公里为
l
k R
;
K
型动车组
的
R
级检修对应的标准走行公里为
L
K R
(
R
∈(
Yj
x
,
R
j
,L
z)
)
;
检修波动变量 ΔB
K R
表示
K
型动车组的
R
级检修公里可以上下浮动的量 ; 决策变量