铁路既有繁忙干线货运产品布局优化模型及算法
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1 繁忙 干 线货 运 产 品 网络 的构 建
由于铁路 既有 繁忙 干线上 开行 的货 运产 品种类
非常 繁多 , 如果在 货运 产 品布局优 化时 , 同时考 问题 的
规模 , 增 加求 解难 度 . 因此本 文首先 根据 繁忙 干线上 货运现状、 O D需 求 的特 点 、 货 运 产 品 的属 性 、 区域 经济发 展趋势 及 一些 特 殊 的限 制 因素 , 同时 结合 现
化运 输需 求 为前 提组 织 和开 行 货 运 产 品 , 从 而 形 成 合理 的货运 产 品 布局 结 构 . 随着 高 速 铁 路 的 大规 模 修建 , 我 国铁路 主 要 繁 忙 干线 长 期 运 能 紧 张 局 面得 以有 效缓 解 , 在此条 件 下 , 对 铁路 货运 产 品布局 优 化
于次梯度 的算法对其求解 ; 文献[ 2 3 分析 了轴辐式服
收 稿 日期 : 2 0 1 3 — 0 6 。 2 1
客运专线本线运输产品进行设计 ; 文献[ 7 3 结合敏捷
基金项 目: 国家“ 9 7 3 ” 项 目资 助 ( 2 0 1 2 C B 7 2 5 4 0 3) ; 铁道 部 科技 研 究开 发 计划 项 目资 助 ( 2 O 1 2 ) ( ( 1 0 6 , C) ; 中国铁 路 总公 司科研 项 目资 助 ( 2 0 1 3 x 0 O 5 一 A) ; 科技部“ 科技支撑 ” 项 目资助 ( 2 0 1 1 B A ( 1 f 3 0 2 — 1 ) 作者简介 : 刘杰( 1 9 8 6 一) , 男, 山东莱芜人 , 博士生. 研 究方向为交通运输现代组织管理理论与方法 . e ma i l : a j i e d e 1 9 8 6 @1 6 3 . t o m.
问题进 行研 究 , 不但 有 利 于满 足 铁 路 多 样 化运 输 的
需求 , 而且 对提 高铁 路运 输 的竞 争力具 有 重要 意义 . 目前 在 货 运产 品布 局 方 面 的研 究 , 国外 较少 涉 及, 与 之类 似 的是 服 务 网络设 计 研 究 . 文献 [ 1 ] 研 究 了公 路零 担 货物 运 输 服 务 网 络设 计 问题 , 并 采 用 基
有 货 运产 品的 开行情况 及对 未来 货运需 求发 展状 况
天
一
B 3 o C 2 o・ … o
的判 断分析 , 生成 既 有 繁 忙 干线 货 运产 品类 型 备选 集合 , 然 后再 根据 集 合 中要 素构 建 既有 繁 忙 干线 的
货运产 品 网络 . 所 谓 货 运 产 品 网络 是 由 既有 繁 忙 干
的研 究 主要 是侧 重 于 宏 观层 次 运 输 产 品 的规 划 , 或
即将 技术 站与货 运站 问开行 的产 品类 型及其 数量作
为已知条 件 .
者是 侧重 于对某 种 运 输 产 品开 行 方 案 的设 计 , 缺 少 对运 输需 求特 性及 点 线 能 力 的综 合 研究 , 同 时对 货 运产 品在 节点 内的作 业 组织 考 虑 较 少 . 本 文作 者 借 鉴 节点拆 分 的思 想 描述 货 运 产 品 在 节 点 的 作 业 组 织, 在此 基础 上构 建铁 路 既 有 繁忙 干 线 货 运产 品 网 络, 并根 据运 输需求 特征 对其进 行层 次划 分 , 以铁 路 运 输部 门收益 最 大为 目标 构建 既有 繁忙 干线货 运产 品布局优 化模 型 , 并 采 用 改 进 的免 疫 克 隆算 法 对 模 型进行 求解 , 从 而达到 优化铁 路运输 资源 配置 , 提 高 铁 路运 输竞争 力 的 目的 .
铁路 货 运产 品 布局 优 化 , 即在 现 有 铁 路 运 输 资
源条 件下 ( 场站、 线路 、 载 运 工具 ) , 以满 足 用 户 多 样
务 网络 的三 种结 构 , 构 建 了多商 品 网络流 优化模 型 , 并 以美 国联 邦快递 公 司 ( F e d Ex ) 的航 空运 输 服务 网 络 为案例 进行 验证 ; 文献 [ 3 ] 以快 递业 为基 础 , 以 时 间为标 准 对 网络 设 计 进 行 了分 层 探 讨 , 建立 了 0 — 1 整数 规划 模 型 ; 文献 [ 4 ] 将传 统 的流量 和服务 决策 变 量转 换为 基 于 O D所 选 运 输 径 路 的 复 合 变 量 , 构 建 了只含 有服 务决 策 变 量 的服 务 网络 设 计 模 型 . 国 内 在货 运产 品方 面 的研 究 相对 丰 富 , 文献 [ 5 ] 运 用 图论 构建 了铁路 快捷 运 输 网络 , 并 设 计 了 基 于 网络 流 的 数学模 型 ; 文献 [ 6 ] 提 出基 于输 送 能力 的列车 产 品设 计 与开 行方 案结 合 的分 析 方法 , 从 客 流需 求 角 度 对
中图分 类号 : 01 5 7 . 5 文 献标 志码 : A
Op t i mi z a t i o n mo d e l a n d a l g o r i t h m f o r c a r g o p r o du c t s l a y o u t
o f e x i s t i ng b u s y ma i n l i n e
其 分 类并借 鉴服 务 网络设 计 的思 想 , 设 计 了既有 繁 忙干线铁 路 货运 产品 布局优 化模 型 , 采用免 疫 克
隆变邻域搜索算法对模型进行求解, 最后采用算例对模型和算法进行验证分析 , 测试 结果表明模型
和 算 法具有较 好 的适 用性 .
关键 词 : 铁路 货物 运输 ; 既 有繁 忙 干线 ; 货运 产品 ; 免 疫克 隆一 变邻域搜 索算 法
…
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o货 运 站一 班 列 产 舯@ 技 术 站
普速 产 品P 3
…
线 中可能开行 的货 运产 品构 成 的运 输 服 务 网络 , 它
…
…
快运 产 品P 2
L i u J i e , He S h i w e i , S o n g Ru i , L i Z h i j i e
( S c h o o l o f T r a f i c a n d T r a n s p o r t a t i o n , B e i j i n g J i a o t o n g Un i v e r s i t y , B e i j i n g 1 0 0 0 4 4 , C h i n a )
第3 7卷 第 6期
2 0 1 3年 1 2月
北
京
交
通
大
学
学
报
Vo 1 . 3 7 N o . 6
De c .2 0 1 3
L oF B E1 J 1 NG H AoT0NG UNI VERS I TY
文章编 号 : 1 6 7 3 — 0 2 9 1 ( 2 0 1 3 ) 0 6 — 0 0 9 1 — 0 8
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北
京
交
通
大
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学
报
第 3 7卷
化货 运产 品开 发的特 点 , 提 出了基于 QF D的铁路 货 物运 输产 品开发模 式 ; 文献 [ 8 ] 从战略、 战术 两 个 层 次对铁 路货 运产 品布局 优 化 进 行 了研 究 , 分 别 给 出
了两 个层 次 的货 运 产 品 布局 优 化 流 程 图 . 通 过 对 上 述文 献分析 可 以发 现 : 国外 的研 究 主 要侧 重 于服 务
Ab s t r a c t : I n t h i s p a p e r , t h e s e r v i c e n e t wo r k o f r a i l wa y c a r g o p r o d u c t s i s b u i l t b y u s i n g t h e wa y o f n o d e s p l i t t i n g, a n d t h e t r a n s p o r t a t i o n d e ma n d i s c l a s s i f i e d b y t h e d e ma n d c h a r a c t e r i s t i c s . B a s e d o n t h e i d e a o f s e vi r c e n e t wo r k d e s i g n , a f t e r t h e mo d e l o f o p t i mi z e d l a y o u t o f c a r g o p r du o c t s i s b u i l t , i t i s s o l v e d wi t h t h e i mmu n e c l o n e — v a r i a b l e n e i g h b o r h o o d a l g o r i t h m. A n u me r i c a l e x a mp l e i s g i v e n t o v e r i f y t h e mo de l a n d a l g o r i t h m. Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e mo de 1 a n d a l g o r i t h m a r e o f g o o d p r a c t i c a l a p p l i c a b i l i t y . Ke y wo r d s : r a i l wa y f r e i g h t t r a f f i c ;e x i s t i n g b u s y ma i n l i n e ;c a r g o p r du o c t s ;i mmu n e c l o n e — v a r i a b l e n e i g h b o r h od a l g o r i t h m