鐵路空車調整的優化方法

司雯

摘 要 空車調整是鐵路技術計劃的重要組成部分，傳統的空車調整方法是基于空車調整圖紙的“人工圖解推算法”，隨著計算機應用的不斷發展，各種優化模型和算法得到了相應開發和應用。但由于我國鐵路網絡結構的復雜性、車輛運用的動態性，以及空車調整計劃決策問題的半結構化等，決定了空車調整模型和求解方法的復雜性。所以，空車調整優化問題，尤其是優化算法問題仍是一個需待研究的重大課題。

關鍵詞 鐵路運輸 空車調整 優化方法 Floyd算法

中圖分類號：U292 文獻標識碼：A

0引言

空車調整是實現空車流量在全國路網中合理分配的優化問題。空車調整問題的理論模型和算法，是科學研究和制定空車調整計劃的依據。傳統的空車調整方法是基于空車調整圖紙的“人工圖解推算法”，隨著計算機應用的不斷發展，各種優化模型和算法得到了相應開發和應用。但由于我國鐵路網絡結構的復雜性、車輛運用的動態性，以及空車調整計劃決策問題的半結構化等，決定了空車調整模型和求解方法的復雜性。所以，空車調整優化問題，尤其是優化算法問題仍是一個需待研究的重大課題。

1空車調整計劃的編制步驟

1.1確定空車調整任務

各個鐵路局，各個車站每日裝車數和卸車數一般都是不相等的，因此就需要把卸車數大于裝車數的車站的空車送到卸車數小于裝車數的車站上去，這個過程就是鐵路上所說的空車調整過程。全路各車站作業過程的原則是“一卸，二排，三裝”，空車調整的主要任務就是確定排空計劃，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的各個車站的一項任務性計劃。為了確定排空車數，我們需要根據鐵路運輸生產的技術計劃確定各局的要車計劃，然后根據要車計劃的數據資料確定局管內的使用車數和卸空車數，排空車數就是卸空車數與使用車數之間的差值，鐵路局管內的卸空車數由外局接入的卸車數與局管內的自裝自卸車數來計算的，當然，還應該加上上一班的結存空車數。

1.2確定空車合理調配方案

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

1.3技術質量指標的計算

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

1.4計劃的下達及實施

全路和各個路局的空車調整計劃主要以月度運輸生產的技術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空車調整的核心問題

空車調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整的數量是一個多變的值，而且運輸周期的不確定性也經常影響空車調整的方案，造成空車調整的隨機性概率增加。全路的空車調整涉及不同的路局和不同的車站，并且全國的路網特別復雜，這個空車的調整過程造成了巨大的難度。另外，由于空車調整有嚴格的時間要求，這就導致各個車站在完成排空計劃數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，鑒于空車調整過程不僅不確定性因素多，復雜性強，而且還對數量和時間的要求特別嚴格，我們可以將空車調整計劃用概率論中的動態離散過程來分析研究。

排空計劃的根本是解決空車的供應車站和需求車站之間的不均衡性，也就是合理調整空車從供應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節點（起點）按照一定的流量和流速送到需求地點（終點）的路網問題，其實質是在鐵路網上確定一個空車調整流的O-D徑路表問題。

3空車調整優化方法的分析設計

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路徑，這個最優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，大多數情況以路徑之間的最短路徑來計算。由路網規劃的線性規劃問題分析可知，求解路網上兩點之間的最優路徑就可等效為兩站之間空車調整的最優選擇。而計算路網中的最優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。鑒于開發系統的方便，本文決定選用Floyd算法計算最優徑路，并進行如下的詳細分析。

3.2改進型Floyd算法的基本思想

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

4結論

本文所討論的綜合模型和應用算法，可以很快地求出空車調整問題的最小費用數量方案和路徑，在路網能力相對均衡和不均衡的情況下可以得到較滿意的結果，但由于空車編組計劃的復雜性，當路網規模擴大，模型參數難于簡化時，造成處理精度下降。還有就是在提高路網邊權時，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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