铁路空车调整的优化方法

司雯

摘 要 空车调整是铁路技术计划的重要组成部分，传统的空车调整方法是基于空车调整图纸的“人工图解推算法”，随着计算机应用的不断发展，各种优化模型和算法得到了相应开发和应用。但由于我国铁路网络结构的复杂性、车辆运用的动态性，以及空车调整计划决策问题的半结构化等，决定了空车调整模型和求解方法的复杂性。所以，空车调整优化问题，尤其是优化算法问题仍是一个需待研究的重大课题。

关键词 铁路运输 空车调整 优化方法 Floyd算法

中图分类号：U292 文献标识码：A

0引言

空车调整是实现空车流量在全国路网中合理分配的优化问题。空车调整问题的理论模型和算法，是科学研究和制定空车调整计划的依据。传统的空车调整方法是基于空车调整图纸的“人工图解推算法”，随着计算机应用的不断发展，各种优化模型和算法得到了相应开发和应用。但由于我国铁路网络结构的复杂性、车辆运用的动态性，以及空车调整计划决策问题的半结构化等，决定了空车调整模型和求解方法的复杂性。所以，空车调整优化问题，尤其是优化算法问题仍是一个需待研究的重大课题。

1空车调整计划的编制步骤

1.1确定空车调整任务

各个铁路局，各个车站每日装车数和卸车数一般都是不相等的，因此就需要把卸车数大于装车数的车站的空车送到卸车数小于装车数的车站上去，这个过程就是铁路上所说的空车调整过程。全路各车站作业过程的原则是“一卸，二排，三装”，空车调整的主要任务就是确定排空计划，排空计划是全路下达给各路局，然后各路局再下达给局管内的各个车站的一项任务性计划。为了确定排空车数，我们需要根据铁路运输生产的技术计划确定各局的要车计划，然后根据要车计划的数据资料确定局管内的使用车数和卸空车数，排空车数就是卸空车数与使用车数之间的差值，铁路局管内的卸空车数由外局接入的卸车数与局管内的自装自卸车数来计算的，当然，还应该加上上一班的结存空车数。

1.2确定空车合理调配方案

空车的调配不完全是按照需求分配的，为了节省空车走行时间，提高货车的周转效率，全路在进行空车调整的过程中遵循着一套原则，这种原则是根据科学的优化方法得出的一套调配方法，空车调整主要是根据该原则来确定合理的排空路径和该路径上的排空数目。

1.3技术质量指标的计算

空车调整的原则是减少货车走行提高周转效率，为了衡量空车调配质量的好坏，全路一般通过货车周转时间和空车走行率两项指标来对空车调整进行量化，并将该量化标准作为考核各个路局和各个车站空车调整过程好坏的主要依据。

1.4计划的下达及实施

全路和各个路局的空车调整计划主要以月度运输生产的技术计划的方式下达给各铁路局和各车站，各车站将月度计划分上中下三旬进行实施，确保计划的完成。

2空车调整的核心问题

空车调整的最根本原因是運输需求的不均衡性，由于每个车站每天的需求量是不确定的，这就势必造成空车调整的数量是一个多变的值，而且运输周期的不确定性也经常影响空车调整的方案，造成空车调整的随机性概率增加。全路的空车调整涉及不同的路局和不同的车站，并且全国的路网特别复杂，这个空车的调整过程造成了巨大的难度。另外，由于空车调整有严格的时间要求，这就导致各个车站在完成排空计划数量要求的同时还要保证按时的要求。对于需要空车的车站来说，空车数量不够直接影响货物的装运，而空车的不按时送达又直接影响着该站班计划的实施。因此，鉴于空车调整过程不仅不确定性因素多，复杂性强，而且还对数量和时间的要求特别严格，我们可以将空车调整计划用概率论中的动态离散过程来分析研究。

排空计划的根本是解决空车的供应车站和需求车站之间的不均衡性，也就是合理调整空车从供应站到需求站之间的流量和流速。所以，排空计划的核心思想在于——在一定的限制条件下，选择合理的路径将空车从供应节点（起点）按照一定的流量和流速送到需求地点（终点）的路网问题，其实质是在铁路网上确定一个空车调整流的O-D径路表问题。

3空车调整优化方法的分析设计

3.1最短路径算法

车流的最短路径算法思想是指从起点站到终点站之间的最优路径，这个最优路径要么是指走行时间最少，要么是指话费的费用最少，在铁路货运中，大多数情况以路径之间的最短路径来计算。由路网规划的线性规划问题分析可知，求解路网上两点之间的最优路径就可等效为两站之间空车调整的最优选择。而计算路网中的最优路径的方法有很多种，比如我们常用的穷举法、Dijkstra算法以及Floyd算法等。鉴于开发系统的方便，本文决定选用Floyd算法计算最优径路，并进行如下的详细分析。

3.2改进型Floyd算法的基本思想

设对给定的有向网络G，从节点i到j存在边，则存在i到j的长度为C（i，j）的路径，但它不一定是从i到j的最短路径，因为有可能包含经过其他节点的更短的径路，因此在求两点间最短经路时，应该依次考察i到j间是否存在有以节点1，2，…，n为中间节点的更短路径。

4结论

本文所讨论的综合模型和应用算法，可以很快地求出空车调整问题的最小费用数量方案和路径，在路网能力相对均衡和不均衡的情况下可以得到较满意的结果，但由于空车编组计划的复杂性，当路网规模扩大，模型参数难于简化时，造成处理精度下降。还有就是在提高路网边权时，本文采用的是弹性的步长，这种步长确定的原则及原理还有待进一步的研究。

参考文献

[1] 张喜.基于知识约束的空车调整优化方法的研究[J].铁道学报，2003.

[2] 朱健梅，谭云江，闫海峰.铁路空车调整优化模型及其蚁群算法[J].交通运输工程与信息学报，2006.

[3] 闰海峰.结点站间铁路集装箱运输组织的理论与方法研究[D].西南交通大学，2004.endprint