《輪乘制下鐵路客運專線乘務計畫最佳化編制理論和方法》是依託華中科技大學，由沈吟東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：輪乘制下鐵路客運專線乘務計畫最佳化編制理論和方法
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：沈吟東
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對我國鐵路現有乘務模式已難以適應客運專線運輸特點，以及乘務員運用效益低下、計畫編制手段落後的問題，擬圍繞輪乘制下我國鐵路乘務計畫的最佳化編制理論和方法展開研究，解決輪乘制下的乘務計畫最佳化編制問題（這是世界公認的NP難問題），特別是處理具有我國特色的乘務規則，包括人車捆綁、多班型、多乘務基地、換班時間窗等約束限制。主要內容包括兩個方面：（1）根據我國當前乘務模式和客運專線運輸組織的特點，以及我國乘務員運用的特色約束，建立我國的乘務計畫問題的科學定義，並建立列車乘務計畫和機車乘務計畫問題的統一模型；（2）通過研究超啟發式方法的融合，研製出能夠支持輪乘制、解決我國的客運專線列車和機車乘務計畫問題的最佳化方法。此項研究將為我國客運專線實施輪乘制提供理論和技術支持，有助於較大幅度提高乘務資源效益和管理水平，同時也可以套用於城際鐵路、捷運等多種公共運輸乘務計畫問題，並豐富了運籌學套用研究理論。
結題摘要
針對我國鐵路現有乘務模式已難以適應客運專線運輸特點，以及乘務員運用效益低下、計畫編制手段落後的問題，本項目圍繞“輪乘制”下我國鐵路乘務計畫的最佳化編制理論和方法展開了研究，主要內容包括三個方面：（1）調研國內外乘務調度現狀並定義科學問題；（2）建立能夠適應輪乘制且更好反映現實約束的問題模型；（3）研究多種解決方法。該項目已經按計畫完成，主要研究成果如下： 一、基於對實際問題的調研和分析，定義了更加通用的乘務調度科學問題 對美國和加拿大的乘務調度問題進行了實際調研。包括訪問麻省理工大學、乘務計畫商業系統研發企業和公共運輸運營企業，深入了解了其輪乘制下的乘務計畫工作實踐。 對我國部分鐵路客運專線，包括武廣、京津、武漢至合肥等鐵路段的高鐵、動車或城鐵的運營組織情況也進行了調研，分析了現有調度手段與方法，特別是歸納和總結出具有我國特色的輪乘制下的乘務調度規則，並且把西方較通用的乘務規則與我國特色的乘務規則融合起來，定義了更加通用的乘務調度問題。 二、建立了帶有多種特色約束和複雜約束的乘務調度問題模型 歸納和總結了輪乘制下我國鐵路客運專線乘務調度問題的各種約束，建立了能夠更準確反映現實問題的新模型，包括：（1）帶有中式用餐約束的乘務調度模型；（2）具有多班型和多乘務基地的乘務調度模型；（3）帶有多種外加約束的乘務調度模型；（4）帶“時間窗”的乘務調度模型。 三、研製了多種求解方法 1.研究了多種潛在班次生成方法。不僅能夠不需要進行問題簡化，直接處理中式用餐約束、時間窗等問題，而且還能夠藉助這些約束的特性，在不損失最優解的前提下降低問題規模，進而提高調度算法的求解能力。 2.研究了多種求解乘務調度問題的智慧型計算方法。（1）研製了一個新算法--分布估計算法（EDA）.其中，首先利用乘務調度問題特點，設計了一系列候選班次選擇“規則”；然後，基於這些規則，定義了貝葉斯網路。該算法不同於傳統的遺傳算法，具有精確學習機制。（2）研製了一個自適應演化計算的乘務調度方法（AECS）。其主要創新點在於：設計了一個新的染色體表示方法，調度過程中染色體長度可以自適應變化。實驗證明該算法的求解質量和速度都顯著優越。 3.研究了求解乘務調度問題的列生成技術。主要包括：利用乘務調度問題特點，加快列生成算法的收斂速度；研製了能夠解決多種外加約束的列生成方法。
