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原文传递不确定条件下考虑延误和短缺风险的铁路空车调配优化研究

论文题名：	不确定条件下考虑延误和短缺风险的铁路空车调配优化研究
关键词：	铁路空车调配;随机环境;鲁棒优化;风险决策;铁路货物运输
摘要：	我国地域辽阔，物产资源丰富，2021年中国铁路货运量为47.2亿吨，占全国总社会货运量的9.05%，铁路运输尤其在矿产资源、大宗货物运输领域占有重要地位。资源分布不均衡是造成空车调整的重要原因，我国铁路货运车辆在庞大的铁路网上装运货物而不需要返回到特定车站，如何制定合理的空车调配计划来保障铁路货物运输持续的、高效率的运转是铁路调度层一直关注的问题。　　影响空车调配的因素很多，比如线路等级、车站作业能力、空车分布情况、装车任务、运送货物性质、社会环境、自然环境等，这众多的影响因素让空车调配过程变的极其复杂且具有很大的不确定性。本文只针对空车走行时间和空车需求的不确定性做进一步研究，结合我国铁路货物运输的实际情况，运用随机理论解决走行时间不确定条件下考虑延误风险的空车调配问题和需求不确定条件下考虑短缺风险的空车调配问题，论文的主要研究内容如下：　　（1）提出空车调配系统稳定性的度量指标　　不同的空车调配计划制定者对空车延误风险和短缺风险的偏好程度是不同的，本文不仅关注空车总延误时长和总短缺数量，还设置平均延误、最大延误容忍度指标保障调配方案的稳定性，并在已有研究的基础上提出车站加权平均延误率来评估调配方案的优劣。　　（2）走行时间不确定的空车调配问题优化研究　　空车调运的编挂方式主要有整列回空和空重混编两种，受重列车运行时线路占用及甩挂、重编等作业的影响，任意O-D对间空车的走行时间具有较高的不确定性。本文以空车区段走行时间服从负指数分布讨论空车调配问题，通过归并构建简洁路网，以走行时间成本和延误惩罚费用最小为目标，控制最大延误时间，建立了走行时间不确定条件下的空车调配模型。通过算例分析了走行时间波动参数、延误惩罚系数和最大延误容忍度对空车调配的影响，得出结论是允许小部分空车发生延误可以节省总空车调配费用，并且保证了调配方案的可行性。　　（3）需求不确定下的空车调配问题优化研究　　随着“实货制”改革的施行，铁路货运部门敞开受理、随到随办，因此，不同时间段内车站的装车任务是不确定的，故装车所需的空车类型和数量具有一定的不确定性。向装车站调运空车的数量过多会造成空车积压，给铁路运力带来压力，向装车站调运的空车数量不足会造成阶段装车任务不能及时完成，降低铁路运输效益，有损铁路企业信誉。本文以走行时间成本和短缺成本之和最小为目标，在一定的空车需求服务水平约束下建立需求不确定的空车调配模型，以济南局为背景设计算例，分析需求波动参数、短缺惩罚系数和不同服务水平对空车调配决策的影响。
作者：	牛志飞
专业：	交通运输工程
导师：	孟学雷;谢辉
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2022