铁路集装箱空箱动态优化调度研究

论文摘要

铁路集装箱空箱调度是铁路集装箱运输的一个重要组成部分。由于目前铁路集装箱空箱调度方案的不合理性,空箱的利用率较低,同时空箱调度成本也占据了集装箱管理总成本的较大部分,于是,迫切地需要对空箱进行合理的调度,提高空箱的利用率,并最大限度地减小空箱在各站点之间调配的运输成本。论文通过对铁路集装箱空箱调度的相关基本理论进行研究,给出了空箱调度问题的多目标数学模型和求解算法。第一个目标是提高空箱利用率,第二个目标是减小空箱的调度成本。其约束条件有发站空箱约束、到站空箱约束、运力约束和非负限制及整数约束。求解问题的关键是如何解出决策变量。论文运用优先等级法,通过将多目标函数转换为单目标函数,运用遗传算法进行求解。并通过仿真实验,将实验求得的调度方案与用传统模型求解出的调度方案进行对比,证明了将空箱利用率和调度成本作为求解目标的多目标数学模型能有效地解决空箱调度问题。为了进一步解决铁路集装箱空箱调度的运输计划周期问题,论文对多目标数学模型进行修改,加入了运输计划期这一时间因子,建立了基于多目标的铁路集装箱动态优化调度模型。在原多目标模型求解算法的基础上,通过对染色体的适应度进行修改,将原求解算法转换成了该动态调度模型的求解算法。运用对比实验,将本模型求解出的结果与传统模型的求解结果和经验调度的结果进行比较,实验显示,该模型能更加优化地提高空箱利用率和减少运输成本,从而有效地解决铁路集装箱空箱在一个运输计划周期内的调度问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景与研究意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 问题的提出
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 2 集装箱空箱调度的基本理论
• 2.1 集装箱流转过程概述
• 2.2 集装箱空箱调度系统的构成
• 2.2.1 集装箱货运站
• 2.2.2 集装箱货运站
• 2.2.3 集装箱空箱堆场
• 2.2.4 装卸货物的集装箱
• 2.2.5 集装箱船舶
• 2.2.6 集装箱班列
• 2.2.7 集装箱卡车
• 2.3 空箱调度决策的一般要素
• 2.3.1 空箱的需求和供给
• 2.3.2 空箱库存保有量
• 2.3.3 空箱的租赁
• 2.3.4 空箱调度计划期
• 2.4 空箱调运系统的目标
• 2.4.1 效益最大化目标
• 2.4.2 成本最小化目标
• 2.5 集装箱流转系统的特点
• 2.5.1 随机性
• 2.5.2 动态性
• 2.5.3 复杂性
• 2.6 空箱调度问题的一般数学模型
• 2.7 空箱调度问题的一般求解算法
• 2.7.1 标号法
• 2.7.2 西北角法
• 2.7.3 最小元素法
• 2.7.4 Vogel 法
• 2.7.5 遗传算法
• 2.8 本章小结
• 3 多目标的铁路集装箱空箱调度研究
• 3.1 引言
• 3.2 参数说明
• 3.3 多目标模型的分析
• 3.3.1 决策变量
• 3.3.2 约束条件
• 3.3.3 目标函数
• 3.4 多目标模型的建立
• 3.5 多目标模型的求解
• 3.5.1 染色体基因编码
• 3.5.2 染色体交叉
• 3.5.3 染色体基因变异
• 3.5.4 适应度的计算
• 3.6 仿真实验与分析
• 3.6.1 实验一
• 3.6.2 实验二
• 3.7 本章小结
• 4 基于多目标的铁路集装箱空箱动态优化调度理论
• 4.1 引言
• 4.2 动态优化模型的分析
• 4.2.1 决策变量
• 4.2.2 约束条件
• 4.2.3 目标函数
• 4.3 动态优化模型的建立
• 4.4 动态优化模型的求解
• 4.5 仿真实验与分析
• 4.5.1 实验一
• 4.5.2 实验二
• 4.6 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录