[发明专利]一种面向随机需求的铁路货运空车调配的模型及方法

说明书

本发明属于涉及交通规划与管理技术，具体是一种面向随机需求的铁路货运空车调配的模型及方法，解决了背景技术中的技术问题，提供了一种面向随机需求的铁路货运空车调配的模型，而且基于该模型提供了空车调配方法，即调研铁路货运空车调配问题背景，使用支出率法计算空车调配平均成本；将需求设为随机变量，根据历史数据确定其分布；综合考虑铁路货运定价体系，以利润最大化为优化目标建立本发明中面向随机需求的铁路货运空车调配的模型；求解该模型。本发明有效解决了现有方法计算得到的铁路货运空车调配方案与随机变化的实际需求之间不匹配的问题，适用于铁路货运空车调配，其有效提升铁路货运空车利用效率，应用价值更高。

技术领域

本发明涉及交通规划与管理技术，具体是一种面向随机需求的铁路货运空车调配的模型及方法。

背景技术

作为铁路货物运输组织过程中的关键环节，铁路货运空车调配问题始终是铁路货运领域的热点之一。然而在现有的关于铁路局内货运空车调配的方法中普遍假定未来的决策时间段内的需求是完全确定的，但在现实中需求是存在取消、追加等等难预知变更的，因此经常导致计算得到的空车调配方案与实际需求不匹配的问题，由此影响了铁路货运空车利用效率，增大了货运成本。基于此，有必要发明一种全新的面向随机需求的铁路货运空车调配的模型以及优化方法，以解决现有空车调配方法存在的上述问题。

发明内容

本发明旨在解决现实当中计算得到的空车调配方案与实际需求不匹配的技术问题，提供了一种面向随机需求的铁路货运空车调配的模型及方法。

本发明解决其技术问题采用的技术手段是：一种面向随机需求的铁路货运空车调配的模型，铁路货运空车调配涉及路网G，其中G=(V，A)，顶点集合V=(1,2……i) 表示各车站，边集A表示各车站之间的铁轨；铁路货运空车调配的目标函数是在满足路网里不同站点空车需求过程中铁路局获得的收益，空车调配过程中的约束条件为每个车站送出的空车总量不能超过本站点拥有的空车数量，即；

目标函数包括以下参数：

车站i初始时拥有的空车数量为；

对空车的需求为D=(,)，其中的每个分量是一个三元有序数组=(,,)，用来表示车站j的空车需求，其中：表示车站j预约的空车需求数量；表示车站j真实的空车需求数量，是一个随机变量；表示需求的运输里程数；

未满足的空车需求会受到惩罚，单位惩罚系数是；

当需求被满足时，单位车辆每公里的货运利润为；

调车场的单位空车平均调车成本为；

单位空车从车站i到车站j的走行成本为；

从车站i运送到车站j的空车数量为，也就是调入车站j的空车数量，其为决策变量；

从车站j运送到车站i的空车数量为，也就是调出车站j的空车数量；

以车站j作为需求站点，车站i作为供应站点为例，每个需求的收益由四部分构成：

第一部分是空车装货后将货物送达目的地所获得的总利润，这部分收益由总装车数量与运输里程决定，其中站点中的实际可用空车数等于调入空车数减去调出空车数再加上已有空车数，即表示为，实际可用空车数与真实的空车需求数量进行比较，取最小值即得到总装车数量，故总装车数量表示为；总装车数量乘以需求的运输历程数和单位车辆每公里的货运利润得到第一部分的总利润，即表示为；

第二部分是空车调配过程中在调车场调车所产生的花费，调出车站j的空车总数表示为，则与调车场的单位空车平均调车成本相乘得到空车调配过程中在调车场调车所产生的花费，即表示为；

第三部分是空车调配过程中空车在车站间走行所产生的花费，从车站j送到车站i的单位空车费用乘以空车数量即空车走行花费，表示为；对所有空车走行花费进行求和即得到总的空车走行成本，表示为；