基于多学科协同优化的铁路技术站作业计划整体编制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61603318
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0302.控制系统与应用
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Technical stations are important terminals in the railway freight transportation network. Their operational efficiency significantly impacts the efficiency and quality of the total railway freight transportation service. The daily activities of a technical station are organized by designing an operation plan, in which several both independent and interrelated complicated decisions have to be optimized simultaneously. The operation plan of technical stations is still manually designed by experienced scheduler till now. Meanwhile, previous works cannot adequately satisfy the practical operational requirements. Hence, it is urgent to develop theoretically rigorous and practically implementable optimization theories and methods to holistically design the operation plan of technical stations. Based on the multidisciplinary collaborative optimization theory, this project explores the inherent decomposable characteristics of the operation plan and decomposes it under different operational conditions consistently into three critical sub-problems including the railcar allocation problem, the route scheduling problem and the shunting scheduling problem. Firstly, we employ the two-stage flow shop scheduling theory to develop optimization approaches for the railcar allocation problem with strict loading conditions. Secondly, we utilize the job shop scheduling theory to develop optimization approaches for the route scheduling problem with time-space consistency constraints. Thirdly, we refer the fixed interval scheduling theory to develop optimization approaches for the shunting scheduling problem with assembly sequence requirements. Finally, we combine the solution approaches of the three critical sub-problems and utilize the multidisciplinary collaborative optimization theory to develop global optimization approaches for the holistic operation plan design problem. The output of the project can provide certain theoretical guidelines and technological supports for achieving the automated, intelligent and efficient management of the operations in technical stations.
技术站是铁路货物运输网络中的重要节点,其工作组织水平显著影响整个铁路货物运输的服务效率和质量。技术站的日常工作通过编制作业计划来组织,需同时解决多项既相对独立又相互联系的复杂决策。作业计划至今仍由车站调度员凭借经验编制,且既有研究不能完全满足实际运营的要求,亟待开发理论缜密且实际可用的作业计划整体优化编制理论与方法。本项目基于多学科协同优化理论,利用作业计划本质上的可分解性,将不同运营条件下的作业计划整体编制问题统一分解为配流、进路调度和调车调度子问题。运用两阶段流水车间调度理论开发考虑严格满轴条件的配流优化方法;利用作业车间调度理论开发具有时空一致性约束的进路调度优化方法;借鉴固定区间调度理论开发囊括编组顺序要求的调车调度优化方法;联合子问题优化方法,开发基于多学科协同优化的作业计划整体编制全局优化方法。研究结果可为实现技术站工作组织的自动化、智能化和高效化提供一定的理论依据和技术支持。

结项摘要

技术站是铁路货物运输网络中的重要节点,其工作组织水平显著影响整个铁路货物运输的服务效率和质量。技术站的日常工作通过编制作业计划来组织,需同时解决多项既相对独立又相互联系的复杂决策。本项目基于多学科协同优化理论,利用作业计划本质上的可分解性,将不同运营条件下的技术站作业计划整体编制问题统一分解为配流、进路调度和调车调度子问题。.首先研究了单向单解单编运营条件(1个改编系统、1台解体调机、1台编组调机)下的配流问题,构建了1个混合整数线性规划模型,分别设计了1个拉格朗日松弛算法、1个启发式算法和1个基于整数编码的遗传算法;将所提出方法拓展于解决了单向并解并编、双向并解并编运营条件下的更复杂配流问题;对于各类运营条件下的实际规模的例子,所提出方法均能在3 min内获得最优解或者近似最优解。.其次研究了不同类型到发车场在不同制式联锁系统下的进路调度问题,将该问题巧妙转换为1个一般性的约束指派问题,构建了0-1线性规划模型,讨论了模型的可拓展性,并设计了迭代算法以解决模型可能的不可行问题;对于实际规模的例子,所提出的通用进路调度算法可在1 min内获得最优解。.接着研究了具有站顺要求的简单编组调车问题(1列车列编顺为1列车列),设计了1类位串法,开发了1个两阶段迭代搜索算法;将所提出的位串法拓展来解决了更为复杂的将多列车列编顺为多列车列的批量编组调车问题;对于实际规模的简单和批量编组调车例子,位串法能在1 min内收敛。研究了考虑解编调车协调的调车线运用问题,构建了1个0-1线性规划模型,设计了1个两阶段分解算法,该算法能在1 min内将实际规模例子求解到最优。.最后,基于已提出的配流、进路调度和调车调度优化建模策略,构建了基于多学科协同优化的技术站作业计划整体编制全局优化框架。.项目研究成果可为提高技术站作业计划质量、实现技术站作业计划编制的自动化、智能化和高效化提供理论依据和决策支持。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(8)
专利数量(0)
城轨线路运营时段前车底空驶出场路径优化
  • DOI:
    10.3390/microorganisms9040857
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    铁道学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钟庆伟;赵军;文超;彭其渊
  • 通讯作者:
    彭其渊
铁路技术站进路调度问题优化研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    铁道学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵军;向江海;彭其渊
  • 通讯作者:
    彭其渊
城轨线路车底空驶出场路径与时刻表综合优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    铁道学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王典;赵军;钟庆伟;彭其渊
  • 通讯作者:
    彭其渊
考虑多交路多编组的城轨线路列车交路计划优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    铁道学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李正洋;赵军;彭其渊
  • 通讯作者:
    彭其渊
重载铁路装车端编组站重载列车组合优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    铁道学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王典;赵军;彭其渊;王翔
  • 通讯作者:
    王翔

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其他文献

Eu 3 + 掺杂 Zn S 纳米晶的制备及其表面修饰
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    稀土
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高俊芳;董江涛;赵军;雍胜利;刘兴旺
  • 通讯作者:
    刘兴旺
化疗对非小细胞肺癌患者EGFR突变检测的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Journal of Clinical Oncology
  • 影响因子:
    45.3
  • 作者:
    赵军;康晓征;安同彤;王洁
  • 通讯作者:
    王洁
全球质量守恒准均匀经纬网格三次样条函数变换准拉格朗日积分方案
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    高原气象
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    辜旭赞;赵军;唐永兰
  • 通讯作者:
    唐永兰
Boussinesq方程组的广义变分原理
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    曹小群;宋君强;张卫民;朱小谦;赵军
  • 通讯作者:
    赵军
一种VSAR地面目标估计和定位新方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    雷达科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵军;许稼;夏斌;杨健;彭应宁
  • 通讯作者:
    彭应宁

其他文献

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赵军的其他基金

基于模型预测控制的铁路编组站调度阶段计划动态编制理论方法研究
  • 批准号:
    52272325
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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