【运输组织模式组合优化模型方案构建分析】3300字

运输组织模式组合优化模型方案构建分析综述目录TOC\o"1-3"\h\u20118运输组织模式组合优化模型方案构建分析综述 133981.1模型构建 1246001.1.1模型假设 1218091.1.2定义参数 178521.1.3构建目标函数 2132051.1.4约束条件 276111.1.5高铁快运组合模型 3117351.2案列分析 4302811.2.1节点选择 4177491.2.2数据准备 5263651.2.3参数取值 6322061.2.4模型求解 71.1模型构建高铁快运运输组织模式组合优化研究的是面对高速发展的快运市场，怎样将四种高铁快运货物运输模式组合起来，完成货运需求，科学的制定列车的开行方案。1.1.1模型假设（1）假设线路还有剩余的运能，可以满足各种运输模式下列车的运行（2）假设高速铁路车站可以进行货物作业，对车站中作业环节不进行讨论（3）对列车的空车回送不进行分析，不对列车间的相互开行和沿线车站进行分析，只考虑确定的站点。（4）对运行线上其他列车的影响和列车运行图的铺画方式暂时不作考虑。（5）对于成本方面只考虑运输费用和作业成本，对其他消费暂时不做分析。1.1.2定义参数模型中参数所代表的意义如下表1.1所示。表1.1模型参数表z运输营业者的收益Q节点m,n之间货物的运输量d节点m,n之间的距离α第y中运输方式的价格γ节点m,n之间y类列车开行的数量βy类运输模式下的成本Z托运人支出费用E货物单位时间价钱v列车运行速度t货物运输作业时间N节点m,n之间线路能力xy类运输模式列车运输的载重量Cy类列车的最大载重量z运输营业者的收益1.1.3构建目标函数（1）运输营业者的收益最高在货物运输过程中对于运输部门而言，要保证通它的收益最高。运输营业者的收益等于运输的收入减去运输的成本，运输的成本主要包括运行工具的使用成本和货物装卸作业成本，所以目标函数表达式为：max(2)货物托运人的支出最小。在铁路运输中托运人花费的总费用包括在交付货物时支付的费用和在运输过程中消耗的时间价值费用。所消耗的时间主要包括列车的运行时间和装卸作业过程中的等待时间。min1.1.4约束条件（1）运行线路能力约束我国高速铁路主要是为了旅客的运输而修建的，因此高速铁路对货物的运输受旅客运输和线路条件的约束，不能超出线路的运输能力。y(m,n=1,2,3,4,…;y=1,2,3,4)(2)取值唯一性限制经过前面的分析我们知道，高铁确认车每天只在凌晨开行一辆用来检测线路，所以γ(m,n=1,2,3,4,…)(3)满足货物运输量在进行高铁快运时，通过4种方式的运输组合开行要满足货物运输的需求，将货物运输到目的地，因此y=14γ(m,n=1,2,3,4,…；y=1,2,3,4)(4)货物运输载重量限制在用高铁进行货物运输时，运输的货物量不能超过列车的载重量，所以x(C=20,6,17,120；y=1,2,3,4)(5)运输组织方式的约束对于开行高铁货运专列它的货物运输量要大于动车组加挂车辆，动车组加挂车辆要大于客货共同运输，否则其他运输模式下的列车开行的意义不大，因此X(m,n=1,2,3,4,…)1.1.5高铁快运组合模型通过上述分析，构建出高铁快运组合模型如下所示：&max(m,n=1,2,3,4…；y=1,2,3,4)S.t:y1.2案列分析1.2.1节点选择由第二章的分析我们知道，快运行业主要在东部发达地区试行。因此，我们选择京广线作为我们研究组合开行模式的案例，京广客运专线是“八纵八横”铁路网中不可缺少的“一纵”，是世界上最长的运营线路。它的计划时速为350千米/小时，目前已经降到300千米/小时。2020年我国前快递业务量前17名的城市排名如下表1.2所示表1.2快递业务量城市排名表排名城市快递业务量（万件）1金华（义务）市901081.62广州市761578.13深圳市537243.14上海市336330.75杭州市300081.06北京市238221.37揭阳市234698.18东莞市211687.39苏州市210197.910泉州市171757.711成都市143222.912汕头市142129.213温州市135937.014宁波市115163.415石家庄市113498.216郑州市110046.517武汉市109899.2注：以上数据来自中国国家统计局官方网站[29]经过我们查阅资料发现，京广客运专线沿途大约有37个车站，下图1.2是它的铁路线路网络图。图1.2京广线路网络图通过对他们的快递业务量和经过的城市研究，我们可以将北京，郑州，武汉，广州作为我们研究的节点城市。1.2.2数据准备(1)查阅相关的资料，查出节点城市之间的距离OD表，如表1.3所示。表1.3京广节点城市距离表(单位：km)距离北京郑州武汉广州北京068912312256郑州68905291599武汉123152901070广州2256159910700(2)在计算列车的开行数量时，我们知道当日的货运量，通过查阅相关的资料，查出各个2020年城市每天大约的货运量。如表1.4所示。表1.42020年城市快递OD量表(t/d)城市北京郑州武汉广州北京045.5851.77110.31郑州39.24021.3229.52武汉57.3935.61028.76广州35.6176.8769.0001.2.3参数取值对于y的取值1、2、3、4所代表的运输组织模式分别是高铁确认车，客货共同运输，动车组加挂车辆，高铁货运专列。其中的各个参数的取值如下所示：(1)高铁确认车的运量根据第二章的计算得到他的取值为20t，通过查阅大量的文献得出高铁确认车的使用成本为1.5元/吨.千米。因为高铁确认车只有在检查线路时才开行一列，所以他的开行等待时间12h，其他的作业时间如装卸、分拣等设为1.5h，列车的运行速度为200km/h。它的运输定价为2.85元/吨公里。(2)对于客货共同运输而言，通过前面的分析得到它的载重量为6t。查阅相关的资料得到它的运输成本为0.115元吨/公里。它的开行等待时间为1小时，作业时间为1.1小时，列车运行速度为250km/h。运输定价为2.14元/吨公里。如果此运输模式下列车开行过多会增加停站时间，影响旅客运输，所以此模式下每天最多开7辆。(3)在进行动车组加挂车辆的运输模式载重量为17t,运输成本为1.25元吨/公里。该运输模式的等待时间为3h，作业时间为1.8h，运行速度为200km/h。运输定价为2.4元/吨公里。如果旅客过多就不能就挂车辆运输货物，因此开车开行数量限制在2辆。(4)用高铁货运专列运输货物时，他最多载重120t,运输成本为2.02元吨/公里，等待时间为1.2小时，作业时间为2h，运行速度为200km/h。运输定价为2.5元/吨公里。最终要求解当天每种运输模式下列车的开行数量，因此将运输成本的单位化为元/列公里。如下表1.5所示.表1.5各运输模式的运输成本(元/列公里)运输组织模式高铁确认车客货共同运输动车组加挂车辆高铁货运专列运输成本300.6921.25242.4（5）因为目标函数为多目标线性函数，因此我们采用目标函数加权的方法，化为一个目标函数。通过查阅资料[30]，给Z1的系数为0.6，Z1.2.4模型求解本文所建立的模型是线性规划模型，因此在计算各个运输组织模式列车的开行数量时，用lingo软件进行优化求解。根据第三章的分析我们已知，高铁确认车每天只开行一列，在进行计算时，假定这趟列车是由北京南开往广州南的。将相应的目标函数、约束条件和参数代入求解得到的结果如图5.3所示。图5.3求解结果界面通过上面的求解结果见面我们可以得知目标函数的结果是4367327元，图5.2中左侧从上往下依次所显示的是高铁确认车、客货共同运输、动车组加挂车辆、高铁货运专列四种运输模式在北京，郑州，武汉，广州四个城市间所开行的列车数量。因为前面的限制客货共同运输列车的数量都小于7辆，动车组加挂车辆都小于2辆。高铁快运运输模式组合开行的结果见表1.6所示。表1.6高铁快运运输组织模式组合优化结果表城市运输组织模式北京郑州武汉广州y=10111北京y=20777y=30012y=40001y=10011郑州y=27045y=30000y=40000y=10001武汉y=27605y=31000y=40000y=10000广州y=26770y=30220y=40100在表1.5中，y=1表示高铁确认车模式，y=2表示客货共同运输模式，y=3表示动车组加挂车辆，y=4表示高铁货运专列。=1\*GB2⑴从表1.5中我们可以看出首先每天开行一趟北京到广州的高铁确认车，因为是用来检查线路安全，所以没有必要在开行广州到上海的。=2\*GB2⑵根据表1.5中，首先在客货共同运输模式下运输货物，其中北京到郑州、武汉、广州各开行7列。郑州到北京、武汉、广州分别开行7列、4列、5列。武汉到北京、郑州、广州分别开行7列、6列、5列。广州到北京、郑州、武汉分别开行6列、7列、7列。因为两地之间来往货物量的不同，如北京到广州开行7列，广州到北京开行6列，他们之间没有成对开行。=3\*GB2⑶从表1.5中可以看车在动车组加挂车辆运输模式下列车的开行数量。北京到武汉、广州分别开行1列，2列。郑州到各地没有开行。武