張超 李建軍

【摘要】鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)的核心是保證出發(fā)列車按圖行車，加快車輛在站周轉(zhuǎn)和保證企業(yè)生產(chǎn)順利進(jìn)行，而機(jī)車調(diào)度是整個(gè)調(diào)度系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。本文以包神鐵路的機(jī)車調(diào)度為研究對(duì)象，利用蜂群優(yōu)化算法理論對(duì)其進(jìn)行建模，并設(shè)計(jì)相關(guān)優(yōu)化算法，最后通過(guò)搜集系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，對(duì)模型及算法進(jìn)行驗(yàn)證。

【關(guān)鍵詞】機(jī)車調(diào)度 鐵路調(diào)度 蜂群優(yōu)化算法

一、引言

包神鐵路現(xiàn)有的鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)不能滿足運(yùn)輸要求，急需要對(duì)現(xiàn)有鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。機(jī)車調(diào)度是鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，優(yōu)化包神鐵路的機(jī)車調(diào)度對(duì)調(diào)度指揮系統(tǒng)的優(yōu)化起到了事半功倍的作用。本文基于蜂群優(yōu)化算法，對(duì)包神鐵路機(jī)車調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)證了算法的可行性和有效性。

二、機(jī)車調(diào)度的數(shù)學(xué)模型

2.1 機(jī)車調(diào)度模型的參數(shù)描述

三、機(jī)車調(diào)度的蜂群優(yōu)化算法

3.1 蜂群優(yōu)化算法

人工蜂群算法（Bee Colony Algorithm）簡(jiǎn)稱ABC，是通過(guò)模擬蜂群采蜜行為而提出的一種新興的群智能優(yōu)化算法。具有參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單、魯棒性強(qiáng)和易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。在該算法中，人工蜂群根據(jù)分工模式被劃分為引領(lǐng)蜂、跟隨蜂和工作蜂三類，工作蜂負(fù)責(zé)在食物源采蜜并記憶蜂蜜信息，跟隨蜂在舞蹈區(qū)根據(jù)搖擺舞選擇食物源并采蜜，偵查蜂尋找新的蜜源。通過(guò)不同角色蜜蜂間的交流和轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)了蜜蜂采蜜的群體智能行為。

3.2 算法的實(shí)現(xiàn)步驟

在整個(gè)車站運(yùn)輸作業(yè)過(guò)程中，車站的列車解體作業(yè)、出發(fā)列車編組作業(yè)和取送作業(yè)等都是由機(jī)車牽引完成，在安排機(jī)車時(shí)，需要考慮車站進(jìn)路、牽出線的能力等因素，算法步驟如下所示：

四、實(shí)驗(yàn)與分析

在對(duì)包神鐵路的機(jī)車調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，主要是搜集包神鐵路中東勝站的作業(yè)數(shù)據(jù)，對(duì)所建立的模型及算法進(jìn)行試驗(yàn)分析，進(jìn)而判斷出所建立模型及算法的正確性。

蜂群算法的參數(shù)選擇：蜂群個(gè)數(shù)300，引領(lǐng)蜂個(gè)數(shù)300，跟隨蜂個(gè)數(shù)300，外部循環(huán)次數(shù)為100，內(nèi)部循環(huán)次數(shù)為50。按照上述模型及算法，得到最優(yōu)的機(jī)車運(yùn)用方案，如表1所示。

由結(jié)果可知，這種基于單目標(biāo)優(yōu)化的蜂群算法，對(duì)機(jī)車調(diào)度優(yōu)化非常有效。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)包神鐵路機(jī)車的作業(yè)特點(diǎn)，以機(jī)車在站停留時(shí)間最短為目標(biāo)，建立了機(jī)車調(diào)度的編制模型，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的改進(jìn)蜂群算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了蜂群優(yōu)化算法在解決此問(wèn)題上的有效性和優(yōu)越性。