非常态下的大型客站咽喉利用与到发线分配优化研究是铁路大型客运站技术作业计划的难点问题,该问题考虑咽喉区作业进路以及列车进出站、停站的到发线分配等影响要素之间的相互耦合关系,具有约束条件复杂性和多目标等特点,是一类大规模的组合优化问题。实现非常态下的大型客站咽喉利用与到发线快速分配,可在客运站突发故障下快速安排列车进出站作业,影响着铁路大型客运站的运输组织生产效率和作业能力,也是铁路大型客运站调度指挥自动化的关键环节和理论难点。本文以通过式普通铁路大型客运站咽喉区与到发线为研究对象,以列车在咽喉区的进路布置与到发线耦合关系为研究重点,对铁路客运站咽喉利用与到发线分配优化问题进行了深入研究。论文主要内容包括:(1)常态下的咽喉利用与到发线分配优化模型与算法建立了常态下的铁路客站咽喉利用与到发线分配优化模型,并根据模型讨论了常用的求解算法。常态下的铁路客站咽喉利用与到发线分配优化问题考虑到咽喉区的通过能力,到发线的均衡使用,以及其他可扩展的目标函数等,将其建立成一个混合整数规划模型。由于优化目标的非线性特点,且问题具有NP-Hard性,问题不易被大多数商业软件直接求解(如IBM ILOGCPLEX),为此本章讨论了常用的智能求解算法,主要包括基于模拟退火算法、遗传算法的启发式算法。(2)基于列车非图定到发时刻的咽喉利用与到发线分配优化研究了列车非图定到发时刻下的铁路客站咽喉利用优化与到发线分配问题。首先,建立了列车非图定到发时刻下的咽喉利用与到发线分配优化模型,模型考虑到到发线占用时间最短与均衡使用性,满足列车、咽喉、到发线三者的耦合关系。分析并统计了一个计划阶段内的列车到、发站时刻的均值与方差,通过函数模拟的形式抽离出列车到、发站时刻表。此外,考虑到问题的NP-Hard性,设计了基于模拟退火算法的启发式算法求解以上模型。以宝鸡车站一个阶段计划内的咽喉利用与到发线分配问题为实例进行仿真验算,结果表明所建模型与算法的高效性。(3)晚点下考虑列车权重的咽喉利用与到发线分配优化研究了列车晚点情况下考虑列车权重的铁路客站咽喉利用与到发线分配优化。采用非线性混合整数规划建模方法建立列车晚点-权重的咽喉利用与到发线分配优化模型,模型重点考虑晚点列车和非晚点列车的权重及二次晚点问题,采用模拟退火算法对模型进行求解,以宝鸡车站为例,验证模型的有效性。(4)到发线异常下的咽喉利用与到发线分配优化研究了铁路客站到发线异常情况下的咽喉区利用优化问题,实时调整到发线使用方案,使之最大限度减少故障的影响。为表示到发线突发故障,引入了"虚拟列车"的概念,建立了到发线异常情况下的客站咽喉区利用优化模型,设计了基于遗传算法的启发式算法求解模型。此外,以宝鸡车站实例,通过数据分析验证了所建模型和算法的有效性。并对客运站到发线的故障数、故障的持续时间、客运站的接车能力三者的关系进行仿真,结果表明故障持续时间是较到发线故障数量更为敏感的影响因素。