列车运行图是用以表示列车在区间运行时分及在车站到发或通过时刻的技术文件,其编制是一项复杂的系统工程。随着我国路网的完善及运输需求的动态变化,列车运行图编制周期缩短、调整工作量增加。目前我国列车运行图编制以人工调整为主,其编制质量受编图人员工作水平影响,列车运行图编制质量评价方法是考核列车运行图编制人员工作水平的重要依据。列车运行图编制问题规模庞大,以人工调整为主的背景下,编图人员工作强度大且局限性明显,列车运行图编制优化是减轻编图人员工作负担、提高列车运行图编制自动化水平的重要途径。研究列车运行图编制质量评价及编制优化方法具有重要的理论和现实意义。列车运行线作为构成列车运行图的基本单元,其铺画、调整是列车运行图编制质量评价及编制优化的主体对象。本文以列车运行线为基本单元,提出列车运行线相对效率这一相对评价指标反映其质量;基于数据包络分析理论建模求解,以所得的各列车运行线相对效率提出列车运行图编制质量评价方法;通过实例验证说明列车运行图编制质量影响因素,据此给定各列车运行线始发时刻域以及全程停站时间总延长限制,基于时空网络构建整数规划模型对列车运行图进行编制优化;结合模型特点采用基于拉格朗日松弛的启发式算法求解,并考虑基于能力最大化的停站调整策略,对该方法进行了拓展。全文主要研究内容包括:1.列车运行图编制质量概念界定及影响因素研究。提出列车运行图编制的广义和狭义概念,根据列车运行图编制的狭义概念定义列车运行图编制质量,研究其影响因素。结合列车运行图编制质量评价特征说明现有指标难以满足列车运行图编制质量评价需要,提出了列车运行图编制质量评价指标应具备的基本特征,给出了列车运行图编制质量评价的步骤。2.列车运行图编制质量评价理论及方法。根据列车运行图编制质量评价指标特征,以列车运行线为基本单元,通过各列车运行线反馈技术指标与占用运输资源赋权比定义的列车运行线相对效率,作为评价列车运行图编制质量的核心指标。根据该指标构成,给出了各子指标的计算方法,考虑该指标特征,将列车运行图抽象为一类多输入多产出生产系统,将列车运行线相对效率的求解转化为一类生产系统生产单元效率评价问题,基于数据包络分析方法构建列车运行线相对效率求解模型并求解,根据列车运行线相对效率分布情况,提出基于数理统计和满意度理论的列车运行图编制质量评价方法,结合实例进行了验证。3.列车运行图编制优化模型及求解方法。给定各列车运行线一定的始发时刻可调整度以及全程总停时限制,以时空网络中的节点选择限制表示各类约束条件,将列车运行线的铺画转化为时空网络中的路径求解问题。基于上述时空网络构建列车运行图编制优化的整数规划模型,对其中难约束进行拉格朗日松弛处理以简化求解确定原问题上界,根据各节点拉格朗日罚数以启发式算法求解各列车运行线实际可行解,通过次梯度法对拉格朗日乘子进行更新,对列车运行图最优可行解进行迭代优化。4.考虑停站优化的列车运行图编制优化模型及求解方法。结合我国部分线路能力紧张的实际情况,提出通过取消部分停站的方式以增加列车运行线铺画数量、提高线路能力利用水平的策略。给定各列车一定的可取消停站集以及取消停站罚数,将取消停站的影响纳入列车运行线计算过程,构建考虑停站优化的列车运行图编制优化模型,基于拉格朗日松弛的启发式算法进行求解,结合实例进行了验证。