铁路机车,作为运输过程的主要驱动和核心资源,其运用效率的提高对于铁路货物运输的挖潜提效至关重要。在日常运输组织工作中,机车运用不仅要保证正常整备、检修计划的完成,还需要考虑应对计划变更的实时调整问题,这种情况在列车运行图发生阶段调整后,是一种常态,亟需一套能够快速、有效解决此类问题的科学措施和方法。这对机车周转与运用方案的编制提出了新的要求,对相关的模型适应性和算法精确性提出了新的挑战。本文将在这一方面作一些探索。本文从基本机车周转的理论基础出发,在总结日常运输组织过程中机车动态运用的影响因素的基础上,分析日计划机车动态运用流程;归纳调度实时调整下的机车运用特点,针对性地设计调度调整下的机车运用优化流程;提出计划日初始时刻的机车计划运用优化和发生干扰时的机车调整运用优化方法。主要内容如下:(1)铁路货运机车动态计划运用优化。机车的计划运用是调整运用的基础。鉴于日常运输中机车计划运用的动态性,本文将时空网络应用到模型的构建之中。首先,选择构建日计划机车运用连续型时空径路网络;其次,提出将日计划机车动态运用问题等价转化为机车在时空网络中的走行路径选择问题,从而构建了面向机车周转与运用全过程的动态计划运用优化模型;最后,针对模型的特点,设计了基于机车路径搜索的遗传模拟退火算法。(2)铁路货运机车实时调整运用优化。首先,针对列车运行图发生阶段调整这一特定情形,借鉴干扰管理理论思想,提出机车秩序熵的概念;其次,构建了基于机车秩序熵的机车调整运用优化模型;最后,设计了求解模型的遗传模拟退火算法。(3)模型与算法的有效性验证。通过设计算例并进行求解,获得了日计划机车动态运用方案;另外,分别针对列车晚点不可恢复、列车运行线增加以及列车停开等三种特定的列车运行图阶段调整情形下的机车调整运用设计了算例并求解,获得了不同调整情形下的机车调整运用方案。