本科毕业设计论文-重载货运通道与既有线的衔接问题研究

年12月北京交通大学毕业设计（论文）版权使用授权书PAGE41学士论文版权使用授权书本学士论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学士论文的规定。特授权北京交通大学可以将学士论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名指导教师签名签字日期2016年月日签字日期2016年月日北京交通大学毕业设计（论文）中文摘要中文摘要摘要：本文先是对现在的煤炭运输方式进行探讨，然后对山西陕西蒙西煤炭外运情况进行分析，之后运用Arcmap对我国现有货物运输路网进行研究，通过网络分析找出我国铁路路网的拓扑关系，找出来了各重要货物运输线路的衔接情况，用Visio画出来我国煤炭北通道的网络连接关系示意图，分析了我国铁路路网信息，包括枢纽位置，线路长度等。并通过Arcmap求解了普通货物运输的情况下的路径选择问题。建立了货物运输成本模型，将运输成本划分为可变成本和固定成本，并通过建立线性回归模型，在已知各个铁路线路不同车站之间运输价格的情况下，算出各个重载线路的固定成本和可变成本的距离系数。通过距离系数和可变成本，建立了以我国煤炭运输北通道为例的网络模型，在网络中，用虚拟线路代替重载运输线路与普通线路衔接处的成本。用虚拟线路的道路成本距离系数代替重载线路与非重载线路的衔接点处可变成本，用虚拟线路的固定成本代替重载线路与非重载线路的衔接点处固定成本，并通过图论理论对网络算例进行了求解，得出了在有重载运输方式的路网中路径的选择。关键词：重载通道；路径选择；组织运输北京交通大学毕业设计（论文）英文摘要ABSTRACTABSTRACT:Atfirst,thearticlediscussesthewayofcoaltransportation.ThenanalyzecoalsinotransstakestatusShanxiShanxiandthewestofNeimenggu.Atthesametime,thearticlediscussestherailwaynetworkbyArcmap.ThroughthenetworkanalysistofindoutthetopologicalrelationsofrailwaynetworkinChina,Findouttheconnectionoftheimportantcargotransportlines.UsingVisiotodrawthemapofthenetworkconnectionofthenorthchannelofourcountrycoal.Theinformationofrailwaynetworkinourcountryisanalyzed,includingthepositionoftherailwaynetwork,thelengthofthelineandsoon.AndthroughtheArcmaptosolvetheproblemofpathselectioninthecaseofordinarycargotransport.Themodeloffreighttransportationcostisestablishedbydividingthetransportationcostintovariablecostandfixedcost.Byestablishingthelinearregressionmodel,thefixedcostandvariablecostdistancecoefficientsofeachheavyloadlinearecalculatedinthecaseofthetransportpriceofeachrailwaylinebetweendifferentstations.Anetworkmodelisestablishedforthecaseofcoaltransportationinourcountrybymeansofdistancecoefficientandvariablecost.Inthenetwork,thevirtualcircuitisusedtoreplacethecostoftheconnectionbetweentheheavyloadtransportlineandthecommonline.Bythetheoryofgraphtheory,thenetworkcalculationexamplewassolved,andthechoiceofrouteintheroadnetworkwithheavyloadwasobtained.KEYWORDS：Overloadingchannel;Pathchoice;Organizetransportation北京交通大学毕业设计（论文）目录TOC\o"1-3"\h\u9279中文摘要 i17161ABSTRACT ii94311引言 1138541.1国外研究现状 1191121.2国内研究现状 1119321.3基本研究方法 2281511.4发展动向 3159881.5研究的内容意义 3288692铁路网络分析 5164232.1主要线路情况分析 5271193Arcmap铁路网络分析 710223.1Geodatabase数据模型简介 746233.2要素集数据 7112183.3几何网络模型 8185873.4铁路网络分析 8210503.4.1最近设施点分析

9314523.4.2OD成本矩阵分析 9164203.5Arcmap分析结果 10173273.5.1我国铁路路网衔接情况分析 10194813.5.2Arcmap中各个主要车站距离结果 1546504运输组织分析 1763344.1功能模式: 17221744.2理想条件下最优路径选择问题 17215894.2.1成本计算 17288244.2.2固定成本以及可变成本求解 20269534.2.3北通道实例分析 30117074.2.4

Arcmap分析结果 32204854.3在考虑重载运输通道时最优路径选择 34268054.3.1模型建立 34298694.3.2Floyd算法 3642544.3.3分析结果 36305754.3.4结果分析 38257255结论与展望 3811555.1主要工作与结论 38194025.2有待进一步研究的问题 3910525参考文献 3915393致谢 41北京交通大学毕业设计（论文）正文引言1.1国外研究现状在重载铁路方面，世界各国都有学者对此进行过研究，包括重载运输的技术研究，重载运输的组织方式研究，重载运输的影响研究，重载运输的吸引范围研究，重载运输的能力研究等。澳大利亚学者Marsden-Smedley总结了本国的重载运输电气机车的运用。南非学者VanDerMerweJ.H对南非的重载运输进行了系统的研究。欧洲学者Batisse和Francois对重载运输的影响进行了研究，主要是货源供给方面的影响进行了研究。Anon在调度指挥权与路网统一性方面，分析了沙特阿拉伯既有铁路的指挥方式和调度指挥权与路网的统一性并以之为背景，为了实现重载运输能力最大户运用，对其线路用途进行了分类，在他的研究中体现了先进的技术，应用了先进的方法。Carballo等人采用Arcmap地理信息系统，分析了墨西哥Tlaxcala运输通道的创建机理和政策变化之间的关系。AndreaRicci等人阐述了欧洲多式联运市场的现状，分析了不同运输方式对运输成本和运输价格产生的机理以及影响因素，在此基础上，通过外部成本和内部成本研究了货物运输边际成本的计算方法。Chapman等人从城市化进程、经济发展和运行体制等方面，深入研究了英国西米德兰兹-伦敦的运输通道，提出了具有大量基础设备设施的运输通道是一个复杂系统，分析了影响运输通道发展的关键因素，包括交通基础设备设施的能力、长短距离运输之间的冲突、城市之间运输的可达性、城市间竞争实力的均衡性等方面。Beuthe等人对比利时运输通道的研究，指出运输通道的外部成本因素主要受交通拥挤、交通噪音、交通事故和道路破损等方面的影响。Shinghal等人对印度NewDelhi-Mumbai货运通道进行研究，研究发现货运通道内部交通方式的服务频率对货运通道交通运输方式的选择具有重要的作用。Qiu等人依据代谢生态学的有关理论，提出了综合运输通道内部运量需求代谢的演化模型，研究出不同运输方式竞争与合作关系会制约运输量的增长，而且人均国内生产总值也会影响运输量的增长。Pctersen等人依据道路运输通道的特点，结合运输通道的实际情况，构建了道路运输通道建设的成本模型，验证了模型的有效性。orgSchonharting等人利用RAS-N方法，从RhineRuhr城市群都市圈一体化进程、交通可达性方面分析了该通道的发展进程，深入分析了通道的基础设施，从而确定了RhineRuhr通道的影响范围，提议从基础设施建设和政治体制层面重新规划RhineRuhr城市群。1.2国内研究现状赵闯，刘凯分析了货运量以及影响因素间的关系，提出了货运量预测的特点。在此基础上，建立了基于广义回归神经网络的货运量预测模型，并以我国2000年左右的货运量数据作为研究基础，通过外推预测分析方法，验证了基于广义回归神经网络方法用于有效预测货运量的实用性。，综合考虑各种复杂因素的费最短径路的运输方案却是客观存在的，且有其存在的合理性和必要性。蒲云论述了我国实行“网运分离”的可行性，在对比分离前后运价特点的基础上，提出“网运分离”后，路网公司、客运公司和货运公司系统的运价构成范围和相互清算思路；最后在分析作业成本法基础上，建立了“网运分离”条件下铁路运价模型。董艳华，荣朝和探讨了经济学中范围经济与规模经济的问题，对铁路范围经济与规模经济的成果进行详细研究。在分析了近期运输业范围经济与规模经济的基础上，从运输企业物流的角度，深入探讨了运输企业的范围经济与规模经济问题。荣朝和，高宏伟在对规模经济计量模型分析中，提出多指标引入的必要性，对多指标的引入和筛选等问题进行了分析与说明，归纳总结了运输业规模经济的一般计量方法，并指出此方法在实际应用中应该注意的问题。跨线流方面凌熙从运输企业角度出发，概述了高速列车跨线流的优劣，具体分析了高速列车跨线流的优势以及开行范围。在此基础上，从理论的角度研究了高速列车跨线流经济距离的数学模型和算法，通过分析案例验证了算法的实用性与可靠性。褚岩以京九线、京广线及焦柳线构成的南北大通道为研究背景，从通道内的货物运输及能力现状入手，结合车流组织基本理论和方法，对通道内既有平行线路的合理分工和车流径路优化进行深入分析，构建南北通道车流径路优化模型并设计算法，提出焦柳线、京广线和京九线车流的调整策略。运营管理方面刘田明，刘天善在我国铁路发展和改革的背景下，全面介绍朔黄铁路的发展历程、建设情况和运营概况，然后系统的研究了朔黄铁路建设和运营管理模式的创新内容，最后总结了朔黄铁路建设与运营管理模式的研究成果与创新内容，为我国合资铁路的发展提供借鉴。马建义，许红根据地方铁路建设的管理经验，分析了我国地方铁路各种运营管理模式及其优缺点，以拟建的赤大白地方铁路为例，提出了地方铁路运营管理模式方案的选择建议。王伟力以温州市市域铁路为例，系统研究了国铁与市域铁路之间互联互通存在的技术问题.1.3基本研究方法图1研究脉络1.4发展动向我国煤炭资源西多东少、北多南少，晋陕蒙宁甘新是我国煤炭供应的主要地区，煤炭资源占我国煤炭总储量的80%以上。按照我国煤炭“控制东部、稳定中部、发展西部”的开发总布局和“调整结构、控制总量、保障供给”的原则，近年来，我国煤炭生产重心正逐渐向西移动，煤炭生产的增长主要来源于内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、新疆等地区。根据《煤炭物流发展规划（2013-2020）》和《能源发展战略行动计划（2014-2020）》，我国重点建设的晋北、晋中、晋东、神东、陕北、黄陇、宁东、鲁西、两淮、云贵、冀中、河南、内蒙古东部、新疆等14个亿吨级大型煤炭基地，大部分位于晋陕蒙宁等西部地区。2013年14个煤炭基地煤炭产量完成33.6亿吨，占全国煤炭产量的91.3%，比2003年启动建设时增加20亿吨，已成我国煤炭供应的主体。按照上述计划于规划，2020年14个煤炭基地产量将占全国的95%。未来，在我国煤炭需求总体增长趋势和外贸进口煤炭持续高位运行的情况下，我国煤炭重要调出区也将逐步西移。其中，结合晋陕蒙宁四省区煤炭工业发展规划，预测2015年、2020年晋陕蒙宁煤炭产量将达到26亿吨和30亿吨，在全国煤炭生产中的比重分别上升66.7%和69.8%；其中调出量将分别达15.8亿吨和17.2亿吨，主要调往华东、京津冀、中南和东北地区，少量调往川渝地区。在我国煤炭总体消费增速放缓的形势下，随着我国区域发展战略和主体功能区的落实和推进，我国区域煤炭消费和调入增长格局将有所变化。我国华东与华南沿海7省市是我国经济最发达、人口最为密集的区域，煤炭资源贫乏、消费量大，是我国煤炭海铁联运最核心的调入区域。尽管区域煤炭消费量从2000年的2.91亿吨增加到2013年的8.71亿吨，但近年来，煤炭消费量增长总体趋缓，“十一五”煤炭消费量年均增长7.5%，“十二五”前两年为5.7%。未来，随着华东、华南沿海地区经济发展方式的转变和经济结构的调整，以及环境容量的限制和特高压技术的发展，该地区很大程度上缩减对煤炭的需求量。《大气污染防治行动计划（2013年）》和《能源发展战略行动计划（2014年-2020年）》也明确指出要控制该地区煤炭消费总量，到2020年长三角和珠三角地区煤炭消费总量负增长。因此，未来华东、华南沿海省市煤炭调运需求增长空间有限，预测2020年煤炭消费总量为9.69亿吨，2030年为9.27亿吨，煤炭调入格局基本稳定。1.5研究的内容意义本文研究内容主要为我国重载通道规划及建设情况，包括东西向的重载通道及衔接既有铁路和南北向的重载通道及衔接既有线路。我国煤炭运输市场研究，包括煤炭发展规划，煤炭供应地区分析，煤炭需求地区分析，煤炭运输产销平衡分析，简要分析各运输方式在煤炭运输市场中的份额。基于铁路网的煤炭货流合理路径研究，包括铁路规模经济与重载运输通道理论，铁路网络配流理论，基于重载通道的煤炭货流径路选择技术。实现重载通道与既有路网互联互通的运营管理技术研究，主要包括重载通道与既有路网互联互通的运输组织技术。同时本论文研究的既有路网与重在货运通道的衔接问题的解决将带来很大的社会经济效益，主要表现为

降低运输成本。当前既有系统运力资源紧张，导致煤炭运输呈现供不应求的局面，运输费用居高不下；引起煤炭运输转至公路，运量减少、客户流失。这种运输现象的出现，在增加成本的同时，也浪费了社会资源。规划通道的建设，将成为既有系统的补充，与既有系统形成完整的“北煤南运”运输体系，减缓运能紧张和公路外运的情况，降低运输成本，增加社会经济效益。

节省运输时间。当前“北煤南运”主要通过铁水联运进行输送，由于铁路输送能力以及港口堆存、装船能力问题，导致港口普遍存在压船现象，进一步延长了煤炭运送时间。规划通道的建设，在减轻运输压力的同时，将减少“北煤南运”经铁水联运的运量，简化运输程序，缩短运输时间，提高煤炭输送效率，增加社会经济效益。

保证煤炭运输安全。长期以来，为保证国民社会经济发展的顺利进行，既有煤炭运输系统的大秦铁路、朔黄铁路等线路一直处于超负荷运载状态，运输能力缺乏弹性，导致一旦某条线路出现问题，将对国民经济发展带来严重影响。规划通道的建设，作为既有煤炭运输系统的补充，将为煤炭运输安全方面提供强有力的保证，保证社会经济发展稳步前进。

改善环境。铁路运输的经济特点决定了长距离大运量货物运输最合理的。2铁路网络分析山西陕西蒙西地区的煤炭外运主要包括两大部分，即南北方向的四条纵向线——焦柳线，京九线，京广线，包西线。在东西方向的三条重载通道——北通道，中通道，南通道，其中北通路包括大秦线,朔黄线,丰沙线,集通线和集通线。中通路包括石太线,石德线,邯长线,胶济线和太焦线,南通路包括陇海线，新焦线，兖石线，西康线和，四纵三横即为我国三西煤炭外运的主要骨架，和一些既有线路共同组成了我国线网的主要脉络。2.1主要线路情况分析表1主要货运线路连接情况线路长度起始地终止地铁路类别沿途主要城市焦柳线1639km河南焦作广西柳州石门县北以北为复线以南单线焦作济源洛阳汝州平顶山南阳邓州襄阳荆门宜昌荆州常德张家界吉首怀化柳州京九线2552km北京香港双线电气化铁路北京衡水聊城菏泽商丘亳州阜阳麻城武穴九江南昌吉安赣州河源惠州东莞深圳香港京广线2324km北京广东双线电气化铁路北京保定石家庄邢台邯郸安阳鹤壁新乡郑州许昌漯河驻马店信阳孝感武汉咸宁岳阳长沙株洲衡阳郴州韶关广州包西线800km内蒙古包头西安张桥双线电气化铁路包头鄂尔多斯榆林延安西安大秦线653km山西大同秦皇岛双线电气化铁路山西河北北京天津朔黄线600km山西朔州秦皇岛双线电气化铁路神木朔州神池原平黄骅港丰沙线121km北京丰台河北沙县双线电气化铁路北京怀来沙县集通线944km内蒙古集宁内蒙古通辽双线电气化铁路察哈尔右翼后旗商都县化德县镶黄旗正镶白旗正蓝旗克什克腾旗林西县巴林右旗巴林左旗阿鲁科尔沁旗开鲁县表1主要货运线路连接情况（续）集通线944km集通乌兰察布市双线电气化铁路通辽林西集通石太线243km石家庄太原双线电气化铁路石家庄、井陉县、平定县、阳泉市、寿阳县、晋中市、太原市。石德线181km石家庄德州双线电气化铁路石家庄衡水德州邯长线221km邯郸长沙悬钟站以东为双线，以西为单线武安、涉县、山西省黎城、潞城胶济线393km青岛济州岛双线电气化铁路青岛济南潍坊济州岛太焦线398km太原河南焦作北太焦为单线非电气化铁路，南太焦为复线电气化铁路。晋中长治晋城焦作太原陇海线1759km甘肃兰州江苏连云港双线电气化铁路徐州

商丘

郑州

洛阳

西安

宝鸡

2.2煤炭供给地分析表2我国主要产煤地鄂尔多斯市63119忻州市6397淮北市3084榆林市37850毕节市6198黔西南自治区2930朔州市20847阳泉市6156郑州市2822长治市11897银川市6040唐山市2676吕梁市11806淮南市5470赤峰市2669大同市11665通辽市5201平凉市2390锡林郭勒盟11501延安市4438邯郸市2235晋中市9105昌吉市4325阜阳市1082呼伦贝尔市8698咸阳市4282铜川市1064晋城市8611太原市3658包头市2041济宁市8219乌海市3412徐州市2019临汾市7197平顶山市3320阿克苏地区1903六盘水市6769哈密地区3311曲靖市1877渭南市1837阜新市1333张家口市1828双鸭山市1276鸡西市1815阿拉善盟1266商丘市1805嘴山市1186郴州市1785许昌市1182表2我国主要产煤地（续）泰安市1778乌鲁木齐市1170枣庄市1714遵义市1159娄底市1567三门峡市1150宿州市1504铁岭市1117菏泽市1476白银市1107七台河市1457吐鲁番地区1063海西自治区1387邢台市1062鹤岗市1367沈阳市1056从表2中可以看出，我国煤炭生产地主要集中在山西，山西，蒙西地区，全国产煤量超过千万吨的65个县和地区中，有40个分布在三西地区。三西地区的煤炭产量达到264833万吨，而其他地区的煤炭产出不过81388万吨。（以上数据仅统计了我国产煤量超过1000万吨的地区）3.Arcmap铁路网络分析铁路系统网络拓扑分析主要是处理铁路沿线资源信息的变化，形成新的网络接点，在网络发生变更的时候进行网络重构，为网络的各种应用奠定基础。铁路网络与地理信息密切相关，并且结构复杂，给管理上带来了很多不便。随着Arcmap技术的发展和完善，正越来越多地应用于铁路Arcmap中。3.1Geodatabase数据模型简介Geodatabase数据模型是处理各个对象，建立对象之间拓扑关系的数据模型。并能对对象约束和流量叠加进行描述的数据模型。Geodatabase将矢量数据分为四种分别是关系类以及要素集，表格对象和特征聚类。其中要素集包含空间实体和非空间实体以及他们之间的的联系等数据。几何网络工具和拓扑工具可以实现各要素之间拓扑关系的研究。3.2要素集数据将几个相同坐标系下建立的要素放在同一组数据中，那么这组数据就叫做这几个要素的数据集，在本论文中要解决我国铁路网络的拓扑关系，必须将所有数据建立在同一个坐标系下，所以要放到同一个数据集里，所以必须在要素集内部进行。由于既有铁路网络以及重载通道网络和各个衔接点之间的位置错综复杂。要表现出这种复杂的拓扑关系，需要建立要素集模型，在模型中用几何网络描述线拓扑关系，用点要素来描述铁路上的各个站点以及衔接点。通过这个铁路线路模型来进一步研究我国重载通道与既有线路研究问题中的组织问题。3.3几何网络模型几何网络是研究各种网络问题例如交通网络，电路网络，流量网络二提出的模型，几何网络可以描述网络中各个节点的位置分布，线路的连接情况等复杂问题。运用几何网络可以使我们的分析简化，表达出各个车站以及衔接点的信息。ArcArcmap可以实现建立简单网络和复杂网络，对两种网络进行分析，这种分析更快捷更方便，可以解决更为复杂的问题。Geodatabase可以对铁路重载通道与既有线路网络建立几何网络模型和逻辑网络模型两种模型。两种模型相互对应，从元素集合体现出逻辑网络，从要素集合体现出几何网络，关系如图所示：图2Geodatabase网络关系逻辑网络会随着几何网络的变化而变化，这就为我们的线路的修改的研究提供了方便。几何网络模型体现的是衔接点和线路的连接，我们可以自动制定连接规则，比如大秦线可以通过迁安北和曹唐线连接，但是大秦线和京包线虽然有交叉但是不可以连接。网络要素是用来描述重载通道和既有线和铁路衔接点和重要站点的要素模型，在本论文中铁路几何网络就是由各个重载通道以及和他们连接的已有线路，重点车站等网络要素组成的。Geodatabase中可以建立的网络要素类型有四种分别为简单，复杂点要素和简单，复杂线要素，可以将这四种要素放在同一个网络要素中，这四种要素组成了同一个网络要素。用网络要素来描述铁路网络中的拓扑关系。简单边要素来表示铁路系统中的铁路线路，简单点要素表示铁路网络中的车站，复杂边要素表示铁路网络中依次连接的线路，如用复杂边要素表示由神朔，朔黄铁路组成的神黄铁路，用复杂点要素表示复杂的煤炭产出区。在重载通道既有线路组成的网络中即使是一条线路，如果其技术标准不同，我们将会为将看成是若多条线路，如大准铁路。对于这样的情况我们就要用复杂边要素来表示。3.4铁路网络分析网络分析是Arcmap空间分析的重要功能，此本论文所需要的分析功能主要涉及道路网络分析里的最佳路径分析,即找出我国主要煤炭通道网络里面的最短路径；拓扑关系分析即找出我国铁路线路之间的衔接关系。3.4.1最近设施点分析

生成网络数据集添加“中国铁路运营线路图”，创建“线元素”之后以运营图为模板描绘出我国主要货运线路。然后新建要素数据集，将画出的货运线路网路文件导入新的要素数据集，再生成网络数据集。网络数据集非常适合于铁路运输网络。网络数据集包含了简单要素和转弯要素，并且存储了源要素的连通性。使用网络分析扩展模块执行分析的是网络数据集。Arcmap中的连通性表示为即使是相交的两条线路，也不能相互识别；线要素上的点要素也不能识别任何的线。而网络数据集则会对重合的源要素可以有进一步的处理以识别哪些要素是联通的。这样无需将道路连接到一起，就可以构建中转地点。只有这样才能在执行网络分析时，找到正确的路径。

创建路径分析图层在网络分析工具栏上点击下拉菜单,然后点击新建路径菜单项。网络分析窗口中会出现一个空的列表,里面有停靠点,路径,路障等相关信息.同时,在图层列表面板上添加了新建的一个路径分析图层组合.网络分析图层的作用是存储分析数据的输入、属性和结果。网络分析图层的某些属性可以根据路网条件，煤炭运量自我定义。由于网络分析是针对网络数据集的，所以要建立网络分析图层必须要有网络数据集并使之与网络分析图层绑定。添加停靠点在网络分析窗口中点选停靠点(0),在网络分析工具栏上点击“新建网络位置”工具，在地图的各个主要运煤节点上点击以定义新的停靠点，程序将在铁路重载运输网络上自动的计算并得到一个距离给定位置最近的停靠点。生成最优路径在本例中，路网衔接点即为设施点，而煤炭产地则为事件点。NetworkAnalyst

支持同时执行多个最近设施点分析。这就为我们同时寻找煤炭集结地点提供了可能。运行结果：在本例中主要以3.4.2OD成本矩阵分析创建OD成本矩阵在网络分析工具栏上点击“建立OD成本矩阵”在网络分析窗口中可以点击“起始位置”“目的地”“路线”和“路障”等按钮来分别创建起始位置，目的地，路障。生成OD成本矩阵OD成本矩阵的功能是求多起点到多终点之间相互连通成本，通过OD成本矩阵可以在我们建立的铁路路网中找出有多处煤炭产出地到煤炭需求地的最小成本，在此成本中不考虑线路容量。3.5Arcmap分析结果通过Arcmap的网络分析功能，可以实现对铁路网络的拓扑关系的分析，找出各个铁路线路之间的关系，以及各个车站之间的联通关系。通过visio整理，我国煤炭运输北通道里各个线路的连接情况如图所示图3北通道网络关系图3.5.1我国铁路路网衔接情况分析大秦铁路是中国北部653公里铁路煤炭运输。它的名字来源于它的两个终端城市,大同在山西省煤矿中心、秦皇岛河北渤海。铁路也经过北京和天津的城市，电气双轨道线，是煤炭在山西生产移动主要渠道。主要运输从陕西和内蒙古至我国最大的煤炭港口秦皇岛的货物,并与秦皇岛，煤炭运往我国南方和亚洲其他国家。衔接线路车站衔接线路韩家岭站北同蒲线西韩家岭线路所大同枢纽云连线云冈支线湖东站湖大线，大准线茶高联络线京承线大段联络线京秦线蓟县西站津蓟线柳村南站秦皇岛港表3大秦线连接线路丰沙铁路连接了北京丰台和河北沙城，全长106千米。与其它铁路线的连接情况车站衔接线路北京站京包铁路、京沪铁路、京承铁路、京广铁路、京哈铁路、京九铁路、京通铁路、京原铁路、京秦铁路大同站同蒲铁路集宁站集二铁路、集通铁路包头站包神铁路、包西铁路、包兰铁路表4丰沙线连接线路包兰铁路连接了内蒙古包头和甘肃兰州，全长990千米是华北通往西北的主要铁路干线之一。沿途经过包头市，巴彦淖尔市鄂尔多斯市，乌海市，石嘴山市，银川市，吴忠市，中卫市，白银市，兰州市。与其它铁路线的连接情况表5包兰线连接线路车站衔接线路兰州站陇海铁路包头站京包铁路、包神铁路、包西铁路干塘站干武联络线京哈铁路连接了北京和黑龙江哈尔滨，途径河北、天津、辽宁、吉林、黑龙江等四省二市。全长1388公里。共有车站171个。与其它铁路线的连接情况车站衔接线路北京站京包铁路、京沪铁路、京承铁路、京广铁路、京哈铁路、京九铁路、京通铁路、京原铁路、京秦铁路坨子头站站京秦铁路沈阳站京沈铁路、沈吉铁路、沈丹铁路四平站平齐铁路和四梅铁路长春站长白铁路、长图铁路哈尔滨站滨洲铁路、滨绥铁路、滨北铁路、拉滨铁路表6京哈线连接线路京通铁路南起北京，北至通辽，全长804千米，共有车站92个。是一条沟通华中与蒙西的铁路干线。在铁路枢纽中起到了联系华北和东北、沟通内蒙古东、西部的重要作用。与其它铁路线的连接情况表7京通线连接线路车站衔接线路北京站京包铁路、京沪铁路、京承铁路、京广铁路、京哈铁路、京九铁路、京原铁路。赤峰站赤大白铁路赤峰站赤大白铁路通辽北站通霍铁路、大郑通铁路、通让铁路、四通铁路集通铁路自内蒙古集宁的贲红车站至通辽，全长995千米。该线是国家铁路网规划中的一条长大干线，既可承担自治区西部的煤炭外运，又能基本解决自治区东部地区和吉林省缺煤问题。与其它铁路线的连接情况表8集通线连接线路车站衔接线路贲红站集二铁路赤峰站赤大白铁路通辽北站通霍铁路胶州−新沂铁路是一条南北方向铁路连接城市包括山东省胶州和江苏省新沂,线长306.6公里，建于2001年到2003年。线路经过的主要城镇和城市包括胶州,高密,诸城,五莲,郯城和山东临沂、江苏欣怡。与其它铁路线的连接情况车站衔接线路胶州站胶济铁路长兴站新长铁路表9胶新线连接线路京广铁路是我国一条主要干线铁路,在北方连接北京，南方连接广州。此线路为双轨电气化线路总长度为2324公里,横跨五个省份，穿过这五个省份的省会城市,即:石家庄(河北)、郑州(河南)、武汉(湖北省)、长沙(湖南)、广州(广东)经过过中国北部,中部和南部。线的两个终端站是北京西站和广州火车站。与其它铁路的连接车站衔接线路北京站京山铁路、丰沙铁路、京九铁路、京原铁路石家庄站站石太铁路、石德铁路邯郸站邯长铁路、邯济铁路路新乡站新焦铁路、新石铁路郑州站陇海铁路、孟宝铁路漯河站漯阜铁路信阳站宁西铁路横店站横麻铁路武汉汉丹铁路、武九铁路长沙石长铁路株洲湘黔铁路、浙赣铁路衡阳湘桂铁路广州广三铁路、广九铁路、广茂铁路表10京广线连接线路焦柳铁路是中国一条从河南焦作通往广西柳州南站的铁路，于1978年建成，全长运营里程1645千米。焦柳铁路同京广铁路平行，是纵贯中国南北的第二条重要铁路干线。与其它铁路的连接表11焦柳线连接线路车站衔接线路月山站太焦铁路洛阳站陇海铁路襄樊站襄渝铁路柳州南站湘桂铁路、黔桂铁路石德铁路西起河北省石家庄市，东至山东德州市，途经藁城、晋州、辛集、深州、衡水等市县，线路全长181.9正线公里，石德铁路既是晋煤外运的主要通道之一，也是沟通石太线、京广线、京九线、京沪线的重要干线。与其它铁路的连接表12石德线连接线路车站衔接线路石家庄站京广铁路和石太铁路德州站京沪铁路陇海铁路是中国一条从江苏连云港通往甘肃兰州的铁路，全长1735千米。陇海铁路是贯穿中国东、中、西部最主要的铁路干线是中国长江以北东西交通大动脉。全长1759公里。与其它铁路线的连接情况车站衔接线路兰州站兰新线、兰青线和包兰线宝鸡宝成铁路、正在修建的宝中（卫）铁路西安西侯线、西延线、西康铁路潼关南同蒲铁路洛阳焦枝铁路郑州京广线商丘京九铁路徐州津沪线表13陇海线连接线路3.5.2Arcmap中各个主要车站距离结果表14主要枢纽间路线里程车站距离（单位公里）包头呼和浩特165集宁南张家口170孔家庄包头615孔家庄北京217唐山北北京151曹妃甸迁安北213滦县京唐港76北京承德256北京段甲岭66段甲岭哈尔滨1183表14主要枢纽间路线里程（续）茶坞大同342茶坞秦皇岛311大同东北京377大同东包头455大同东大同5周家湾北京984广州周家湾1310巴图塔包头154神木西包头200西安神木西650神木延安381西安神木707神池大同166神池太原189原平大同231原平太原124原平北京444朔州大同129朔州太原226韩家岭大同19湖东大同37蓟县西秦皇岛232天津蓟县西92滦县北京208滦县唐山71黄骅南黄骅港46天津黄骅南1014运输组织分析4.1功能模式:依据铁路重载通道路网中其他线路衔接的情况,将其分为全封闭模式、半封闭模式和全开放模式。

4.1.1全封闭模式重载铁路在路网中不与任何其他线路衔接，具有独立性，只进行点到点的运输。

4.1.2全开放模式重载铁路全开放模式重载铁路是指在重载线路处有多处枢纽与普通线路相连接，运行的主要是整列式重载列车，这种运输方式能充分运用铁路能力，普通线路的列车在枢纽处改变成重载列车，在重载通道上运输到达另一枢纽之后解编成普通列车。

4.1.3半封闭模式重载铁路相对于全开放模式重载铁路，这种铁路有一定的相似性，是在重载通道的两端进行改编和解编作业的，相对于全开放模式重载铁路具有独立性。相对于全封闭模式重载铁路具有灵活性。

4.2理想条件下最优路径选择问题车流径路是指车辆从始发站输送至终到站所经过的路线。目前，我国车流径路可分为三类最短径路、特定径路和迂回径路。一般情况下，车辆都按最短径路进行输送。最短径路是指路网上两个车站之间里程最短、运价最低或者运输时间最短的径路。4.2.1成本计算铁路运输成本由3部分构成固定设施成本、移动设施成本和运营成本。固定设施成本主要指轨道、车站和编组场。固定运输设施的投资是一种沉没成本，因为一旦建成这些设施，一般不会再次移动，而且在一定程度上也不会有其他的用途。固定运输设施除了刚开始的投资建设，还有设施在使用寿命期限内所需的维修和养护，因此固定设施成本也包括了维修、养护等相关的使用成本。移动设备拥有成本主要指机车车辆和货车车辆。所有各种运载工具都有自己的使用寿命，运载工具的价值在其使用期内会逐渐转化为运载成本，因此使用寿命决定着运载工具的折旧过程。这种折旧转移成本也属于移动设备拥有成本。运营成本在运营成本中，有两类是直接与铁路运输量相关的可变成本，一类是直接运营人员的工资，另一类是运输工具消耗的燃料。运输工作量越大，这些直接的运营成本也会越大。规模经济是铁路行业的基本经济现象。铁路规模经济是指随着铁路运输规模的增大，单位运价降低的经济现象。铁路运输中的规模经济问题主要是机车的牵引力、功率的大小与线路上的行车密度。在货源充足的情况下，大牵引力机车之所以比小牵引力机车的营运成本低，一方面原因是机车造价并非与牵引力等比例增加，因而大牵引力机车分摊到单位货物上的设备成本要小于小牵引力机车；另一方面原因是每吨公里货物所分摊的各项成本而言，运量大的列车会低于运量小的列车。因此，铁路实现有粗放经营向集约经营转变的重大举措就是开行长、大列车，实现货物运输重载化。半封闭模式重载铁路成本计算。有煤Q万吨在煤炭产出地点出发到达煤炭需求地点假设在供需平衡。站具有编发重载列车的各种设备设施和能力，是集疏运系统中的第一编组站。站有解体重载列车的设备设施和能力，是集疏运系统中的最后编组站。运输成本=×作业量+固定成本……（1）可变成本包括时间成本，距离成本以及装货量成本。设车站发生的时间可变成本为………………………（2） 为装车效率，货运量成本为(q)，固定成本为。在通道发生的可变成本为…………………（3）其中为单位货物的可变成本，通道固定成本为。设车站发生的时间可变成本为……………………（4） 为卸车效率，货运量成本为(q)，固定成本为。和之间普通线路的可变成本…………………（5）其中为单位货物的可变成本，通道固定成本为。和C之间普通线路的可变成本…………………（6）其中为单位货物的可变成本，通道固定成本为。B车站发生的时间可变成本为……………………（7） 为改编效率，改编量成本为(q)，固定成本为。C车站发生的时间可变成本为……………………（8） 为改编效率，改编量成本为(q)，固定成本为。则运输成本=dt+(q)++++dt+(q)++++++dt+(q)++dt+(q)+……………………（9）4.2.2固定成本以及可变成本求解在某条固定的线路上，可以认为一切固定成本的总和为=a，一切可变成本的总和可变成本=b。a,b两个变量可以根据线性回归方程求解。线性回归直线模型（1）确定研究对象。（2）用excel画出运价里程散点图（3）由经验确定回归方程的类型（4）估计回归方程中的参数。（5）得出结果后分析残差图是否有异常，如果存在异常，则检查数据是否有误，或模型是否合适等。…………………（10）其中a为各铁路线路固定成本；b各铁路线路可变成本；e称为随机误差。大秦线表15大秦线沿途费用发到站大同至大同县发到站大同至阳原发到站大同至化稍营铁路里程62铁路里程108铁路里程151费用名称费用数值费用名称费用数值费用名称费用数值铁路运费1473.5运费1840.6铁路运费2183.9表15大秦线沿途费用（续）发站装卸费873.6发站装卸费873.6发站装卸费873.6到站卸车费873.6到站卸车费873.6到站卸车费873.6发到站大同至涿鹿发到站大同至延庆北发到站大同至茶坞铁路里程205铁路里程285铁路里程349费用名称费用数值费用名称费用数值费用名称费用数值铁路运费2615铁路运费3253.6铁路运费3764.5发站装卸费873.6发站装卸费873.6发站装卸费873.6到站卸车费873.6到站卸车费873.6到站卸车费873.6发到站大同至蓟县西发到站大同至迁西发到站大同至迁安北铁路里程429铁路里程530铁路里程577费用名称费用数值费用名称费用数值费用名称费用数值铁路运费4403.2铁路运费5209.5铁路运费5584.7发站装卸费873.6发站装卸费873.6发站装卸费873.6到站卸车费873.6到站卸车费873.6到站卸车费873.6发到站大同至柳村南铁路里程674费用名称费用数值铁路运费6359发站装卸费873.6到站卸车费873.6表16大秦线里程-运价大同至大同县大同至阳原大同至化稍营大同至涿鹿大同至延庆北大同至茶坞大同至蓟县西大同至迁西大同至迁安北表16大秦线里程-运价（续）里程62108151205285349429530577运输费用3220.73587.83931.14362.25000.85511.76150.46956.77331.9==2725.7………………（11）=×+=7.983………………………（12）线性回归方程为y=7.983x+2725.7……………………（13）张唐铁路表17张唐线沿途费用发到站大同东至阳高发到站大同东至天镇发到站大同东至曹妃甸铁路里程52铁路里程81铁路里程686费用名称费用数值费用名称费用数值费用名称费用数值铁路运费2372.1铁路运费2603.6铁路运费6710.4发站装卸费873.6发站装卸费873.6发站装卸费873.6到站卸车费873.6到站卸车费873.6到站卸车费873.6发到站大同东至孔家庄发到站大同东至龙门发到站大同东至赤城铁路里程160铁路里程249铁路里程269费用名称费用数值费用名称费用数值费用名称费用数值铁路运费2255.8铁路运费3095.1铁路运费3283.7发站装卸费873.6发站装卸费873.6发站装卸费873.6到站卸车费825.6到站卸车费806.4到站卸车费806.4发到站大同东至杨木栅子发到站大同东至丰宁发到站大同东至滦平东铁路里程319铁路里程349铁路里程420表17张唐线沿途费用（续）费用名称费用数值费用名称费用数值费用名称费用数值铁路运费3755.2铁路运费4038.2铁路运费4707.8发站装卸费873.6发站装卸费873.6发站装卸费873.6到站卸车费806.4到站卸车费806.4到站卸车费806.4发到站大同东至承德西发到站大同东至李家营发到站大同东至唐山北铁路里程349铁路里程485铁路里程477费用名称费用数值费用名称费用数值费用名称费用数值铁路运费5113.3铁路运费5320.8铁路运费4786.4发站装卸费873.6发站装卸费873.6发站装卸费873.6到站卸车费806.4到站卸车费806.4到站卸车费806.4表18张唐线里程-成本大同东至阳高大同东至天镇大同东至孔家庄大同东至龙门大同东至赤城大同东至杨木栅子大同东至丰宁大同东至滦平东大同东至承德西大同东至李家营大同东至唐山北大同东至曹妃甸里程5281160249269319349420463485477686费用4119.34350.839554775.14963.75435.25718.26387.86793.37000.86466.48457.6==3309.5……………………（14）=×+=7.1593……………（15）线性回归方程为y=7.1593x+3309.5…………（16）表19京原线沿途费用发到站原平至代县发到站原平至繁峙发到站原平至五台山铁路里程48铁路里程79铁路里程107费用名称费用数值费用名称费用数值费用名称费用数值铁路运费384铁路运费609.1铁路运费812.6发站装卸费873.6发站装卸费873.6发站装卸费873.6到站卸车费873.6到站卸车费873.6到站卸车费873.6发到站原平至平型关发到站原平至灵丘发到站原平至白涧铁路里程150铁路里程181铁路里程310费用名称费用数值费用名称费用数值费用名称费用数值铁路运费1124.8铁路运费1350铁路运费2286.8发站装卸费873.6发站装卸费873.6发站装卸费873.6到站卸车费873.6到站卸车费873.6到站卸车费806.4发到站原平至北京铁路里程548费用名称费用数值铁路运费5828发站装卸费873.6到站卸车费806.4表20京原线里程-成本原平至代县原平至繁峙原平至五台山原平至平型关原平至灵丘原平至白涧原平至北京里程4879107150181310548费用2131.22356.32559.828723097.23966.87508==1359.7………………（17）=×+=10.522……………………（18）线性回归方程为y=10.522x+1359.7…………………（19）表21京包线沿途费用发到站包头至萨拉齐发到站包头至呼和浩特发到站包头至旗下营东铁路里程60铁路里程165铁路里程237费用名称费用数值费用名称费用数值费用名称费用数值铁路运费1493.5铁路运费2394.7铁路运费2972.6发站装卸费672发站装卸费672发站装卸费672到站卸车费672到站卸车费672到站卸车费672发到站包头至卓资东发到站包头至集宁南发到站包头至庙梁铁路里程281铁路里程335铁路里程400费用名称费用数值费用名称费用数值费用名称费用数值铁路运费3350.3铁路运费3813.7铁路运费4883.6发站装卸费672发站装卸费672发站装卸费672到站卸车费672到站卸车费672到站卸车费672发到站包头至兴和西发到站包头至友谊水库发到站包头至张家口铁路里程414铁路里程434铁路里程521费用名称费用数值费用名称费用数值费用名称费用数值铁路运费5127.3铁路运费5475.5铁路运费6316.9发站装卸费672发站装卸费672发站装卸费672到站卸车费672到站卸车费672到站卸车费806.4表22京包线里程-成本（续）包头至萨拉齐包头至呼和浩特包头至旗下营东包头至卓资东包头至集宁南包头至庙梁包头至兴和西包头至友谊水库里程60165237281335400414434费用2837.53738.74316.64022.35157.76227.66471.36819.5==1761.1…………（20）=×+=11.077…………………（21）线性回归方程为y=11.077x+1761.1………………（22）京秦线表22京秦线沿途费用发到站北京至段甲岭发到站北京至丰润西发到站北京至唐山北铁路里程66铁路里程402铁路里程151费用名称费用数值费用名称费用数值费用名称费用数值铁路运费1545铁路运费4572.2铁路运费2223.6发站装卸费806.4发站装卸费806.4发站装卸费806.4到站卸车费806.4到站卸车费806.4到站卸车费806.4发到站北京至狼窝铺发到站北京至滦县发到站北京至昌黎铁路里程167铁路里程208铁路里程249费用名称费用数值费用名称费用数值费用名称费用数值铁路运费2351.3铁路运费2703.2铁路运费3055.1发站装卸费806.4发站装卸费806.4发站装卸费806.4到站卸车费806.4到站卸车费806.4到站卸车费806.4发到站北京至北戴河发到站北京至秦皇岛铁路里程277铁路里程294表22京秦线沿途费用（续）费用名称费用数值费用名称费用数值铁路运费3295.5铁路运费3365.1发站装卸费806.4发站装卸费806.4到站卸车费806.4到站卸车费806.4表23京秦线里程-成本北京至段甲岭北京至丰润西北京至唐山北北京至狼窝铺北京至滦县北京至昌黎北京至北戴河北京至秦皇岛里程3157.861853836.43964.143164667.94908.34977.9费用66402151167208249277294==2493.6………………（23）=×+=8.8561……………………（24）线性回归方程为y=8.8561x+2493.6……（25）北同蒲线表24北同蒲线沿途费用发到站朔州至岱岳发到站朔州至怀仁发到站朔州至韩家岭铁路里程44铁路里程87铁路里程108费用名称费用数值费用名称费用数值费用名称费用数值铁路运费1329.7铁路运费1673.1铁路运费1840.6发站装卸费873.6发站装卸费873.6发站装卸费873.6到站卸车费873.6到站卸车费873.6到站卸车费873.6发到站朔州至大同铁路里程130费用名称费用数值铁路运费2016.3表24北同蒲线沿途费用（续）发站装卸费873.6到站卸车费873.6表25北同蒲线里程-运价朔州至岱岳朔州至怀仁朔州至韩家岭朔州至大同里程4487108130费用3076.93420.33587.83763.5==2725.7……………………（26）=×+=7.9834……………（27）线性回归方程为y=7.9834x+2725.7…………（28）通过分析可得表26各线路可变成本系数-固定成本线路大秦北同蒲京原京秦京包张唐可变成本7.9837.983410.5338.85611.0777.1593固定成本27252725.715392493.61761.13309成本分析结论：在大秦，北同蒲，张唐等重载线路上，可变成本小于非重载铁路，但是固定成本大于非重载铁路，可见在运输少量货物时应该以普通线路为主要选择对象，在运输大量货物时，应该首选重载铁路运输路线。令，得出x=当运输距离大于时选择重载运输方式跟合理一些；当运输距离小于时选择普通运输方式跟合理一些；引入经济学中的边际成本的定义，即增加一单位的产量随即而产生的成本增加量即称为边际成本。在同样的条件下，由于重载运输具有更小的边际成本，在我国货物流动大，铁路运力紧张，运输需求大的背景下，发展重载运输对我国经济发展更有作用。4.2.3北通道实例分析在解决重载货运通道与网络衔接问题之前，假设路网中各点固定成本和可变成本相同，各线路不区分重载和非重载的区别。由于既有路网货物单位运价可以看成固定值，因此最短距离输送和运价最低输送是等价的。为简化车流径路选择模型的建立，在此做出以下假设假设研究对象是一个封闭系统，不受外界因素的干扰；假设各个OD间的货流量是完全确定的，不受其他因素的影响；假设货物流向为由北向南，不考虑反向货流；假设路线及车站能力能满足运输要求；在全部采用非重载运输的情况下，不考虑重载运输通道和普通线路的区别的时候，最短路径即为最小成本。煤炭北通道为例分析煤炭北通道由大秦线，京原线，集通线，朔黄线组成，主要运输任务是将山西陕西蒙西的煤炭运到沿海城市，并在沿海港口包括秦皇岛港、天津港、黄骅港、唐山地区港运往南方各省以及沿线电厂。在本研究中将以大秦线以及既有的普通线路等线和我国产煤量过亿的七个大型产地以及秦皇岛港天津港黄骅港曹妃甸港等点组成的网络模型为例带入模型进行分析。图4重载通道示意图如图所示，粗线代表线路为我国现有重载货运通道，细线为既有普通线路，圆点为我国产量过亿的煤炭产地，方点为本论文中选中的煤炭输出点，分别为秦皇岛港，唐山港，黄骅港。表27煤炭北通道上各重点线路之间距离车站里程包头呼和浩特165km呼和浩特集宁南158km集宁南丰镇0km丰镇大同43km大同大同东5km表27煤炭北通道上各重点线路之间距离（续）大同东孔家庄160km孔家庄曹妃甸521km唐山北曹妃甸154km北京秦皇岛294km蓟县西天津509km蓟县西迁安北148km迁安北秦皇岛81km迁安北滦南71km滦南京唐港40km滦南曹妃甸港62km湖东韩家岭23km湖东茶坞304km茶坞蓟县西80km茶坞承德854km茶坞北京603km北京孔家庄208km大同东湖东50km大同韩家岭22km韩家岭原平154km韩家岭朔州108km朔州神池57km包头鄂尔多斯131km鄂尔多斯神木西77km神木西大保当38km大保当神木54km神木西神木92km呼和浩特集宁南158km集宁南孔家庄165km北京原平443km包头呼和浩特165km唐山北秦皇岛690km段甲岭唐山北85km段甲岭蓟县西457km北京段甲岭66km神池原平85km神木神池709km神木榆林112km榆林神木西208km表27煤炭北通道上各重点线路之间距离（续）外西沟丰镇1164km二道河外西沟1164km茶坞段甲岭1164km4.2.4

Arcmap分析结果大同表28路线选择秦皇岛港湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北秦皇岛京唐港湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北滦南京唐港曹妃甸港湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北滦南曹妃甸港黄桦港湖东茶坞段甲岭蓟县西天津黄桦南黄桦港榆林表29路线选择秦皇岛港榆林神木神池原平北京段甲岭唐山北滦县秦皇岛京唐港榆林神木神池原平北京段甲岭唐山北滦县京唐港曹妃甸港榆林神木神池原平北京段甲岭唐山北曹妃甸港黄桦港榆林神木神池黄桦南黄桦港朔州表30路线选择秦皇岛港朔州韩家岭湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北秦皇岛京唐港朔州韩家岭湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北滦南京唐港曹妃甸港朔州韩家岭湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北滦南曹妃甸港黄桦港朔州宁武黄桦南黄桦港包头表31路线选择秦皇岛港包头呼和浩特集宁南丰镇孔家庄北京秦皇岛京唐港包头呼和浩特集宁南丰镇孔家庄北京迁安北滦南京唐港曹妃甸港包头呼和浩特集宁南丰镇孔家庄北京唐山北曹妃甸港黄桦港包头呼和浩特集宁南丰镇孔家庄北京天津黄桦南黄桦港鄂尔多斯表32路线选择秦皇岛港鄂尔多斯包头呼和浩特集宁南丰镇孔家庄北京秦皇岛京唐港鄂尔多斯包头呼和浩特集宁南丰镇孔家庄北京迁安北滦南京唐港曹妃甸港鄂尔多斯包头呼和浩特集宁南丰镇孔家庄北京唐山北曹妃甸港黄桦港鄂尔多斯包头呼和浩特集宁南丰镇孔家庄北京天津黄桦南黄桦港吕梁表33路线选择秦皇岛港吕梁石家庄北京唐山北滦县秦皇岛京唐港吕梁石家庄北京唐山北滦县京唐港曹妃甸港吕梁石家庄北京唐山北曹妃甸港黄桦港吕梁神池黄桦南黄桦港长治表34路线选择秦皇岛港长治阳泉石家庄北京唐山北滦县秦皇岛京唐港长治阳泉石家庄北京唐山北滦县京唐港曹妃甸港长治阳泉石家庄北京唐山北曹妃甸港黄桦港长治悬钟邯郸小康庄鸡泽黄桦港4.3在考虑重载运输通道时最优路径选择按最短距离输送和运价最低输送不再等价，此时必须考虑各OD间的流量大小。若以运输总成本最小为目标进行输送，则各路段权重需定为单位运费。在保证煤炭运输量最大的前提下，所消耗的成本最小，这是典型的路径选择问题，但是在本模型中，在流量经过衔接点时由于换装，会产生一定的固定成本和可变成本，但是路径选择问题不能解决此问题。本论文中的解决方法是假设重载通道与普通线路之间有一条虚拟线路，假设普通线路不直接与重载通道相连接，而是通过虚拟线路与重载通道连接。虚拟线路上的固定成本即为衔接点处改的固定成本，虚拟线路上的可变成本即为衔接点处的可变成本，并且根据可变成本赋予虚拟线路一个长度。原铁路网络关系图整理之后得到:图5虚拟网络代替节点的示意图图形说明（如图所示，蓝色线条表示我国重载货运通道的北部重载通道，黑色线条为其他铁路线路，红色线条为重载通道与普通线路之间的虚拟线路，黄色六边形为我国北部重载货运通道与既有路网上的重点车站，蓝的圆点为虚拟车站）4.3.1模型建立设带有费用的网络流图G=（V，E，D）

V={，n=1,2,3...}在整个网络中所有站点的集合（包括虚拟节点）；E={，n=1,2,3...}在整个网络中所有线路的集合（包括虚拟线路用表示相邻节点i，j之间线路）；D={，n=1,2,3...}在整个网络中所有线路之间距离。（表示相邻节点i，j之间线路距离）此外令表示运输供应点集合，即始发站；表示运输需求点集合，即终到站。设={，n=1,2,3...}为u，v之间所有路径的集合。为第n条路径；为u，v之间路径条数。为所有重载通道上的线路集合。为重载通道上第m条路径。……………………（29）…………（30）由表25可得到…………（31）………………（32）S.t.……………………（33）4.3.2Floyd算法本文采用Floyd算法进行计算，网络中，令，表示G中到的最短路，考虑G中任意两点，，如将G中，以外的点都删掉，得到只剩，的网络，记……………………（34）在中加入及D中与，，相关联的弧，得，中到的最短路长记，则一定有……………………（35）再在中加入及D中与，，，相关联的弧，的，中到的最短路长记，则有在……………………（36）以此类推，D中的所有点加入子网络，得到到的最短路。4.3.3分析结果利用Floyd算法结合表25中重载运输通道的固定成本以及可变成本系数和普通线路的固定成本以及可变成本系数计算的到结果如下：大同表35线路选择秦皇岛港湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北秦皇岛京唐港湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北滦南京唐港曹妃甸港湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北滦南曹妃甸港黄桦港湖东茶坞段甲岭蓟县西天津黄桦南黄桦港榆林表36线路选择表14秦皇岛港榆林神木神池宁武朔州韩家岭湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北秦皇岛京唐港榆林神木神池宁武朔州韩家岭湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北滦南京唐港曹妃甸港榆林神木神池宁武朔州韩家岭湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北滦南曹妃甸港黄桦港榆林神木神池黄桦南黄桦港朔州表37线路选择秦皇岛港朔州韩家岭湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北秦皇岛京唐港朔州韩家岭湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北滦南京唐港曹妃甸港朔州韩家岭湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北滦南曹妃甸港黄桦港朔州宁武黄桦南黄桦港包头表38线路选择秦皇岛港包头呼和浩特集宁南丰镇孔家庄北京秦皇岛京唐港包头呼和浩特集宁南丰镇孔家庄北京迁安北滦南京唐港曹妃甸港包头呼和浩特集宁南丰镇孔家庄北京唐山北曹妃甸港黄桦港包头呼和浩特集宁南丰镇孔家庄北京天津黄桦南黄桦港鄂尔多斯表39线路选择秦皇岛港鄂尔多斯周家湾二道河外西沟丰镇大同湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北秦皇岛京唐港鄂尔多斯周家湾二道河外西沟丰镇大同湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北滦南京唐港表39线路选择（续）曹妃甸港鄂尔多斯周家湾二道河外西沟丰镇大同湖东茶坞段甲岭蓟县西迁安北滦南曹妃甸港黄桦港鄂尔多斯包头呼和浩特集宁南丰镇孔家庄北京天津黄桦南黄桦港吕梁表40线路选择秦皇岛港吕梁石家庄北京唐山北滦县秦皇岛京唐港吕梁石家庄北京唐山北滦县京唐港曹妃甸港吕梁石家庄北京唐山北曹妃甸港黄桦港吕梁神池黄桦南黄桦港长治表41线路选择秦皇岛港长治阳泉石家庄北京唐山北滦县秦皇岛京唐港长治阳泉石家庄北京唐山北滦县京唐港曹妃甸港长治阳泉石家庄北京唐山北曹妃甸港黄桦港长治悬钟邯郸小康庄鸡泽黄桦港

4.3.4结果分析通过对比表29和表36，看出，榆林运往秦皇岛港，京唐港，曹妃甸港的线路有明显不同，在不考虑重载通道与普通线路的区别时，最佳路线为通过普通线路集中到神木，然后由神黄线到达宁武，在宁武转到原平，通过京原线到达北京，再走京秦线到达秦皇岛，京唐港以及曹妃甸港。但是在考虑重载与非重载区别的时候，由于表29中的线路要反复整编解编，才能适应不断变化的线路，所以此时的最佳路径为通过神池上北同蒲线，再在韩家岭站转移到大秦线，最后通过大秦线到达秦皇岛，京唐港以及曹妃甸港，在整个过程中，在经过神木站整编成重载列车之后一直在重载线路上行驶，边际成本低，而且在衔接点处的成本消耗少。通过对比表32和表39可以看到鄂尔