本科畢業(yè)設(shè)計論文-重載貨運通道與既有線的銜接問題研究

年12月北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）版權(quán)使用授權(quán)書PAGE41學(xué)士論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)士論文作者完全了解北京交通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)士論文的規(guī)定。特授權(quán)北京交通大學(xué)可以將學(xué)士論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，提供閱覽服務(wù)，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名指導(dǎo)教師簽名簽字日期2016年月日簽字日期2016年月日北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）中文摘要中文摘要摘要：本文先是對現(xiàn)在的煤炭運輸方式進行探討，然后對山西陜西蒙西煤炭外運情況進行分析，之后運用Arcmap對我國現(xiàn)有貨物運輸路網(wǎng)進行研究，通過網(wǎng)絡(luò)分析找出我國鐵路路網(wǎng)的拓?fù)潢P(guān)系，找出來了各重要貨物運輸線路的銜接情況，用Visio畫出來我國煤炭北通道的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系示意圖，分析了我國鐵路路網(wǎng)信息，包括樞紐位置，線路長度等。并通過Arcmap求解了普通貨物運輸?shù)那闆r下的路徑選擇問題。建立了貨物運輸成本模型，將運輸成本劃分為可變成本和固定成本，并通過建立線性回歸模型，在已知各個鐵路線路不同車站之間運輸價格的情況下，算出各個重載線路的固定成本和可變成本的距離系數(shù)。通過距離系數(shù)和可變成本，建立了以我國煤炭運輸北通道為例的網(wǎng)絡(luò)模型，在網(wǎng)絡(luò)中，用虛擬線路代替重載運輸線路與普通線路銜接處的成本。用虛擬線路的道路成本距離系數(shù)代替重載線路與非重載線路的銜接點處可變成本，用虛擬線路的固定成本代替重載線路與非重載線路的銜接點處固定成本，并通過圖論理論對網(wǎng)絡(luò)算例進行了求解，得出了在有重載運輸方式的路網(wǎng)中路徑的選擇。關(guān)鍵詞：重載通道；路徑選擇；組織運輸北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）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北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）目錄TOC\o"1-3"\h\u9279中文摘要 i17161ABSTRACT ii94311引言 1138541.1國外研究現(xiàn)狀 1191121.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 1119321.3基本研究方法 2281511.4發(fā)展動向 3159881.5研究的內(nèi)容意義 3288692鐵路網(wǎng)絡(luò)分析 5164232.1主要線路情況分析 5271193Arcmap鐵路網(wǎng)絡(luò)分析 710223.1Geodatabase數(shù)據(jù)模型簡介 746233.2要素集數(shù)據(jù) 7112183.3幾何網(wǎng)絡(luò)模型 8185873.4鐵路網(wǎng)絡(luò)分析 8210503.4.1最近設(shè)施點分析

9314523.4.2OD成本矩陣分析 9164203.5Arcmap分析結(jié)果 10173273.5.1我國鐵路路網(wǎng)銜接情況分析 10194813.5.2Arcmap中各個主要車站距離結(jié)果 1546504運輸組織分析 1763344.1功能模式: 17221744.2理想條件下最優(yōu)路徑選擇問題 17215894.2.1成本計算 17288244.2.2固定成本以及可變成本求解 20269534.2.3北通道實例分析 30117074.2.4

Arcmap分析結(jié)果 32204854.3在考慮重載運輸通道時最優(yōu)路徑選擇 34268054.3.1模型建立 34298694.3.2Floyd算法 3642544.3.3分析結(jié)果 36305754.3.4結(jié)果分析 38257255結(jié)論與展望 3811555.1主要工作與結(jié)論 38194025.2有待進一步研究的問題 3910525參考文獻(xiàn) 3915393致謝 41北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）正文引言1.1國外研究現(xiàn)狀在重載鐵路方面，世界各國都有學(xué)者對此進行過研究，包括重載運輸?shù)募夹g(shù)研究，重載運輸?shù)慕M織方式研究，重載運輸?shù)挠绊懷芯浚剌d運輸?shù)奈秶芯?，重載運輸?shù)哪芰ρ芯康?。澳大利亞學(xué)者Marsden-Smedley總結(jié)了本國的重載運輸電氣機車的運用。南非學(xué)者VanDerMerweJ.H對南非的重載運輸進行了系統(tǒng)的研究。歐洲學(xué)者Batisse和Francois對重載運輸?shù)挠绊戇M行了研究，主要是貨源供給方面的影響進行了研究。Anon在調(diào)度指揮權(quán)與路網(wǎng)統(tǒng)一性方面，分析了沙特阿拉伯既有鐵路的指揮方式和調(diào)度指揮權(quán)與路網(wǎng)的統(tǒng)一性并以之為背景，為了實現(xiàn)重載運輸能力最大戶運用，對其線路用途進行了分類，在他的研究中體現(xiàn)了先進的技術(shù)，應(yīng)用了先進的方法。Carballo等人采用Arcmap地理信息系統(tǒng)，分析了墨西哥Tlaxcala運輸通道的創(chuàng)建機理和政策變化之間的關(guān)系。AndreaRicci等人闡述了歐洲多式聯(lián)運市場的現(xiàn)狀，分析了不同運輸方式對運輸成本和運輸價格產(chǎn)生的機理以及影響因素，在此基礎(chǔ)上，通過外部成本和內(nèi)部成本研究了貨物運輸邊際成本的計算方法。Chapman等人從城市化進程、經(jīng)濟發(fā)展和運行體制等方面，深入研究了英國西米德蘭茲-倫敦的運輸通道，提出了具有大量基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施的運輸通道是一個復(fù)雜系統(tǒng)，分析了影響運輸通道發(fā)展的關(guān)鍵因素，包括交通基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施的能力、長短距離運輸之間的沖突、城市之間運輸?shù)目蛇_(dá)性、城市間競爭實力的均衡性等方面。Beuthe等人對比利時運輸通道的研究，指出運輸通道的外部成本因素主要受交通擁擠、交通噪音、交通事故和道路破損等方面的影響。Shinghal等人對印度NewDelhi-Mumbai貨運通道進行研究，研究發(fā)現(xiàn)貨運通道內(nèi)部交通方式的服務(wù)頻率對貨運通道交通運輸方式的選擇具有重要的作用。Qiu等人依據(jù)代謝生態(tài)學(xué)的有關(guān)理論，提出了綜合運輸通道內(nèi)部運量需求代謝的演化模型，研究出不同運輸方式競爭與合作關(guān)系會制約運輸量的增長，而且人均國內(nèi)生產(chǎn)總值也會影響運輸量的增長。Pctersen等人依據(jù)道路運輸通道的特點，結(jié)合運輸通道的實際情況，構(gòu)建了道路運輸通道建設(shè)的成本模型，驗證了模型的有效性。orgSchonharting等人利用RAS-N方法，從RhineRuhr城市群都市圈一體化進程、交通可達(dá)性方面分析了該通道的發(fā)展進程，深入分析了通道的基礎(chǔ)設(shè)施，從而確定了RhineRuhr通道的影響范圍，提議從基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和政治體制層面重新規(guī)劃RhineRuhr城市群。1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀趙闖，劉凱分析了貨運量以及影響因素間的關(guān)系，提出了貨運量預(yù)測的特點。在此基礎(chǔ)上，建立了基于廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的貨運量預(yù)測模型，并以我國2000年左右的貨運量數(shù)據(jù)作為研究基礎(chǔ)，通過外推預(yù)測分析方法，驗證了基于廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法用于有效預(yù)測貨運量的實用性。，綜合考慮各種復(fù)雜因素的費最短徑路的運輸方案卻是客觀存在的，且有其存在的合理性和必要性。蒲云論述了我國實行“網(wǎng)運分離”的可行性，在對比分離前后運價特點的基礎(chǔ)上，提出“網(wǎng)運分離”后，路網(wǎng)公司、客運公司和貨運公司系統(tǒng)的運價構(gòu)成范圍和相互清算思路；最后在分析作業(yè)成本法基礎(chǔ)上，建立了“網(wǎng)運分離”條件下鐵路運價模型。董艷華，榮朝和探討了經(jīng)濟學(xué)中范圍經(jīng)濟與規(guī)模經(jīng)濟的問題，對鐵路范圍經(jīng)濟與規(guī)模經(jīng)濟的成果進行詳細(xì)研究。在分析了近期運輸業(yè)范圍經(jīng)濟與規(guī)模經(jīng)濟的基礎(chǔ)上，從運輸企業(yè)物流的角度，深入探討了運輸企業(yè)的范圍經(jīng)濟與規(guī)模經(jīng)濟問題。榮朝和，高宏偉在對規(guī)模經(jīng)濟計量模型分析中，提出多指標(biāo)引入的必要性，對多指標(biāo)的引入和篩選等問題進行了分析與說明，歸納總結(jié)了運輸業(yè)規(guī)模經(jīng)濟的一般計量方法，并指出此方法在實際應(yīng)用中應(yīng)該注意的問題?？缇€流方面凌熙從運輸企業(yè)角度出發(fā)，概述了高速列車跨線流的優(yōu)劣，具體分析了高速列車跨線流的優(yōu)勢以及開行范圍。在此基礎(chǔ)上，從理論的角度研究了高速列車跨線流經(jīng)濟距離的數(shù)學(xué)模型和算法，通過分析案例驗證了算法的實用性與可靠性。褚?guī)r以京九線、京廣線及焦柳線構(gòu)成的南北大通道為研究背景，從通道內(nèi)的貨物運輸及能力現(xiàn)狀入手，結(jié)合車流組織基本理論和方法，對通道內(nèi)既有平行線路的合理分工和車流徑路優(yōu)化進行深入分析，構(gòu)建南北通道車流徑路優(yōu)化模型并設(shè)計算法，提出焦柳線、京廣線和京九線車流的調(diào)整策略。運營管理方面劉田明，劉天善在我國鐵路發(fā)展和改革的背景下，全面介紹朔黃鐵路的發(fā)展歷程、建設(shè)情況和運營概況，然后系統(tǒng)的研究了朔黃鐵路建設(shè)和運營管理模式的創(chuàng)新內(nèi)容，最后總結(jié)了朔黃鐵路建設(shè)與運營管理模式的研究成果與創(chuàng)新內(nèi)容，為我國合資鐵路的發(fā)展提供借鑒。馬建義，許紅根據(jù)地方鐵路建設(shè)的管理經(jīng)驗，分析了我國地方鐵路各種運營管理模式及其優(yōu)缺點，以擬建的赤大白地方鐵路為例，提出了地方鐵路運營管理模式方案的選擇建議。王偉力以溫州市市域鐵路為例，系統(tǒng)研究了國鐵與市域鐵路之間互聯(lián)互通存在的技術(shù)問題.1.3基本研究方法圖1研究脈絡(luò)1.4發(fā)展動向我國煤炭資源西多東少、北多南少，晉陜蒙寧甘新是我國煤炭供應(yīng)的主要地區(qū)，煤炭資源占我國煤炭總儲量的80%以上。按照我國煤炭“控制東部、穩(wěn)定中部、發(fā)展西部”的開發(fā)總布局和“調(diào)整結(jié)構(gòu)、控制總量、保障供給”的原則，近年來，我國煤炭生產(chǎn)重心正逐漸向西移動，煤炭生產(chǎn)的增長主要來源于內(nèi)蒙古、山西、陜西、寧夏、甘肅、新疆等地區(qū)。根據(jù)《煤炭物流發(fā)展規(guī)劃（2013-2020）》和《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020）》，我國重點建設(shè)的晉北、晉中、晉東、神東、陜北、黃隴、寧東、魯西、兩淮、云貴、冀中、河南、內(nèi)蒙古東部、新疆等14個億噸級大型煤炭基地，大部分位于晉陜蒙寧等西部地區(qū)。2013年14個煤炭基地煤炭產(chǎn)量完成33.6億噸，占全國煤炭產(chǎn)量的91.3%，比2003年啟動建設(shè)時增加20億噸，已成我國煤炭供應(yīng)的主體。按照上述計劃于規(guī)劃，2020年14個煤炭基地產(chǎn)量將占全國的95%。未來，在我國煤炭需求總體增長趨勢和外貿(mào)進口煤炭持續(xù)高位運行的情況下，我國煤炭重要調(diào)出區(qū)也將逐步西移。其中，結(jié)合晉陜蒙寧四省區(qū)煤炭工業(yè)發(fā)展規(guī)劃，預(yù)測2015年、2020年晉陜蒙寧煤炭產(chǎn)量將達(dá)到26億噸和30億噸，在全國煤炭生產(chǎn)中的比重分別上升66.7%和69.8%；其中調(diào)出量將分別達(dá)15.8億噸和17.2億噸，主要調(diào)往華東、京津冀、中南和東北地區(qū)，少量調(diào)往川渝地區(qū)。在我國煤炭總體消費增速放緩的形勢下，隨著我國區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略和主體功能區(qū)的落實和推進，我國區(qū)域煤炭消費和調(diào)入增長格局將有所變化。我國華東與華南沿海7省市是我國經(jīng)濟最發(fā)達(dá)、人口最為密集的區(qū)域，煤炭資源貧乏、消費量大，是我國煤炭海鐵聯(lián)運最核心的調(diào)入?yún)^(qū)域。盡管區(qū)域煤炭消費量從2000年的2.91億噸增加到2013年的8.71億噸，但近年來，煤炭消費量增長總體趨緩，“十一五”煤炭消費量年均增長7.5%，“十二五”前兩年為5.7%。未來，隨著華東、華南沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整，以及環(huán)境容量的限制和特高壓技術(shù)的發(fā)展，該地區(qū)很大程度上縮減對煤炭的需求量?！洞髿馕廴痉乐涡袆佑媱潱?013年）》和《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014年-2020年）》也明確指出要控制該地區(qū)煤炭消費總量，到2020年長三角和珠三角地區(qū)煤炭消費總量負(fù)增長。因此，未來華東、華南沿海省市煤炭調(diào)運需求增長空間有限，預(yù)測2020年煤炭消費總量為9.69億噸，2030年為9.27億噸，煤炭調(diào)入格局基本穩(wěn)定。1.5研究的內(nèi)容意義本文研究內(nèi)容主要為我國重載通道規(guī)劃及建設(shè)情況，包括東西向的重載通道及銜接既有鐵路和南北向的重載通道及銜接既有線路。我國煤炭運輸市場研究，包括煤炭發(fā)展規(guī)劃，煤炭供應(yīng)地區(qū)分析，煤炭需求地區(qū)分析，煤炭運輸產(chǎn)銷平衡分析，簡要分析各運輸方式在煤炭運輸市場中的份額。基于鐵路網(wǎng)的煤炭貨流合理路徑研究，包括鐵路規(guī)模經(jīng)濟與重載運輸通道理論，鐵路網(wǎng)絡(luò)配流理論，基于重載通道的煤炭貨流徑路選擇技術(shù)。實現(xiàn)重載通道與既有路網(wǎng)互聯(lián)互通的運營管理技術(shù)研究，主要包括重載通道與既有路網(wǎng)互聯(lián)互通的運輸組織技術(shù)。同時本論文研究的既有路網(wǎng)與重在貨運通道的銜接問題的解決將帶來很大的社會經(jīng)濟效益，主要表現(xiàn)為

降低運輸成本。當(dāng)前既有系統(tǒng)運力資源緊張，導(dǎo)致煤炭運輸呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，運輸費用居高不下；引起煤炭運輸轉(zhuǎn)至公路，運量減少、客戶流失。這種運輸現(xiàn)象的出現(xiàn)，在增加成本的同時，也浪費了社會資源。規(guī)劃通道的建設(shè)，將成為既有系統(tǒng)的補充，與既有系統(tǒng)形成完整的“北煤南運”運輸體系，減緩運能緊張和公路外運的情況，降低運輸成本，增加社會經(jīng)濟效益。

節(jié)省運輸時間。當(dāng)前“北煤南運”主要通過鐵水聯(lián)運進行輸送，由于鐵路輸送能力以及港口堆存、裝船能力問題，導(dǎo)致港口普遍存在壓船現(xiàn)象，進一步延長了煤炭運送時間。規(guī)劃通道的建設(shè)，在減輕運輸壓力的同時，將減少“北煤南運”經(jīng)鐵水聯(lián)運的運量，簡化運輸程序，縮短運輸時間，提高煤炭輸送效率，增加社會經(jīng)濟效益。

保證煤炭運輸安全。長期以來，為保證國民社會經(jīng)濟發(fā)展的順利進行，既有煤炭運輸系統(tǒng)的大秦鐵路、朔黃鐵路等線路一直處于超負(fù)荷運載狀態(tài)，運輸能力缺乏彈性，導(dǎo)致一旦某條線路出現(xiàn)問題，將對國民經(jīng)濟發(fā)展帶來嚴(yán)重影響。規(guī)劃通道的建設(shè)，作為既有煤炭運輸系統(tǒng)的補充，將為煤炭運輸安全方面提供強有力的保證，保證社會經(jīng)濟發(fā)展穩(wěn)步前進。

改善環(huán)境。鐵路運輸?shù)慕?jīng)濟特點決定了長距離大運量貨物運輸最合理的。2鐵路網(wǎng)絡(luò)分析山西陜西蒙西地區(qū)的煤炭外運主要包括兩大部分，即南北方向的四條縱向線——焦柳線，京九線，京廣線，包西線。在東西方向的三條重載通道——北通道，中通道，南通道，其中北通路包括大秦線,朔黃線,豐沙線,集通線和集通線。中通路包括石太線,石德線,邯長線,膠濟線和太焦線,南通路包括隴海線，新焦線，兗石線，西康線和，四縱三橫即為我國三西煤炭外運的主要骨架，和一些既有線路共同組成了我國線網(wǎng)的主要脈絡(luò)。2.1主要線路情況分析表1主要貨運線路連接情況線路長度起始地終止地鐵路類別沿途主要城市焦柳線1639km河南焦作廣西柳州石門縣北以北為復(fù)線以南單線焦作濟源洛陽汝州平頂山南陽鄧州襄陽荊門宜昌荊州常德張家界吉首懷化柳州京九線2552km北京香港雙線電氣化鐵路北京衡水聊城菏澤商丘亳州阜陽麻城武穴九江南昌吉安贛州河源惠州東莞深圳香港京廣線2324km北京廣東雙線電氣化鐵路北京保定石家莊邢臺邯鄲安陽鶴壁新鄉(xiāng)鄭州許昌漯河駐馬店信陽孝感武漢咸寧岳陽長沙株洲衡陽郴州韶關(guān)廣州包西線800km內(nèi)蒙古包頭西安張橋雙線電氣化鐵路包頭鄂爾多斯榆林延安西安大秦線653km山西大同秦皇島雙線電氣化鐵路山西河北北京天津朔黃線600km山西朔州秦皇島雙線電氣化鐵路神木朔州神池原平黃驊港豐沙線121km北京豐臺河北沙縣雙線電氣化鐵路北京懷來沙縣集通線944km內(nèi)蒙古集寧內(nèi)蒙古通遼雙線電氣化鐵路察哈爾右翼后旗商都縣化德縣鑲黃旗正鑲白旗正藍(lán)旗克什克騰旗林西縣巴林右旗巴林左旗阿魯科爾沁旗開魯縣表1主要貨運線路連接情況（續(xù)）集通線944km集通烏蘭察布市雙線電氣化鐵路通遼林西集通石太線243km石家莊太原雙線電氣化鐵路石家莊、井陘縣、平定縣、陽泉市、壽陽縣、晉中市、太原市。石德線181km石家莊德州雙線電氣化鐵路石家莊衡水德州邯長線221km邯鄲長沙懸鐘站以東為雙線，以西為單線武安、涉縣、山西省黎城、潞城膠濟線393km青島濟州島雙線電氣化鐵路青島濟南濰坊濟州島太焦線398km太原河南焦作北太焦為單線非電氣化鐵路，南太焦為復(fù)線電氣化鐵路。晉中長治晉城焦作太原隴海線1759km甘肅蘭州江蘇連云港雙線電氣化鐵路徐州

商丘

鄭州

洛陽

西安

寶雞

2.2煤炭供給地分析表2我國主要產(chǎn)煤地鄂爾多斯市63119忻州市6397淮北市3084榆林市37850畢節(jié)市6198黔西南自治區(qū)2930朔州市20847陽泉市6156鄭州市2822長治市11897銀川市6040唐山市2676呂梁市11806淮南市5470赤峰市2669大同市11665通遼市5201平?jīng)鍪?390錫林郭勒盟11501延安市4438邯鄲市2235晉中市9105昌吉市4325阜陽市1082呼倫貝爾市8698咸陽市4282銅川市1064晉城市8611太原市3658包頭市2041濟寧市8219烏海市3412徐州市2019臨汾市7197平頂山市3320阿克蘇地區(qū)1903六盤水市6769哈密地區(qū)3311曲靖市1877渭南市1837阜新市1333張家口市1828雙鴨山市1276雞西市1815阿拉善盟1266商丘市1805嘴山市1186郴州市1785許昌市1182表2我國主要產(chǎn)煤地（續(xù)）泰安市1778烏魯木齊市1170棗莊市1714遵義市1159婁底市1567三門峽市1150宿州市1504鐵嶺市1117菏澤市1476白銀市1107七臺河市1457吐魯番地區(qū)1063海西自治區(qū)1387邢臺市1062鶴崗市1367沈陽市1056從表2中可以看出，我國煤炭生產(chǎn)地主要集中在山西，山西，蒙西地區(qū)，全國產(chǎn)煤量超過千萬噸的65個縣和地區(qū)中，有40個分布在三西地區(qū)。三西地區(qū)的煤炭產(chǎn)量達(dá)到264833萬噸，而其他地區(qū)的煤炭產(chǎn)出不過81388萬噸。（以上數(shù)據(jù)僅統(tǒng)計了我國產(chǎn)煤量超過1000萬噸的地區(qū)）3.Arcmap鐵路網(wǎng)絡(luò)分析鐵路系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鲋饕翘幚龛F路沿線資源信息的變化，形成新的網(wǎng)絡(luò)接點，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變更的時候進行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，為網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。鐵路網(wǎng)絡(luò)與地理信息密切相關(guān)，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給管理上帶來了很多不便。隨著Arcmap技術(shù)的發(fā)展和完善，正越來越多地應(yīng)用于鐵路Arcmap中。3.1Geodatabase數(shù)據(jù)模型簡介Geodatabase數(shù)據(jù)模型是處理各個對象，建立對象之間拓?fù)潢P(guān)系的數(shù)據(jù)模型。并能對對象約束和流量疊加進行描述的數(shù)據(jù)模型。Geodatabase將矢量數(shù)據(jù)分為四種分別是關(guān)系類以及要素集，表格對象和特征聚類。其中要素集包含空間實體和非空間實體以及他們之間的的聯(lián)系等數(shù)據(jù)。幾何網(wǎng)絡(luò)工具和拓?fù)涔ぞ呖梢詫崿F(xiàn)各要素之間拓?fù)潢P(guān)系的研究。3.2要素集數(shù)據(jù)將幾個相同坐標(biāo)系下建立的要素放在同一組數(shù)據(jù)中，那么這組數(shù)據(jù)就叫做這幾個要素的數(shù)據(jù)集，在本論文中要解決我國鐵路網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)潢P(guān)系，必須將所有數(shù)據(jù)建立在同一個坐標(biāo)系下，所以要放到同一個數(shù)據(jù)集里，所以必須在要素集內(nèi)部進行。由于既有鐵路網(wǎng)絡(luò)以及重載通道網(wǎng)絡(luò)和各個銜接點之間的位置錯綜復(fù)雜。要表現(xiàn)出這種復(fù)雜的拓?fù)潢P(guān)系，需要建立要素集模型，在模型中用幾何網(wǎng)絡(luò)描述線拓?fù)潢P(guān)系，用點要素來描述鐵路上的各個站點以及銜接點。通過這個鐵路線路模型來進一步研究我國重載通道與既有線路研究問題中的組織問題。3.3幾何網(wǎng)絡(luò)模型幾何網(wǎng)絡(luò)是研究各種網(wǎng)絡(luò)問題例如交通網(wǎng)絡(luò)，電路網(wǎng)絡(luò)，流量網(wǎng)絡(luò)二提出的模型，幾何網(wǎng)絡(luò)可以描述網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點的位置分布，線路的連接情況等復(fù)雜問題。運用幾何網(wǎng)絡(luò)可以使我們的分析簡化，表達(dá)出各個車站以及銜接點的信息。ArcArcmap可以實現(xiàn)建立簡單網(wǎng)絡(luò)和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，對兩種網(wǎng)絡(luò)進行分析，這種分析更快捷更方便，可以解決更為復(fù)雜的問題。Geodatabase可以對鐵路重載通道與既有線路網(wǎng)絡(luò)建立幾何網(wǎng)絡(luò)模型和邏輯網(wǎng)絡(luò)模型兩種模型。兩種模型相互對應(yīng)，從元素集合體現(xiàn)出邏輯網(wǎng)絡(luò)，從要素集合體現(xiàn)出幾何網(wǎng)絡(luò)，關(guān)系如圖所示：圖2Geodatabase網(wǎng)絡(luò)關(guān)系邏輯網(wǎng)絡(luò)會隨著幾何網(wǎng)絡(luò)的變化而變化，這就為我們的線路的修改的研究提供了方便。幾何網(wǎng)絡(luò)模型體現(xiàn)的是銜接點和線路的連接，我們可以自動制定連接規(guī)則，比如大秦線可以通過遷安北和曹唐線連接，但是大秦線和京包線雖然有交叉但是不可以連接。網(wǎng)絡(luò)要素是用來描述重載通道和既有線和鐵路銜接點和重要站點的要素模型，在本論文中鐵路幾何網(wǎng)絡(luò)就是由各個重載通道以及和他們連接的已有線路，重點車站等網(wǎng)絡(luò)要素組成的。Geodatabase中可以建立的網(wǎng)絡(luò)要素類型有四種分別為簡單，復(fù)雜點要素和簡單，復(fù)雜線要素，可以將這四種要素放在同一個網(wǎng)絡(luò)要素中，這四種要素組成了同一個網(wǎng)絡(luò)要素。用網(wǎng)絡(luò)要素來描述鐵路網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)潢P(guān)系。簡單邊要素來表示鐵路系統(tǒng)中的鐵路線路，簡單點要素表示鐵路網(wǎng)絡(luò)中的車站，復(fù)雜邊要素表示鐵路網(wǎng)絡(luò)中依次連接的線路，如用復(fù)雜邊要素表示由神朔，朔黃鐵路組成的神黃鐵路，用復(fù)雜點要素表示復(fù)雜的煤炭產(chǎn)出區(qū)。在重載通道既有線路組成的網(wǎng)絡(luò)中即使是一條線路，如果其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同，我們將會為將看成是若多條線路，如大準(zhǔn)鐵路。對于這樣的情況我們就要用復(fù)雜邊要素來表示。3.4鐵路網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析是Arcmap空間分析的重要功能，此本論文所需要的分析功能主要涉及道路網(wǎng)絡(luò)分析里的最佳路徑分析,即找出我國主要煤炭通道網(wǎng)絡(luò)里面的最短路徑；拓?fù)潢P(guān)系分析即找出我國鐵路線路之間的銜接關(guān)系。3.4.1最近設(shè)施點分析

生成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集添加“中國鐵路運營線路圖”，創(chuàng)建“線元素”之后以運營圖為模板描繪出我國主要貨運線路。然后新建要素數(shù)據(jù)集，將畫出的貨運線路網(wǎng)路文件導(dǎo)入新的要素數(shù)據(jù)集，再生成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集非常適合于鐵路運輸網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集包含了簡單要素和轉(zhuǎn)彎要素，并且存儲了源要素的連通性。使用網(wǎng)絡(luò)分析擴展模塊執(zhí)行分析的是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集。Arcmap中的連通性表示為即使是相交的兩條線路，也不能相互識別；線要素上的點要素也不能識別任何的線。而網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集則會對重合的源要素可以有進一步的處理以識別哪些要素是聯(lián)通的。這樣無需將道路連接到一起，就可以構(gòu)建中轉(zhuǎn)地點。只有這樣才能在執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)分析時，找到正確的路徑。

創(chuàng)建路徑分析圖層在網(wǎng)絡(luò)分析工具欄上點擊下拉菜單,然后點擊新建路徑菜單項。網(wǎng)絡(luò)分析窗口中會出現(xiàn)一個空的列表,里面有?？奎c,路徑,路障等相關(guān)信息.同時,在圖層列表面板上添加了新建的一個路徑分析圖層組合.網(wǎng)絡(luò)分析圖層的作用是存儲分析數(shù)據(jù)的輸入、屬性和結(jié)果。網(wǎng)絡(luò)分析圖層的某些屬性可以根據(jù)路網(wǎng)條件，煤炭運量自我定義。由于網(wǎng)絡(luò)分析是針對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的，所以要建立網(wǎng)絡(luò)分析圖層必須要有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集并使之與網(wǎng)絡(luò)分析圖層綁定。添加停靠點在網(wǎng)絡(luò)分析窗口中點選?？奎c(0),在網(wǎng)絡(luò)分析工具欄上點擊“新建網(wǎng)絡(luò)位置”工具，在地圖的各個主要運煤節(jié)點上點擊以定義新的?？奎c，程序?qū)⒃阼F路重載運輸網(wǎng)絡(luò)上自動的計算并得到一個距離給定位置最近的?？奎c。生成最優(yōu)路徑在本例中，路網(wǎng)銜接點即為設(shè)施點，而煤炭產(chǎn)地則為事件點。NetworkAnalyst

支持同時執(zhí)行多個最近設(shè)施點分析。這就為我們同時尋找煤炭集結(jié)地點提供了可能。運行結(jié)果：在本例中主要以3.4.2OD成本矩陣分析創(chuàng)建OD成本矩陣在網(wǎng)絡(luò)分析工具欄上點擊“建立OD成本矩陣”在網(wǎng)絡(luò)分析窗口中可以點擊“起始位置”“目的地”“路線”和“路障”等按鈕來分別創(chuàng)建起始位置，目的地，路障。生成OD成本矩陣OD成本矩陣的功能是求多起點到多終點之間相互連通成本，通過OD成本矩陣可以在我們建立的鐵路路網(wǎng)中找出有多處煤炭產(chǎn)出地到煤炭需求地的最小成本，在此成本中不考慮線路容量。3.5Arcmap分析結(jié)果通過Arcmap的網(wǎng)絡(luò)分析功能，可以實現(xiàn)對鐵路網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)潢P(guān)系的分析，找出各個鐵路線路之間的關(guān)系，以及各個車站之間的聯(lián)通關(guān)系。通過visio整理，我國煤炭運輸北通道里各個線路的連接情況如圖所示圖3北通道網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖3.5.1我國鐵路路網(wǎng)銜接情況分析大秦鐵路是中國北部653公里鐵路煤炭運輸。它的名字來源于它的兩個終端城市,大同在山西省煤礦中心、秦皇島河北渤海。鐵路也經(jīng)過北京和天津的城市，電氣雙軌道線，是煤炭在山西生產(chǎn)移動主要渠道。主要運輸從陜西和內(nèi)蒙古至我國最大的煤炭港口秦皇島的貨物,并與秦皇島，煤炭運往我國南方和亞洲其他國家。銜接線路車站銜接線路韓家?guī)X站北同蒲線西韓家?guī)X線路所大同樞紐云連線云岡支線湖東站湖大線，大準(zhǔn)線茶高聯(lián)絡(luò)線京承線大段聯(lián)絡(luò)線京秦線薊縣西站津薊線柳村南站秦皇島港表3大秦線連接線路豐沙鐵路連接了北京豐臺和河北沙城，全長106千米。與其它鐵路線的連接情況車站銜接線路北京站京包鐵路、京滬鐵路、京承鐵路、京廣鐵路、京哈鐵路、京九鐵路、京通鐵路、京原鐵路、京秦鐵路大同站同蒲鐵路集寧站集二鐵路、集通鐵路包頭站包神鐵路、包西鐵路、包蘭鐵路表4豐沙線連接線路包蘭鐵路連接了內(nèi)蒙古包頭和甘肅蘭州，全長990千米是華北通往西北的主要鐵路干線之一。沿途經(jīng)過包頭市，巴彥淖爾市鄂爾多斯市，烏海市，石嘴山市，銀川市，吳忠市，中衛(wèi)市，白銀市，蘭州市。與其它鐵路線的連接情況表5包蘭線連接線路車站銜接線路蘭州站隴海鐵路包頭站京包鐵路、包神鐵路、包西鐵路干塘站干武聯(lián)絡(luò)線京哈鐵路連接了北京和黑龍江哈爾濱，途徑河北、天津、遼寧、吉林、黑龍江等四省二市。全長1388公里。共有車站171個。與其它鐵路線的連接情況車站銜接線路北京站京包鐵路、京滬鐵路、京承鐵路、京廣鐵路、京哈鐵路、京九鐵路、京通鐵路、京原鐵路、京秦鐵路坨子頭站站京秦鐵路沈陽站京沈鐵路、沈吉鐵路、沈丹鐵路四平站平齊鐵路和四梅鐵路長春站長白鐵路、長圖鐵路哈爾濱站濱洲鐵路、濱綏鐵路、濱北鐵路、拉濱鐵路表6京哈線連接線路京通鐵路南起北京，北至通遼，全長804千米，共有車站92個。是一條溝通華中與蒙西的鐵路干線。在鐵路樞紐中起到了聯(lián)系華北和東北、溝通內(nèi)蒙古東、西部的重要作用。與其它鐵路線的連接情況表7京通線連接線路車站銜接線路北京站京包鐵路、京滬鐵路、京承鐵路、京廣鐵路、京哈鐵路、京九鐵路、京原鐵路。赤峰站赤大白鐵路赤峰站赤大白鐵路通遼北站通霍鐵路、大鄭通鐵路、通讓鐵路、四通鐵路集通鐵路自內(nèi)蒙古集寧的賁紅車站至通遼，全長995千米。該線是國家鐵路網(wǎng)規(guī)劃中的一條長大干線，既可承擔(dān)自治區(qū)西部的煤炭外運，又能基本解決自治區(qū)東部地區(qū)和吉林省缺煤問題。與其它鐵路線的連接情況表8集通線連接線路車站銜接線路賁紅站集二鐵路赤峰站赤大白鐵路通遼北站通霍鐵路膠州?新沂鐵路是一條南北方向鐵路連接城市包括山東省膠州和江蘇省新沂,線長306.6公里，建于2001年到2003年。線路經(jīng)過的主要城鎮(zhèn)和城市包括膠州,高密,諸城,五蓮,郯城和山東臨沂、江蘇欣怡。與其它鐵路線的連接情況車站銜接線路膠州站膠濟鐵路長興站新長鐵路表9膠新線連接線路京廣鐵路是我國一條主要干線鐵路,在北方連接北京，南方連接廣州。此線路為雙軌電氣化線路總長度為2324公里,橫跨五個省份，穿過這五個省份的省會城市,即:石家莊(河北)、鄭州(河南)、武漢(湖北省)、長沙(湖南)、廣州(廣東)經(jīng)過過中國北部,中部和南部。線的兩個終端站是北京西站和廣州火車站。與其它鐵路的連接車站銜接線路北京站京山鐵路、豐沙鐵路、京九鐵路、京原鐵路石家莊站站石太鐵路、石德鐵路邯鄲站邯長鐵路、邯濟鐵路路新鄉(xiāng)站新焦鐵路、新石鐵路鄭州站隴海鐵路、孟寶鐵路漯河站漯阜鐵路信陽站寧西鐵路橫店站橫麻鐵路武漢漢丹鐵路、武九鐵路長沙石長鐵路株洲湘黔鐵路、浙贛鐵路衡陽湘桂鐵路廣州廣三鐵路、廣九鐵路、廣茂鐵路表10京廣線連接線路焦柳鐵路是中國一條從河南焦作通往廣西柳州南站的鐵路，于1978年建成，全長運營里程1645千米。焦柳鐵路同京廣鐵路平行，是縱貫中國南北的第二條重要鐵路干線。與其它鐵路的連接表11焦柳線連接線路車站銜接線路月山站太焦鐵路洛陽站隴海鐵路襄樊站襄渝鐵路柳州南站湘桂鐵路、黔桂鐵路石德鐵路西起河北省石家莊市，東至山東德州市，途經(jīng)藁城、晉州、辛集、深州、衡水等市縣，線路全長181.9正線公里，石德鐵路既是晉煤外運的主要通道之一，也是溝通石太線、京廣線、京九線、京滬線的重要干線。與其它鐵路的連接表12石德線連接線路車站銜接線路石家莊站京廣鐵路和石太鐵路德州站京滬鐵路隴海鐵路是中國一條從江蘇連云港通往甘肅蘭州的鐵路，全長1735千米。隴海鐵路是貫穿中國東、中、西部最主要的鐵路干線是中國長江以北東西交通大動脈。全長1759公里。與其它鐵路線的連接情況車站銜接線路蘭州站蘭新線、蘭青線和包蘭線寶雞寶成鐵路、正在修建的寶中（衛(wèi)）鐵路西安西侯線、西延線、西康鐵路潼關(guān)南同蒲鐵路洛陽焦枝鐵路鄭州京廣線商丘京九鐵路徐州津滬線表13隴海線連接線路3.5.2Arcmap中各個主要車站距離結(jié)果表14主要樞紐間路線里程車站距離（單位公里）包頭呼和浩特165集寧南張家口170孔家莊包頭615孔家莊北京217唐山北北京151曹妃甸遷安北213灤縣京唐港76北京承德256北京段甲嶺66段甲嶺哈爾濱1183表14主要樞紐間路線里程（續(xù)）茶塢大同342茶塢秦皇島311大同東北京377大同東包頭455大同東大同5周家灣北京984廣州周家灣1310巴圖塔包頭154神木西包頭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韓家?guī)X大同19湖東大同37薊縣西秦皇島232天津薊縣西92灤縣北京208灤縣唐山71黃驊南黃驊港46天津黃驊南1014運輸組織分析4.1功能模式:依據(jù)鐵路重載通道路網(wǎng)中其他線路銜接的情況,將其分為全封閉模式、半封閉模式和全開放模式。

4.1.1全封閉模式重載鐵路在路網(wǎng)中不與任何其他線路銜接，具有獨立性，只進行點到點的運輸。

4.1.2全開放模式重載鐵路全開放模式重載鐵路是指在重載線路處有多處樞紐與普通線路相連接，運行的主要是整列式重載列車，這種運輸方式能充分運用鐵路能力，普通線路的列車在樞紐處改變成重載列車，在重載通道上運輸?shù)竭_(dá)另一樞紐之后解編成普通列車。

4.1.3半封閉模式重載鐵路相對于全開放模式重載鐵路，這種鐵路有一定的相似性，是在重載通道的兩端進行改編和解編作業(yè)的，相對于全開放模式重載鐵路具有獨立性。相對于全封閉模式重載鐵路具有靈活性。

4.2理想條件下最優(yōu)路徑選擇問題車流徑路是指車輛從始發(fā)站輸送至終到站所經(jīng)過的路線。目前，我國車流徑路可分為三類最短徑路、特定徑路和迂回徑路。一般情況下，車輛都按最短徑路進行輸送。最短徑路是指路網(wǎng)上兩個車站之間里程最短、運價最低或者運輸時間最短的徑路。4.2.1成本計算鐵路運輸成本由3部分構(gòu)成固定設(shè)施成本、移動設(shè)施成本和運營成本。固定設(shè)施成本主要指軌道、車站和編組場。固定運輸設(shè)施的投資是一種沉沒成本，因為一旦建成這些設(shè)施，一般不會再次移動，而且在一定程度上也不會有其他的用途。固定運輸設(shè)施除了剛開始的投資建設(shè)，還有設(shè)施在使用壽命期限內(nèi)所需的維修和養(yǎng)護，因此固定設(shè)施成本也包括了維修、養(yǎng)護等相關(guān)的使用成本。移動設(shè)備擁有成本主要指機車車輛和貨車車輛。所有各種運載工具都有自己的使用壽命，運載工具的價值在其使用期內(nèi)會逐漸轉(zhuǎn)化為運載成本，因此使用壽命決定著運載工具的折舊過程。這種折舊轉(zhuǎn)移成本也屬于移動設(shè)備擁有成本。運營成本在運營成本中，有兩類是直接與鐵路運輸量相關(guān)的可變成本，一類是直接運營人員的工資，另一類是運輸工具消耗的燃料。運輸工作量越大，這些直接的運營成本也會越大。規(guī)模經(jīng)濟是鐵路行業(yè)的基本經(jīng)濟現(xiàn)象。鐵路規(guī)模經(jīng)濟是指隨著鐵路運輸規(guī)模的增大，單位運價降低的經(jīng)濟現(xiàn)象。鐵路運輸中的規(guī)模經(jīng)濟問題主要是機車的牽引力、功率的大小與線路上的行車密度。在貨源充足的情況下，大牽引力機車之所以比小牽引力機車的營運成本低，一方面原因是機車造價并非與牽引力等比例增加，因而大牽引力機車分?jǐn)偟絾挝回浳锷系脑O(shè)備成本要小于小牽引力機車；另一方面原因是每噸公里貨物所分?jǐn)偟母黜棾杀径?，運量大的列車會低于運量小的列車。因此，鐵路實現(xiàn)有粗放經(jīng)營向集約經(jīng)營轉(zhuǎn)變的重大舉措就是開行長、大列車，實現(xiàn)貨物運輸重載化。半封閉模式重載鐵路成本計算。有煤Q萬噸在煤炭產(chǎn)出地點出發(fā)到達(dá)煤炭需求地點假設(shè)在供需平衡。站具有編發(fā)重載列車的各種設(shè)備設(shè)施和能力，是集疏運系統(tǒng)中的第一編組站。站有解體重載列車的設(shè)備設(shè)施和能力，是集疏運系統(tǒng)中的最后編組站。運輸成本=×作業(yè)量+固定成本……（1）可變成本包括時間成本，距離成本以及裝貨量成本。設(shè)車站發(fā)生的時間可變成本為………………………（2） 為裝車效率，貨運量成本為(q)，固定成本為。在通道發(fā)生的可變成本為…………………（3）其中為單位貨物的可變成本，通道固定成本為。設(shè)車站發(fā)生的時間可變成本為……………………（4） 為卸車效率，貨運量成本為(q)，固定成本為。和之間普通線路的可變成本…………………（5）其中為單位貨物的可變成本，通道固定成本為。和C之間普通線路的可變成本…………………（6）其中為單位貨物的可變成本，通道固定成本為。B車站發(fā)生的時間可變成本為……………………（7） 為改編效率，改編量成本為(q)，固定成本為。C車站發(fā)生的時間可變成本為……………………（8） 為改編效率，改編量成本為(q)，固定成本為。則運輸成本=dt+(q)++++dt+(q)++++++dt+(q)++dt+(q)+……………………（9）4.2.2固定成本以及可變成本求解在某條固定的線路上，可以認(rèn)為一切固定成本的總和為=a，一切可變成本的總和可變成本=b。a,b兩個變量可以根據(jù)線性回歸方程求解。線性回歸直線模型（1）確定研究對象。（2）用excel畫出運價里程散點圖（3）由經(jīng)驗確定回歸方程的類型（4）估計回歸方程中的參數(shù)。（5）得出結(jié)果后分析殘差圖是否有異常，如果存在異常，則檢查數(shù)據(jù)是否有誤，或模型是否合適等。…………………（10）其中a為各鐵路線路固定成本；b各鐵路線路可變成本；e稱為隨機誤差。大秦線表15大秦線沿途費用發(fā)到站大同至大同縣發(fā)到站大同至陽原發(fā)到站大同至化稍營鐵路里程62鐵路里程108鐵路里程151費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值鐵路運費1473.5運費1840.6鐵路運費2183.9表15大秦線沿途費用（續(xù)）發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6到站卸車費873.6到站卸車費873.6到站卸車費873.6發(fā)到站大同至涿鹿發(fā)到站大同至延慶北發(fā)到站大同至茶塢鐵路里程205鐵路里程285鐵路里程349費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值鐵路運費2615鐵路運費3253.6鐵路運費3764.5發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6到站卸車費873.6到站卸車費873.6到站卸車費873.6發(fā)到站大同至薊縣西發(fā)到站大同至遷西發(fā)到站大同至遷安北鐵路里程429鐵路里程530鐵路里程577費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值鐵路運費4403.2鐵路運費5209.5鐵路運費5584.7發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6到站卸車費873.6到站卸車費873.6到站卸車費873.6發(fā)到站大同至柳村南鐵路里程674費用名稱費用數(shù)值鐵路運費6359發(fā)站裝卸費873.6到站卸車費873.6表16大秦線里程-運價大同至大同縣大同至陽原大同至化稍營大同至涿鹿大同至延慶北大同至茶塢大同至薊縣西大同至遷西大同至遷安北表16大秦線里程-運價（續(xù)）里程62108151205285349429530577運輸費用3220.73587.83931.14362.25000.85511.76150.46956.77331.9==2725.7………………（11）=×+=7.983………………………（12）線性回歸方程為y=7.983x+2725.7……………………（13）張?zhí)畦F路表17張?zhí)凭€沿途費用發(fā)到站大同東至陽高發(fā)到站大同東至天鎮(zhèn)發(fā)到站大同東至曹妃甸鐵路里程52鐵路里程81鐵路里程686費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值鐵路運費2372.1鐵路運費2603.6鐵路運費6710.4發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6到站卸車費873.6到站卸車費873.6到站卸車費873.6發(fā)到站大同東至孔家莊發(fā)到站大同東至龍門發(fā)到站大同東至赤城鐵路里程160鐵路里程249鐵路里程269費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值鐵路運費2255.8鐵路運費3095.1鐵路運費3283.7發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6到站卸車費825.6到站卸車費806.4到站卸車費806.4發(fā)到站大同東至楊木柵子發(fā)到站大同東至豐寧發(fā)到站大同東至灤平東鐵路里程319鐵路里程349鐵路里程420表17張?zhí)凭€沿途費用（續(xù)）費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值鐵路運費3755.2鐵路運費4038.2鐵路運費4707.8發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6到站卸車費806.4到站卸車費806.4到站卸車費806.4發(fā)到站大同東至承德西發(fā)到站大同東至李家營發(fā)到站大同東至唐山北鐵路里程349鐵路里程485鐵路里程477費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值鐵路運費5113.3鐵路運費5320.8鐵路運費4786.4發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6到站卸車費806.4到站卸車費806.4到站卸車費806.4表18張?zhí)凭€里程-成本大同東至陽高大同東至天鎮(zhèn)大同東至孔家莊大同東至龍門大同東至赤城大同東至楊木柵子大同東至豐寧大同東至灤平東大同東至承德西大同東至李家營大同東至唐山北大同東至曹妃甸里程5281160249269319349420463485477686費用4119.34350.839554775.14963.75435.25718.26387.86793.37000.86466.48457.6==3309.5……………………（14）=×+=7.1593……………（15）線性回歸方程為y=7.1593x+3309.5…………（16）表19京原線沿途費用發(fā)到站原平至代縣發(fā)到站原平至繁峙發(fā)到站原平至五臺山鐵路里程48鐵路里程79鐵路里程107費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值鐵路運費384鐵路運費609.1鐵路運費812.6發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6到站卸車費873.6到站卸車費873.6到站卸車費873.6發(fā)到站原平至平型關(guān)發(fā)到站原平至靈丘發(fā)到站原平至白澗鐵路里程150鐵路里程181鐵路里程310費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值鐵路運費1124.8鐵路運費1350鐵路運費2286.8發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6到站卸車費873.6到站卸車費873.6到站卸車費806.4發(fā)到站原平至北京鐵路里程548費用名稱費用數(shù)值鐵路運費5828發(fā)站裝卸費873.6到站卸車費806.4表20京原線里程-成本原平至代縣原平至繁峙原平至五臺山原平至平型關(guān)原平至靈丘原平至白澗原平至北京里程4879107150181310548費用2131.22356.32559.828723097.23966.87508==1359.7………………（17）=×+=10.522……………………（18）線性回歸方程為y=10.522x+1359.7…………………（19）表21京包線沿途費用發(fā)到站包頭至薩拉齊發(fā)到站包頭至呼和浩特發(fā)到站包頭至旗下營東鐵路里程60鐵路里程165鐵路里程237費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值鐵路運費1493.5鐵路運費2394.7鐵路運費2972.6發(fā)站裝卸費672發(fā)站裝卸費672發(fā)站裝卸費672到站卸車費672到站卸車費672到站卸車費672發(fā)到站包頭至卓資東發(fā)到站包頭至集寧南發(fā)到站包頭至廟梁鐵路里程281鐵路里程335鐵路里程400費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值鐵路運費3350.3鐵路運費3813.7鐵路運費4883.6發(fā)站裝卸費672發(fā)站裝卸費672發(fā)站裝卸費672到站卸車費672到站卸車費672到站卸車費672發(fā)到站包頭至興和西發(fā)到站包頭至友誼水庫發(fā)到站包頭至張家口鐵路里程414鐵路里程434鐵路里程521費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值鐵路運費5127.3鐵路運費5475.5鐵路運費6316.9發(fā)站裝卸費672發(fā)站裝卸費672發(fā)站裝卸費672到站卸車費672到站卸車費672到站卸車費806.4表22京包線里程-成本（續(xù)）包頭至薩拉齊包頭至呼和浩特包頭至旗下營東包頭至卓資東包頭至集寧南包頭至廟梁包頭至興和西包頭至友誼水庫里程60165237281335400414434費用2837.53738.74316.64022.35157.76227.66471.36819.5==1761.1…………（20）=×+=11.077…………………（21）線性回歸方程為y=11.077x+1761.1………………（22）京秦線表22京秦線沿途費用發(fā)到站北京至段甲嶺發(fā)到站北京至豐潤西發(fā)到站北京至唐山北鐵路里程66鐵路里程402鐵路里程151費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值鐵路運費1545鐵路運費4572.2鐵路運費2223.6發(fā)站裝卸費806.4發(fā)站裝卸費806.4發(fā)站裝卸費806.4到站卸車費806.4到站卸車費806.4到站卸車費806.4發(fā)到站北京至狼窩鋪發(fā)到站北京至灤縣發(fā)到站北京至昌黎鐵路里程167鐵路里程208鐵路里程249費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值鐵路運費2351.3鐵路運費2703.2鐵路運費3055.1發(fā)站裝卸費806.4發(fā)站裝卸費806.4發(fā)站裝卸費806.4到站卸車費806.4到站卸車費806.4到站卸車費806.4發(fā)到站北京至北戴河發(fā)到站北京至秦皇島鐵路里程277鐵路里程294表22京秦線沿途費用（續(xù)）費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值鐵路運費3295.5鐵路運費3365.1發(fā)站裝卸費806.4發(fā)站裝卸費806.4到站卸車費806.4到站卸車費806.4表23京秦線里程-成本北京至段甲嶺北京至豐潤西北京至唐山北北京至狼窩鋪北京至灤縣北京至昌黎北京至北戴河北京至秦皇島里程3157.861853836.43964.143164667.94908.34977.9費用66402151167208249277294==2493.6………………（23）=×+=8.8561……………………（24）線性回歸方程為y=8.8561x+2493.6……（25）北同蒲線表24北同蒲線沿途費用發(fā)到站朔州至岱岳發(fā)到站朔州至懷仁發(fā)到站朔州至韓家?guī)X鐵路里程44鐵路里程87鐵路里程108費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值費用名稱費用數(shù)值鐵路運費1329.7鐵路運費1673.1鐵路運費1840.6發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6發(fā)站裝卸費873.6到站卸車費873.6到站卸車費873.6到站卸車費873.6發(fā)到站朔州至大同鐵路里程130費用名稱費用數(shù)值鐵路運費2016.3表24北同蒲線沿途費用（續(xù)）發(fā)站裝卸費873.6到站卸車費873.6表25北同蒲線里程-運價朔州至岱岳朔州至懷仁朔州至韓家?guī)X朔州至大同里程4487108130費用3076.93420.33587.83763.5==2725.7……………………（26）=×+=7.9834……………（27）線性回歸方程為y=7.9834x+2725.7…………（28）通過分析可得表26各線路可變成本系數(shù)-固定成本線路大秦北同蒲京原京秦京包張?zhí)瓶勺兂杀?.9837.983410.5338.85611.0777.1593固定成本27252725.715392493.61761.13309成本分析結(jié)論：在大秦，北同蒲，張?zhí)频戎剌d線路上，可變成本小于非重載鐵路，但是固定成本大于非重載鐵路，可見在運輸少量貨物時應(yīng)該以普通線路為主要選擇對象，在運輸大量貨物時，應(yīng)該首選重載鐵路運輸路線。令，得出x=當(dāng)運輸距離大于時選擇重載運輸方式跟合理一些；當(dāng)運輸距離小于時選擇普通運輸方式跟合理一些；引入經(jīng)濟學(xué)中的邊際成本的定義，即增加一單位的產(chǎn)量隨即而產(chǎn)生的成本增加量即稱為邊際成本。在同樣的條件下，由于重載運輸具有更小的邊際成本，在我國貨物流動大，鐵路運力緊張，運輸需求大的背景下，發(fā)展重載運輸對我國經(jīng)濟發(fā)展更有作用。4.2.3北通道實例分析在解決重載貨運通道與網(wǎng)絡(luò)銜接問題之前，假設(shè)路網(wǎng)中各點固定成本和可變成本相同，各線路不區(qū)分重載和非重載的區(qū)別。由于既有路網(wǎng)貨物單位運價可以看成固定值，因此最短距離輸送和運價最低輸送是等價的。為簡化車流徑路選擇模型的建立，在此做出以下假設(shè)假設(shè)研究對象是一個封閉系統(tǒng)，不受外界因素的干擾；假設(shè)各個OD間的貨流量是完全確定的，不受其他因素的影響；假設(shè)貨物流向為由北向南，不考慮反向貨流；假設(shè)路線及車站能力能滿足運輸要求；在全部采用非重載運輸?shù)那闆r下，不考慮重載運輸通道和普通線路的區(qū)別的時候，最短路徑即為最小成本。煤炭北通道為例分析煤炭北通道由大秦線，京原線，集通線，朔黃線組成，主要運輸任務(wù)是將山西陜西蒙西的煤炭運到沿海城市，并在沿海港口包括秦皇島港、天津港、黃驊港、唐山地區(qū)港運往南方各省以及沿線電廠。在本研究中將以大秦線以及既有的普通線路等線和我國產(chǎn)煤量過億的七個大型產(chǎn)地以及秦皇島港天津港黃驊港曹妃甸港等點組成的網(wǎng)絡(luò)模型為例帶入模型進行分析。圖4重載通道示意圖如圖所示，粗線代表線路為我國現(xiàn)有重載貨運通道，細(xì)線為既有普通線路，圓點為我國產(chǎn)量過億的煤炭產(chǎn)地，方點為本論文中選中的煤炭輸出點，分別為秦皇島港，唐山港，黃驊港。表27煤炭北通道上各重點線路之間距離車站里程包頭呼和浩特165km呼和浩特集寧南158km集寧南豐鎮(zhèn)0km豐鎮(zhèn)大同43km大同大同東5km表27煤炭北通道上各重點線路之間距離（續(xù)）大同東孔家莊160km孔家莊曹妃甸521km唐山北曹妃甸154km北京秦皇島294km薊縣西天津509km薊縣西遷安北148km遷安北秦皇島81km遷安北灤南71km灤南京唐港40km灤南曹妃甸港62km湖東韓家?guī)X23km湖東茶塢304km茶塢薊縣西80km茶塢承德854km茶塢北京603km北京孔家莊208km大同東湖東50km大同韓家?guī)X22km韓家?guī)X原平154km韓家?guī)X朔州108km朔州神池57km包頭鄂爾多斯131km鄂爾多斯神木西77km神木西大保當(dāng)38km大保當(dāng)神木54km神木西神木92km呼和浩特集寧南158km集寧南孔家莊165km北京原平443km包頭呼和浩特165km唐山北秦皇島690km段甲嶺唐山北85km段甲嶺薊縣西457km北京段甲嶺66km神池原平85km神木神池709km神木榆林112km榆林神木西208km表27煤炭北通道上各重點線路之間距離（續(xù)）外西溝豐鎮(zhèn)1164km二道河外西溝1164km茶塢段甲嶺1164km4.2.4

Arcmap分析結(jié)果大同表28路線選擇秦皇島港湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北秦皇島京唐港湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北灤南京唐港曹妃甸港湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北灤南曹妃甸港黃樺港湖東茶塢段甲嶺薊縣西天津黃樺南黃樺港榆林表29路線選擇秦皇島港榆林神木神池原平北京段甲嶺唐山北灤縣秦皇島京唐港榆林神木神池原平北京段甲嶺唐山北灤縣京唐港曹妃甸港榆林神木神池原平北京段甲嶺唐山北曹妃甸港黃樺港榆林神木神池黃樺南黃樺港朔州表30路線選擇秦皇島港朔州韓家?guī)X湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北秦皇島京唐港朔州韓家?guī)X湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北灤南京唐港曹妃甸港朔州韓家?guī)X湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北灤南曹妃甸港黃樺港朔州寧武黃樺南黃樺港包頭表31路線選擇秦皇島港包頭呼和浩特集寧南豐鎮(zhèn)孔家莊北京秦皇島京唐港包頭呼和浩特集寧南豐鎮(zhèn)孔家莊北京遷安北灤南京唐港曹妃甸港包頭呼和浩特集寧南豐鎮(zhèn)孔家莊北京唐山北曹妃甸港黃樺港包頭呼和浩特集寧南豐鎮(zhèn)孔家莊北京天津黃樺南黃樺港鄂爾多斯表32路線選擇秦皇島港鄂爾多斯包頭呼和浩特集寧南豐鎮(zhèn)孔家莊北京秦皇島京唐港鄂爾多斯包頭呼和浩特集寧南豐鎮(zhèn)孔家莊北京遷安北灤南京唐港曹妃甸港鄂爾多斯包頭呼和浩特集寧南豐鎮(zhèn)孔家莊北京唐山北曹妃甸港黃樺港鄂爾多斯包頭呼和浩特集寧南豐鎮(zhèn)孔家莊北京天津黃樺南黃樺港呂梁表33路線選擇秦皇島港呂梁石家莊北京唐山北灤縣秦皇島京唐港呂梁石家莊北京唐山北灤縣京唐港曹妃甸港呂梁石家莊北京唐山北曹妃甸港黃樺港呂梁神池黃樺南黃樺港長治表34路線選擇秦皇島港長治陽泉石家莊北京唐山北灤縣秦皇島京唐港長治陽泉石家莊北京唐山北灤縣京唐港曹妃甸港長治陽泉石家莊北京唐山北曹妃甸港黃樺港長治懸鐘邯鄲小康莊雞澤黃樺港4.3在考慮重載運輸通道時最優(yōu)路徑選擇按最短距離輸送和運價最低輸送不再等價，此時必須考慮各OD間的流量大小。若以運輸總成本最小為目標(biāo)進行輸送，則各路段權(quán)重需定為單位運費。在保證煤炭運輸量最大的前提下，所消耗的成本最小，這是典型的路徑選擇問題，但是在本模型中，在流量經(jīng)過銜接點時由于換裝，會產(chǎn)生一定的固定成本和可變成本，但是路徑選擇問題不能解決此問題。本論文中的解決方法是假設(shè)重載通道與普通線路之間有一條虛擬線路，假設(shè)普通線路不直接與重載通道相連接，而是通過虛擬線路與重載通道連接。虛擬線路上的固定成本即為銜接點處改的固定成本，虛擬線路上的可變成本即為銜接點處的可變成本，并且根據(jù)可變成本賦予虛擬線路一個長度。原鐵路網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖整理之后得到:圖5虛擬網(wǎng)絡(luò)代替節(jié)點的示意圖圖形說明（如圖所示，藍(lán)色線條表示我國重載貨運通道的北部重載通道，黑色線條為其他鐵路線路，紅色線條為重載通道與普通線路之間的虛擬線路，黃色六邊形為我國北部重載貨運通道與既有路網(wǎng)上的重點車站，藍(lán)的圓點為虛擬車站）4.3.1模型建立設(shè)帶有費用的網(wǎng)絡(luò)流圖G=（V，E，D）

V={，n=1,2,3...}在整個網(wǎng)絡(luò)中所有站點的集合（包括虛擬節(jié)點）；E={，n=1,2,3...}在整個網(wǎng)絡(luò)中所有線路的集合（包括虛擬線路用表示相鄰節(jié)點i，j之間線路）；D={，n=1,2,3...}在整個網(wǎng)絡(luò)中所有線路之間距離。（表示相鄰節(jié)點i，j之間線路距離）此外令表示運輸供應(yīng)點集合，即始發(fā)站；表示運輸需求點集合，即終到站。設(shè)={，n=1,2,3...}為u，v之間所有路徑的集合。為第n條路徑；為u，v之間路徑條數(shù)。為所有重載通道上的線路集合。為重載通道上第m條路徑。……………………（29）…………（30）由表25可得到…………（31）………………（32）S.t.……………………（33）4.3.2Floyd算法本文采用Floyd算法進行計算，網(wǎng)絡(luò)中，令，表示G中到的最短路，考慮G中任意兩點，，如將G中，以外的點都刪掉，得到只剩，的網(wǎng)絡(luò)，記……………………（34）在中加入及D中與，，相關(guān)聯(lián)的弧，得，中到的最短路長記，則一定有……………………（35）再在中加入及D中與，，，相關(guān)聯(lián)的弧，的，中到的最短路長記，則有在……………………（36）以此類推，D中的所有點加入子網(wǎng)絡(luò)，得到到的最短路。4.3.3分析結(jié)果利用Floyd算法結(jié)合表25中重載運輸通道的固定成本以及可變成本系數(shù)和普通線路的固定成本以及可變成本系數(shù)計算的到結(jié)果如下：大同表35線路選擇秦皇島港湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北秦皇島京唐港湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北灤南京唐港曹妃甸港湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北灤南曹妃甸港黃樺港湖東茶塢段甲嶺薊縣西天津黃樺南黃樺港榆林表36線路選擇表14秦皇島港榆林神木神池寧武朔州韓家?guī)X湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北秦皇島京唐港榆林神木神池寧武朔州韓家?guī)X湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北灤南京唐港曹妃甸港榆林神木神池寧武朔州韓家?guī)X湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北灤南曹妃甸港黃樺港榆林神木神池黃樺南黃樺港朔州表37線路選擇秦皇島港朔州韓家?guī)X湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北秦皇島京唐港朔州韓家?guī)X湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北灤南京唐港曹妃甸港朔州韓家?guī)X湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北灤南曹妃甸港黃樺港朔州寧武黃樺南黃樺港包頭表38線路選擇秦皇島港包頭呼和浩特集寧南豐鎮(zhèn)孔家莊北京秦皇島京唐港包頭呼和浩特集寧南豐鎮(zhèn)孔家莊北京遷安北灤南京唐港曹妃甸港包頭呼和浩特集寧南豐鎮(zhèn)孔家莊北京唐山北曹妃甸港黃樺港包頭呼和浩特集寧南豐鎮(zhèn)孔家莊北京天津黃樺南黃樺港鄂爾多斯表39線路選擇秦皇島港鄂爾多斯周家灣二道河外西溝豐鎮(zhèn)大同湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北秦皇島京唐港鄂爾多斯周家灣二道河外西溝豐鎮(zhèn)大同湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北灤南京唐港表39線路選擇（續(xù)）曹妃甸港鄂爾多斯周家灣二道河外西溝豐鎮(zhèn)大同湖東茶塢段甲嶺薊縣西遷安北灤南曹妃甸港黃樺港鄂爾多斯包頭呼和浩特集寧南豐鎮(zhèn)孔家莊北京天津黃樺南黃樺港呂梁表40線路選擇秦皇島港呂梁石家莊北京唐山北灤縣秦皇島京唐港呂梁石家莊北京唐山北灤縣京唐港曹妃甸港呂梁石家莊北京唐山北曹妃甸港黃樺港呂梁神池黃樺南黃樺港長治表41線路選擇秦皇島港長治陽泉石家莊北京唐山北灤縣秦皇島京唐港長治陽泉石家莊北京唐山北灤縣京唐港曹妃甸港長治陽泉石家莊北京唐山北曹妃甸港黃樺港長治懸鐘邯鄲小康莊雞澤黃樺港

4.3.4結(jié)果分析通過對比表29和表36，看出，榆林運往秦皇島港，京唐港，曹妃甸港的線路有明顯不同，在不考慮重載通道與普通線路的區(qū)別時，最佳路線為通過普通線路集中到神木，然后由神黃線到達(dá)寧武，在寧武轉(zhuǎn)到原平，通過京原線到達(dá)北京，再走京秦線到達(dá)秦皇島，京唐港以及曹妃甸港。但是在考慮重載與非重載區(qū)別的時候，由于表29中的線路要反復(fù)整編解編，才能適應(yīng)不斷變化的線路，所以此時的最佳路徑為通過神池上北同蒲線，再在韓家?guī)X站轉(zhuǎn)移到大秦線，最后通過大秦線到達(dá)秦皇島，京唐港以及曹妃甸港，在整個過程中，在經(jīng)過神木站整編成重載列車之后一直在重載線路上行駛，邊際成本低，而且在銜接點處的成本消耗少。通過對比表32和表39可以看到鄂爾