基于關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的鐵路超限超重貨物運(yùn)輸路徑?jīng)Q策方法

張英貴，過(guò)靖怡，雷定猷，吳輝

(1.中南大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙410075；2.中南大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙410083；3.軌道交通大數(shù)據(jù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙410075)

鐵路超限超重貨物運(yùn)輸是一種組織高度復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括限(限速運(yùn)行)、繞(繞道運(yùn)輸)、禁(禁止會(huì)車(chē))、疏(拆除沿途控制設(shè)備)、固(橋梁加固)等過(guò)程，涉及調(diào)度、車(chē)輛、機(jī)務(wù)、工務(wù)、電務(wù)等幾乎所有的鐵路運(yùn)輸部門(mén)[1]。為發(fā)展綠色交通體系，大輻提升鐵路貨運(yùn)比例，發(fā)展鐵路超限超重貨物運(yùn)輸是必須的。要想發(fā)展鐵路超限超重貨物運(yùn)輸，優(yōu)化路徑?jīng)Q策至關(guān)重要，然而目前主要依靠歷史經(jīng)驗(yàn)人為選擇徑路，效率較低的同時(shí)可能往往不能擇出最優(yōu)路徑。因此研究如何提高鐵路超限超重貨物安全運(yùn)輸路徑?jīng)Q策的科學(xué)性及可靠性具有重大意義。湯波[2]通過(guò)不斷修正超限超重運(yùn)輸路徑優(yōu)化模型中各因素權(quán)重，設(shè)計(jì)路徑搜索算法實(shí)現(xiàn)路徑尋優(yōu)；陳皓等[3]提出了裝載加固與路徑選擇綜合優(yōu)化模型和決策方法；雷定猷[4]從信息化的角度論述超限超重運(yùn)輸優(yōu)化問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了鐵路超限超重貨物運(yùn)輸決策支持系統(tǒng)；ZHANG等[5]開(kāi)發(fā)了B/S模式三層的調(diào)度系統(tǒng)，并提出一系列網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)和管理措施。隨著智慧交通系統(tǒng)的出現(xiàn)，交通大數(shù)據(jù)已成為基礎(chǔ)性資源，關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘在交通管理和交通預(yù)測(cè)方面發(fā)揮極大的作用。JIANG等[6?7]利用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘方法和模型對(duì)交通事故進(jìn)行分析；GUO等[8]挖掘城市軌道交通乘客通勤和轉(zhuǎn)移行為數(shù)據(jù)中的關(guān)聯(lián)規(guī)則，為優(yōu)化運(yùn)營(yíng)戰(zhàn)略提供依據(jù)；FANG等[9]應(yīng)用關(guān)聯(lián)規(guī)則分析尋找不同城市景區(qū)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系作為旅游線路推薦；易振威等[10?11]采用關(guān)聯(lián)規(guī)則改進(jìn)算法解決危險(xiǎn)品的運(yùn)輸優(yōu)化問(wèn)題，提高公路危險(xiǎn)品運(yùn)輸?shù)陌踩裕焕璧び甑萚12?13]改進(jìn)了傳統(tǒng)的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法并通過(guò)案例表明了其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘在交通運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)管理中應(yīng)用廣泛，但具體在鐵路超限超重貨物運(yùn)輸組織領(lǐng)域的應(yīng)用幾乎沒(méi)有。目前，積累了海量的我國(guó)鐵路超限超重貨物運(yùn)輸路徑的歷史數(shù)據(jù)，面向數(shù)據(jù)挖掘的超限超重貨物運(yùn)輸路徑?jīng)Q策研究條件已經(jīng)成熟。本文通過(guò)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘，揭示鐵路超限超重貨物運(yùn)輸歷史數(shù)據(jù)間隱含的相關(guān)關(guān)系，得到某一運(yùn)輸條件下分界口間推薦路徑，然后設(shè)計(jì)實(shí)例相似度匹配算法，科學(xué)高效地實(shí)現(xiàn)鐵路超限超重貨物運(yùn)輸路徑?jīng)Q策。

1 鐵路超限超重貨物運(yùn)輸路徑?jīng)Q策模型構(gòu)建

綜合考慮各類運(yùn)輸費(fèi)用及耗費(fèi)的時(shí)間成本，以總成本最小為優(yōu)化目標(biāo)，鐵路限界、車(chē)流平衡、橋梁承載能力為約束，構(gòu)建鐵路超限超重貨物安全運(yùn)輸路徑?jīng)Q策模型M如下：

記鐵路超限超重運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)為G=(V,E)，V={i|i=1,2,…,nk}為節(jié)點(diǎn)集，nk為節(jié)點(diǎn)數(shù)量，E={ij|i,j=i=1,2,…,nk}為節(jié)點(diǎn)路段的集合。模型M中：分別表示該路段直線和曲線綜合最小建筑限界h處的半寬，其中因外軌超高造成的限界加寬已扣除。k直h和k曲h分別表示超限貨物運(yùn)行在直線線路和曲線線路時(shí)在高度h處占用空間的半寬。S安為超限貨物的任何超限部位必須與建筑限界之間保持的安全裕量。記超限超重車(chē)通過(guò)節(jié)點(diǎn)路段ij的第k個(gè)區(qū)間的第座橋梁的運(yùn)行活載為檢定活載系數(shù)為表示該路段的單位運(yùn)輸成本費(fèi)用(n=1,2,3…表示各種運(yùn)輸費(fèi)用)，vij表示該路段平均運(yùn)行速度，dij表示該弧的長(zhǎng)度，ui為0-1變量，若節(jié)點(diǎn)i需要進(jìn)行技術(shù)作業(yè)，ui=1，否則ui=0，t為車(chē)站作業(yè)平均停留時(shí)間，xij為決策變量，若超限超重貨物運(yùn)輸路徑選擇了路段ij，xij=1，否 則為 運(yùn) 輸 貨 幣 成 本，為運(yùn)輸時(shí)間成本。運(yùn)輸時(shí)間和費(fèi)用綜合表示為運(yùn)輸總成本，兩者單位和數(shù)量級(jí)不同，引入?yún)?shù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，u表示運(yùn)輸時(shí)間與貨幣成本之間的換算系數(shù)，按貨物價(jià)值定義取值。

2 模糊多層次超限超重貨物運(yùn)輸路徑關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘方法

關(guān)聯(lián)規(guī)則是數(shù)據(jù)挖掘中一個(gè)重要的研究方向，是描述數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)項(xiàng)之間存在潛在關(guān)系的規(guī)則。鐵路超限超重貨物歷史運(yùn)輸數(shù)據(jù)是稀疏的混合類型屬性數(shù)據(jù)集，故將模糊分割和多層次關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的思想應(yīng)用于鐵路超限超重貨物歷史運(yùn)輸數(shù)據(jù)挖掘。首先對(duì)歷史運(yùn)輸數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，從數(shù)據(jù)庫(kù)中篩選分界口間事務(wù)并將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化；其次結(jié)合模糊規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納泛化，基于最小支持度生成頻繁序列，實(shí)現(xiàn)多因素決策數(shù)據(jù)分層樹(shù)的剪枝篩選；最后，通過(guò)各因素與路徑間置信度度量其關(guān)聯(lián)程度，進(jìn)而得到某一類運(yùn)輸條件下可能的路徑集合。圖1是鐵路超限超重貨物運(yùn)輸路徑?jīng)Q策概念層次關(guān)系，上層表示項(xiàng)目或概括的項(xiàng)目(即分類)。

圖1 鐵路超限超重運(yùn)輸路徑?jīng)Q策原始概念層次Fig.1 Original conceptual level of railway out-of-gauge and overweight freights transportation route decision

2.1 超限超重貨物運(yùn)輸路徑歷史數(shù)據(jù)預(yù)處理方法

1)事務(wù)篩選

分界口是各鐵路局集團(tuán)公司之間劃分管轄區(qū)域的分界站。以路網(wǎng)上2個(gè)分界口間的子網(wǎng)絡(luò)作為研究對(duì)象(若起點(diǎn)站或終點(diǎn)站不屬于路網(wǎng)分界口，則視為偽分界口)。如圖2所示，設(shè)共有N條歷史運(yùn)輸記錄經(jīng)過(guò)A和B 2個(gè)(偽)分界口，A-B間有m條不同的路徑，每條歷史運(yùn)輸路徑數(shù)據(jù)稱為1個(gè)事務(wù)，挖掘這N個(gè)事務(wù)的關(guān)聯(lián)規(guī)則。

圖2 分界口間子網(wǎng)絡(luò)Fig.2 Sub-networks between dividing stations

2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化

在鐵路超限超重貨物運(yùn)輸數(shù)據(jù)中，每條運(yùn)輸記錄包含的數(shù)據(jù)繁雜多樣，從中篩選出值得挖掘的信息，并將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化。

某一條事務(wù)tN=(超重程度N，貨物裝車(chē)后總重N，超限等級(jí)N，最大半寬N，最大半寬高度N，中心高度N，車(chē)型N，裝載方式N，路徑長(zhǎng)度N，最小線間距N，通過(guò)能力N，橋梁承重力N,…，路徑N)，其中，每條路徑包含的信息為起點(diǎn)?節(jié)點(diǎn)1?節(jié)點(diǎn)2?…?終點(diǎn)，是否進(jìn)行限界改造。

2.2 超限超重貨物運(yùn)輸路徑數(shù)據(jù)歸納泛化規(guī)則

從原始數(shù)據(jù)表中初步選取合適的因素列表，并作為后續(xù)因素關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的基礎(chǔ)。結(jié)合模糊分割，用因素刪除和因素泛化對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊泛化。如果因素值是大量相同或相近的，則將其刪除，例如最小線間距、通過(guò)能力等。如果因素有大量不同的有效取值，則可以對(duì)該因素進(jìn)行泛化。

1)模糊規(guī)則

根據(jù)《鐵路超限超重貨物運(yùn)輸規(guī)則》，貨物超重和超限的程度都分為3個(gè)級(jí)別。將每個(gè)級(jí)別內(nèi)的數(shù)值模糊劃分，各級(jí)別之間精確劃分，規(guī)則如下：

每個(gè)超重等級(jí)內(nèi)按活載系數(shù)Q劃分為3個(gè)模糊子集，每個(gè)等級(jí)的模糊集表示為F={F(x1),F(x2),…,F(xn)}，每個(gè)等級(jí)內(nèi)3個(gè)模糊子集的隸屬度函數(shù)F1(x),F2(x),F3(x)按順序分別為降半正態(tài)分布、正態(tài)分布、升半正態(tài)分布，見(jiàn)式(7)～(9)[14]。

其中，一級(jí)和二級(jí)超重的f1,f3為該等級(jí)內(nèi)的3等分點(diǎn)，f2為中點(diǎn)；取超級(jí)超重等級(jí)下限值和歷史最大值構(gòu)成區(qū)間，f1,f3為該區(qū)間的3等分點(diǎn)，f2為該區(qū)間的中點(diǎn)；θ為上一等級(jí)上限值(一級(jí)超重時(shí)θ為該等級(jí)下限值)，φ為下一等級(jí)下限值(超級(jí)超重時(shí)φ=+∞)。

每個(gè)超限等級(jí)內(nèi)按限界尺寸劃分為3個(gè)模糊子集，每個(gè)等級(jí)的模糊集表示為G={G(x1),G(x2),…,G(xn)}，每個(gè)等級(jí)內(nèi)3個(gè)模糊子集的隸屬度函數(shù)G1(x),G2(x),G3(x)參考超重等級(jí)隸屬度函數(shù)F1(x),F2(x),F3(x)設(shè)置。

2)數(shù)據(jù)泛化

①超重程度用A表示，A0，A1，A2，A3分別描述不超重，一級(jí)超重，二級(jí)超重，超級(jí)超重。

②裝車(chē)后總重用W表示，若貨物不超重，用W0描述，否則，將重量值按照模糊規(guī)則劃分到不同模糊集，用{“W1”,“W2”,…,“W9”}分別描述。

③超限等級(jí)用B表示，B0，B1，B2分別描述一級(jí)超限，二級(jí)超限，超級(jí)超限。

④最大半寬位置用L=(x,y)表示，將其值按照模糊規(guī)則劃分到不同子集，用{“L0”,“L1”,“L8”}分別描述各組數(shù)值。

根據(jù)《超規(guī)》，這里按超限部位和超限等級(jí)將最大半寬位置泛化為9個(gè)描述值：一級(jí)超限，上中下部分別用L0，L1，L2表示；二級(jí)超限，上中下部分別用L3，L4，L5表示；超級(jí)超限，上中下部分別用L6，L7，L8表示。

⑤中心高度用H表示，將其值按照模糊規(guī)則劃分到不同模糊集，用{“H0”,“H1”,…,“H8”}分別描述各組數(shù)值。

⑥路徑用P表示，{“P0”,“P1”,…,“Pm”}分別描述，Pm=[a,b,c,…,f,0]。

2.3 超限超重貨物路徑頻繁序列創(chuàng)建

基于歸納泛化得到的因素序列對(duì)原始概念層次進(jìn)行初步剪枝和轉(zhuǎn)化，得到可挖掘的鐵路超限超重運(yùn)輸路徑?jīng)Q策數(shù)據(jù)分層樹(shù)，如圖3所示。由A到P的6層單枝是基本單元，每個(gè)聚集的層用“*”表示。令6維向量z=(z1,…,zl,…,z6)為一個(gè)單元，根據(jù)層次關(guān)系，如果zl不滿足最小支持度，則其后代也不可能滿足，故剪除(z1,…,zl,*,…)對(duì)應(yīng)分枝。

圖3 鐵路超限超重運(yùn)輸路徑?jīng)Q策數(shù)據(jù)分層樹(shù)LTFig.3 Decision data level tree for railway out-of-gauge and overweight freights transportation route decision

遍歷分層樹(shù)LT，對(duì)A層到P層的不同屬性值用最小支持度α逐個(gè)篩選，選取每個(gè)“*”的取值，得到頻繁向量集，從而創(chuàng)建頻繁序列，方法步驟如下：

1)掃描輸入，遍歷LT，得到各單枝計(jì)數(shù)，對(duì)應(yīng)向量(*,*,*,*,*,*,*)。

2)根據(jù)A層的取值將輸入劃分為4個(gè)分枝，并記錄A的每個(gè)不同值元組的計(jì)數(shù)。

3)對(duì)第1個(gè)“*”的取值，分別聚集A1,A2,A3和A0分區(qū)，并為其分組創(chuàng)建元組。A1分區(qū)對(duì)應(yīng)向量(A1,*,*,*,*,*,*)，若此單元滿足最小支持度α，則在A1分區(qū)上遞歸進(jìn)行劃分。

4)在B層上劃分A1分區(qū)，對(duì)第2個(gè)“*”取值，獲取B層B0節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)向量(A1,B0,*,*,*,*,*)的計(jì)數(shù)，用最小支持度α檢查。如果滿足最小支持度，則在(A1,B0,*,*,*,*,*)上從W1開(kāi)始劃分。否則，剪除(A1,B0,W1,*,*,*,*)上的分枝。

5)依次迭代下去，在(A1,B0,W1,*,*,*,*)上完成L層、H層和P層的取值劃分后，回溯到A2的劃分，并迭代進(jìn)行，直到所有層的所有取值都進(jìn)行完畢。

在整個(gè)過(guò)程中，默認(rèn)滿足最小支持度閾值，故形成的單元(Ax,Bx,Wx,Lx,Hx,Px)為頻繁序列。

2.4 超限超重貨物運(yùn)輸路徑模糊多層關(guān)聯(lián)規(guī)則

滿足最小置信度的頻繁序列，輸出為關(guān)聯(lián)規(guī)則。使用Prefix Span挖掘提取最頻繁的序列，初步得到多個(gè)關(guān)聯(lián)規(guī)則后，利用提升度進(jìn)行篩選：X是某個(gè)運(yùn)輸條件，Y是運(yùn)輸路徑，若Lift(X?Y)<=1，則刪除該規(guī)則。

3 超限超重貨物運(yùn)輸路徑實(shí)例匹配決策方法

在基于相似度的實(shí)例匹配路徑?jīng)Q策方法中，運(yùn)輸路徑方案由(偽)分界口間的路徑連接起來(lái)得到。

3.1 實(shí)例相似度計(jì)算方法

由于鐵路超限超重貨物運(yùn)輸路徑?jīng)Q策的特殊場(chǎng)景，目標(biāo)實(shí)例與歷史案例相似度分為OD相似度和貨物屬性相似度，取值[0,1]。

3.1.1 OD相似度計(jì)算

設(shè)目標(biāo)實(shí)例與歷史案例起點(diǎn)站/終點(diǎn)站之間的相同節(jié)點(diǎn)數(shù)v，可能相似的兩分界口間路徑上的節(jié)點(diǎn)數(shù)為Vs，起點(diǎn)站/終點(diǎn)站相似度計(jì)算公式為：

目標(biāo)實(shí)例與歷史案例的OD相似度為：

3.1.2 貨物特征屬性相似度計(jì)算

鐵路超限超重貨物特征屬性間可能存在相關(guān)性或者包含性，對(duì)不同的屬性值需采用不同的相似度計(jì)算方法。

1)重量屬性相似度

超重程度為有序枚舉型屬性。相似度計(jì)算公式為：

式中：X1，Y1分別表示例X和例Y第1個(gè)屬性值，取值為A0=0,A1=1,A2=2,A3=3。

貨物裝車(chē)后總重是數(shù)值型屬性，決定了貨物的超重程度。當(dāng)貨物不超重，X2=Y2=W0，即sim(X2,Y2)=1；否則，計(jì)算點(diǎn)X2=a2與區(qū)間Y2(b21,b22)的相似度公式如下：

式中：max(w)，min(w)分別表示例X和例Y貨物超重程度的高等級(jí)值上限和低等級(jí)值下限。

2)輪廓屬性相似度

超限等級(jí)也是有序枚舉型屬性。采用的相似度計(jì)算公式與超重程度一致，其中B0=1,B1=2,B2=3。

中心高度是數(shù)值型屬性，是決定貨物超限等級(jí)的重要因素之一，相似度計(jì)算方法與貨物總重相似度計(jì)算公式一致。

最大半寬位置也是決定貨物超限等級(jí)的重要因素之一，是一個(gè)點(diǎn)值屬性(x,y)，包括最大半寬x和最大半寬高y。先確定目標(biāo)實(shí)例最大半寬位置點(diǎn)所在分區(qū)，再根據(jù)分區(qū)中心點(diǎn)(a5x,a5y)與目標(biāo)實(shí)例最大半寬位置點(diǎn)(b5x,b5y)之間的距離定義相似度，計(jì)算公式為：

式中：max(x)，min(x)，max(y)，min(y)分別表示該輪廓分區(qū)x和y的上限和下限。

3.2 超限超重貨物運(yùn)輸路徑實(shí)例匹配決策算法

基于我國(guó)鐵路超限超重貨物運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合多層關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘和模糊數(shù)學(xué)理論，綜合評(píng)估關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘結(jié)果與目標(biāo)實(shí)例的相似度，得到推薦路徑集合，根據(jù)相關(guān)屬性參數(shù)的約束規(guī)則和目標(biāo)函數(shù)值進(jìn)一步擇優(yōu)，最后得到推薦運(yùn)輸路徑方案，算法步驟如下：

Input鐵路超限超重運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，關(guān)聯(lián)規(guī)則數(shù)據(jù)集R，目標(biāo)實(shí)例起點(diǎn)站o和終點(diǎn)站d及其所屬路局j和k，目標(biāo)實(shí)例貨物屬性及取值，相似度閾值β，γ，δ，ε。

Output運(yùn)輸路徑集

Step 1確定分界口。若j=k，則轉(zhuǎn)至Step 7；否則，找出路局j和k間的2條最短路，按路徑方向的順序提取分界口f=(fj,…,fk)。

Step 2按分界口檢索。在數(shù)據(jù)集R中檢索(偽)分界口之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則，按順序存入表1?表z。若表1-表z均為空，轉(zhuǎn)至Step 7。

表1 部分模糊多層關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘結(jié)果Table 1 Part of fuzzy multi-level association rules mining results

Step 3根據(jù)OD相似度初步篩選。不滿足相似度閾值β的關(guān)聯(lián)規(guī)則從表1和表z刪除。

Step 4根據(jù)貨物特征屬性相似度進(jìn)一步篩選。

Step 4.1刪除表1?表z中超重程度和超限程度相似度為0的數(shù)據(jù)；

Step 4.2計(jì)算表中剩余數(shù)據(jù)的各貨物屬性相似度，任何一項(xiàng)未達(dá)到閾值的數(shù)據(jù)從表1?表z中刪除。

Step 5約束檢查。根據(jù)約束驗(yàn)算當(dāng)前實(shí)例驗(yàn)算表1?表z中各條數(shù)據(jù)的路徑和相關(guān)參數(shù)，不滿足的從表1?表z內(nèi)刪除。若表1?表z均為空，轉(zhuǎn)至Step 7。

Step 6排序篩選。按表1?表z中各條數(shù)據(jù)貨物裝車(chē)后總重、最大半寬位置和中心高三者的相似度平均值降序更新表1?表z，刪除路徑相同的數(shù)據(jù)。

Step 7完整性檢查。若表1?表z存在空表，根據(jù)限界、橋梁承載能力初篩當(dāng)前鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，并在該網(wǎng)絡(luò)上采用K-最短路算法得到空缺路段路徑，使起點(diǎn)站o至終點(diǎn)站d路徑完整；否則轉(zhuǎn)至Step 8。

Step 8按表1?表z的(偽)分界口順序組合列出各條完整的路徑，計(jì)算各路徑目標(biāo)函數(shù)值，將完整路徑及數(shù)據(jù)按目標(biāo)函數(shù)值升序填入表Isdata。

Step 9將Isdata中數(shù)據(jù)作為推薦運(yùn)輸路徑方案集合并輸出，供超限調(diào)度人員決策。

4 實(shí)例

以從西安西站將換流變壓器運(yùn)輸至麗江東站為例，進(jìn)行基于關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的鐵路超限超重貨物運(yùn)輸路徑?jīng)Q策方法應(yīng)用。換流變壓器外形尺寸為12 000 mm×3 500 mm×4 850mm，重300 t，采用DK36型360 t落下孔車(chē)裝載運(yùn)輸。起始站西安西站屬于中國(guó)鐵路西安局集團(tuán)有限公司(簡(jiǎn)稱西安局，后文各鐵路局集團(tuán)有限公司均采用簡(jiǎn)稱)，終點(diǎn)站麗江東站屬于昆明局。提取路徑?jīng)Q策所需關(guān)鍵參數(shù)，如表2所示。

表2 換流變壓器運(yùn)輸路徑?jīng)Q策關(guān)鍵參數(shù)Table 2 Key parameters ofconverter transformertransportation routedecision

成都局至周?chē)髀肪致范尾痪邆滢k理超限貨物運(yùn)輸業(yè)務(wù)資質(zhì)，西安局與武漢局分界口胡家營(yíng)、武漢局與南昌局分界口西河村所在區(qū)段綜合限界不符合限界要求，排除相關(guān)線路，故經(jīng)過(guò)的路局為：西安—鄭州—武漢—廣州—南寧—昆明，線路如圖4所示。

圖4 路局路線示意圖Fig.4 Railway bureaus route map

(偽)分界口連接成的運(yùn)輸路線為：西安西、商南、郜營(yíng)、西齋、灘頭灣、威舍、麗江東。根據(jù)路網(wǎng)分析，西安西—郜營(yíng)有唯一路徑：西安西—零口—商南—南陽(yáng)—郜營(yíng)。由關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘結(jié)果，西齋—灘頭灣有2條可能運(yùn)輸路徑。根據(jù)數(shù)學(xué)模型分別核算2條路徑，參數(shù)u取值1.2×10-5。

由表3可得WP0

表3 西齋—灘頭灣模型核算結(jié)果Table 3 Results of model accounting for Xizhai-Tantouwan

Fig.5 Railway transportation rout for Xi’anxi-Tantouwan

灘頭灣—威舍、威舍—麗江東沒(méi)有相應(yīng)的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘結(jié)果，檢索相似路徑，對(duì)應(yīng)鐵路路網(wǎng)如圖6所示。

圖6 灘頭灣—麗江東段鐵路路網(wǎng)示意圖Fig.6 Railway networks of Tantouwan-Lijiangdong

各相似度閾值為：OD相似度閾值β=0.75，貨物總重相似度閾值γ=0.75，最大半寬位置相似度閾值δ=0.67，中心高度相似度閾值ε=0.60，檢索挖掘結(jié)果可得：灘頭灣—威舍與灘頭灣—塘口路徑高度相似，威舍—麗江東與威舍—攀枝花路徑高度相似，其各項(xiàng)屬性均大于對(duì)應(yīng)相似度閾值，可作為推薦運(yùn)輸路徑。相似度計(jì)算結(jié)果如表4和表5所示。

表4 灘頭灣—威舍與灘頭灣—塘口歷史路徑相似度Table 4 Route similarity between Tantouwan-Weishe and Tantouwan-Tangkou

表5 威舍—麗江東與威舍—攀枝花歷史路徑相似度Table 5 Route similarity between Weishe-Lijiangdong and Weishe-Panzhihua

故灘頭灣—麗江東路徑為：灘頭灣—柳州—黎塘—江西村—王家營(yíng)西—昆明東—廣通—麗江東。

綜上，最終運(yùn)輸路徑為：西安西—零口—南陽(yáng)—襄陽(yáng)北—石門(mén)縣北—益陽(yáng)東—婁底—永州東—柳州—黎塘—江西村—昆明—廣通—大理—麗江東，全程3 862 km，沿途經(jīng)隴海線、寧西線、焦柳線、石長(zhǎng)線、益永線、湘桂線、南昆線、成昆線、廣大線和大麗線，如圖7所示。

圖7 西安西站至麗江東站換流變壓器鐵路運(yùn)輸線路示意圖Fig.7 Railway transportation route of converter transformer from Xi’anxi-Lijiangdong

經(jīng)核查，本線路中西安西火車(chē)站至婁底、黎塘至廣通段運(yùn)輸過(guò)大型換流變壓器，婁底至黎塘段線路限界條件較好，僅線路上有部分站臺(tái)、雨棚和信號(hào)燈等需要改造或拆除，因此線路條件能滿足麗江換流站換流變壓器運(yùn)輸要求。

5 結(jié)論

1)通過(guò)構(gòu)建數(shù)據(jù)歸納泛化規(guī)則和創(chuàng)建頻繁序列，生成模糊多層關(guān)聯(lián)規(guī)則，并設(shè)計(jì)了一種基于相似度的實(shí)例匹配決策算法。

2)所提出的超限超重貨物運(yùn)輸路徑實(shí)例匹配決策方法可以充分挖掘歷史數(shù)據(jù)中對(duì)當(dāng)前決策有效的隱含信息，同時(shí)排除安全隱患。

3)所提方法尚未考慮改造費(fèi)用、運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)等因素的影響，這是下一步要研究的工作。