多式联运运输方式选择的模型和算法

在对多式联运运输方式选择问题分析的基础上,运用图论技术构建基于多种运输方式的运输网络.综合考虑了运输成本、运输时效性和运输风险,建立了基于综合运输成本最小和运输风险最小的多目标综合优化模型.通过主要目标法,将模型进行转化.设计了基于克隆增扩的人工免疫算法对问题进行求解.最后通过算例验证了模型和算法的有效性.     

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随着经济的发展,危险品的运输量在大幅的增长,危险品对环境和人类的潜在风险在扩大。危险品运输事故一旦发生事故,可能会造成惨重的人员伤亡、长久的环境污染及巨大的经济损失。选择一条最佳的危险品运输路径,确保运输安全具有重要的意义。在相对发达的运输网络环境下通过最小化运输风险、最小化运营时间及最小化敏感目标人数,建立了危险品公路运输路径多目标决策模型,并利用基于决策者偏好信息的权重信息和开方乘方集成算子对3个目标函数进行集成,然后用扩展标号法计算最优折衷解,最后用一个例子验证了模型及算法的正确性和有效性。该方法有助于决策者在发达运输网络环境下选择合理的运输路径。     

中国煤炭运输网络空间演化

为了研究中国煤炭运输网络的演变规律和内在作用机制, 借鉴复杂网络的建模思想, 提出了综合煤炭价格成本和运输成本选择机制的煤炭运输网络演化模型, 并通过调节模型参数, 分析了其对网络特性的影响; 为反映煤炭价格动态波动对节点选择的影响, 构建了服务于演化模型的煤炭价格波动函数; 采用1998年中国煤炭运输数据进行仿真计算, 并将仿真结果与2016年中国煤炭运输网络特性进行对比, 以验证提出的煤炭运输网络演化模型的合理性。研究结果表明: 节点强度比节点度更适合用于分析中国煤炭运输网络特性; 中国煤炭运输网络为异配网络, 移走少数高强度节点会严重影响网络的连通性, 增加煤炭运输进口节点会减小移走少数高强度节点对网络的影响; 增加煤炭运输出口节点能提高中国煤炭运输网络的可靠性, 能大大提高山东、辽宁等地区的港口潜力, 带动地区经济发展; 增加煤炭运输进口节点会使中国东南部沿海地区和中部地区成为关键节点, 也能提高中国煤炭运输网络的可靠性, 但网络抗毁性会减弱, 网络中关键节点与非关键节点连接的倾向性会逐渐减弱, 网络的传递性和紧密程度表现为先升高后降低的趋势。可见, 在增加煤炭运输进出口节点的同时, 应加强对煤炭运输网络的整体规划和对枢纽地区的建设和管理, 合理引导煤炭运输资源配置, 以提高中国煤炭运输网络的整体性能。      

基于综合运输网络的公路建设项目交通量预测方法研究

分析了传统公路建设项目交通量预测方法存在的主要问题。从综合运输的角度出发,提出了基于综合运输网络的公路建设项目交通量预测方法,并对预测方法涉及的具体模型进行了讨论。认为应用该方法可以客观反映公路与其它运输方式之间的作用关系、准确描述交通量的转移规律、充分把握建设项目在综合运输网络中的作用和地位,使预测结果更加合理、有效。     

黑龙江省综合运输体系研究

分析黑龙江省综合运输体系现状、黑龙江省客运及物流业特点及存在的问题,在此基础上,结合黑龙江省地域和客货运输的模式特性,对建构智能综合运输枢纽、建立综合运输通道、完善综合运输网络等方面进行分析,对黑龙江省未来智能综合运输体系建设提出方案。     

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针对综合运输网络运量预测需求,建立了多式网络分层分配模型,以分层网络拓扑结构和相应路径搜索算法的改进为重点,建立了适合分层网络结构的运量分配模型. 分层网络模型中心节点代表城市中心和换乘枢纽,相应地构建适用分层网络结构的广义费用函数、路径搜索算法. 以本文研究方法为基础开发了辅助计算系统,用于解决大规模运输网络的运输需求预测问题. 以在建的京沪高速铁路沿线运输网络为研究案例,研究结果验证了本文构建的多方式分层分配模型的有效性与实用性.     

诱导信息下的路径选择行为模型

本文为诱导信息下的驾驶员路径选择行为提出了一种基于决策场理论和贝叶斯理论的推理、预测、判断和路径选择决策的交互仿真模型. 首先,由贝叶斯推理理论建立诱导信息和以往出行经验共同作用下的路况动态更新模型;进而将其与基于决策场理论的动态路径选择模型相结合,构成诱导信息下的路径选择行为交互模型. 通过诱导信息下的路径选择行为动态模拟,获取诱导信息对路径选择行为的量化影响效能值. 仿真分析显示,诱导信息可信度、出行经验、路径固有偏好、决策速度/质量和路线选择标准是影响驾驶员对诱导信息做出响应的关键因素. 分析结果表明,决策场理论与贝叶斯理论相结合能较好地解释驾驶员路径选择行为的动态特性.     

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本文为诱导信息下的驾驶员路径选择行为提出了一种基于决策场理论和贝叶斯理论的推理、预测、判断和路径选择决策的交互仿真模型. 首先,由贝叶斯推理理论建立诱导信息和以往出行经验共同作用下的路况动态更新模型;进而将其与基于决策场理论的动态路径选择模型相结合,构成诱导信息下的路径选择行为交互模型. 通过诱导信息下的路径选择行为动态模拟,获取诱导信息对路径选择行为的量化影响效能值. 仿真分析显示,诱导信息可信度、出行经验、路径固有偏好、决策速度/质量和路线选择标准是影响驾驶员对诱导信息做出响应的关键因素. 分析结果表明,决策场理论与贝叶斯理论相结合能较好地解释驾驶员路径选择行为的动态特性.     

有偏好的交通网络路径选择模型

在城市交通网络中,已知路径的时间属性与费用属性,分析了出行者对路径有、无主观偏好时的路径选择问题。当无偏好时,利用信息熵理论和多属性综合决策方法给出了获得路径综合属性值的计算模型;当有偏好时,对不同的路径通过互反判断矩阵给出主观偏好,然后利用互反判断矩阵之间的偏差建立关于属性权重向量的优化模型,并采用解析的方法对模型进行求解,得到每个属性的权重,从而进一步计算出每条路径的综合属性值,属性值最大的路径为最优路径。分析结果表明:在无偏好时最佳选择路径2的综合属性值为0.918;在有偏好时最佳选择路径4的综合属性值为0.965,与无偏好的相差较大,且6条路径的选择次序不同。可见,出行者的主观偏好对路径选择结果有较大的影响。     

考虑时间价值的中非多式联运路径与出海港选择

为区分细化不同货类的中非多式联运路径及出海港选择,将货物的时间价值作为一种运输成本。本文定义货物的时间价值成本由资金占用成本和货物价值损失两部分构成,考虑班轮的班期、运输报价及货物的时间价值,综合出海港的选择和到港运输路径、方式,构建路径选择模型,以期为实际的分货类出海港路径选择提供参考。通过深度优先遍历算法,求解长沙-德班算例。结果表明,班轮的班期、运输报价及货物的时间价值都将影响路径选择的结果。在运价调幅方面,对于高价值、高时间敏感度的货物,货主的出海港选择有较强的鲁棒性;对于低价值、低时间敏感度的货物,运费报价的调幅能在可控范围内(1000 USD·TEU-1 )实现货主对多个港口选择的变换,具有相对的灵活性和可控性。     

混合不确定条件下绿色多式联运路径优化

主要研究了当运输时间、中转时间、客户需求和中转集拼货运量四重混合不确定因素服从随机分布时的绿色多式联运路径优化问题，运用随机优化理论，以运输成本、碳排放成本和时间惩罚成本为目标，建立混合不确定条件下绿色多式联运路径优化模型.通过对各子目标函数权重进行赋值，得出考虑不同成本因素的多式联运路径优化方案.探讨时间、需求和网络服务能力对多式联运路径优化结果的灵敏度分析，发现各成本随时间变动而变化的规律和边际运输成本最小时的服务时间；当货运量形成规模效应后可降低边际运输成本；不同网络服务规模的运输路径优化结果，以及满足客户不确定需求的最小网络配置.     

混合不确定条件下绿色多式联运路径优化

主要研究了当运输时间、中转时间、客户需求和中转集拼货运量四重混合不确定因素服从随机分布时的绿色多式联运路径优化问题,运用随机优化理论,以运输成本、碳排放成本和时间惩罚成本为目标,建立混合不确定条件下绿色多式联运路径优化模型.通过对各子目标函数权重进行赋值,得出考虑不同成本因素的多式联运路径优化方案.探讨时间、需求和网络服务能力对多式联运路径优化结果的灵敏度分析,发现各成本随时间变动而变化的规律和边际运输成本最小时的服务时间;当货运量形成规模效应后可降低边际运输成本;不同网络服务规模的运输路径优化结果,以及满足客户不确定需求的最小网络配置.     

考虑铁路折扣的集装箱公路与多式联运博弈定价

针对考虑铁路运输规模折扣的集装箱公路直运与经陆港公铁联运的均衡定价问题,选用包含经济成本、时间成本和碳排放成本的集装箱公路直运与公-铁联运广义费用函数,构建上层以承运人利润最大化,下层以托运人广义费用最小化为目标的双层规划模型,结合算例采用基于灵敏度的启发式算法求解,并对托运人效用敏感权重系数进行敏感度分析,验证模型有效性。研究发现：公路和多式联运的价格博弈会促使双方运价下降;铁路运输规模折扣可以使多式联运通过降低运价提高货运分担率和利润,减少广义运输费用和碳排放;20%的铁路运输折扣可以使多式联运分担率从 29.44%增长至 45.37%,利润增加 14.20%,使所有集装箱运输广义费用下降 2.71%,碳排放减少16.70%;铁路直达海港可以使经陆港多式联运的货物分担率上升13.82%,利润上升33.27%,使所有集装箱运输广义费用下降4.24%,碳排放减少14.16%;托运人运输服务偏好会影响陆港的定价策略。     

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以2008年我国综合交通的统计数据为基础,分析了交通体系发展的基本趋势;结合对美国、英国、日本、俄罗斯和印度等典型国家经济与土地资源条件和客货运输结构等指标的比较分析,研究了我国综合通体系结构的合理性;探讨了合理优化我国客货运输结构的基本手段和对策。研究认为：经过20世纪后期道路与民航系统的建设,中国的综合交通体系21世纪以来已进入第二次结构调整时期;作为一个人均资源不足的大国,在不断提高各种不同类型交通基础设施发展水平的同时,应发挥不同客货运方式的技术经济特点和政策杠杆的引导作用,积极致力于优化客货运交通结构;重视城市化、机动化背景下的一体化城乡综合交通体系建设,特别是城市与枢纽地区的信息服务与接续运输组织,真正建立高效、可持续的国家城市间综合交通体系。     

基于衔接组合的集装箱多式联运服务分段采购优化

为解决集装箱多式联运服务分段采购中的运输费用和运输时间优化难题,从多 式联运经营人的视角出发,提出了集装箱多式联运总费用最小化和总运输时间最小化的 双层优化目标.基于运输路径选择和时、空、量的衔接组合,结合托运人运单、集装箱多式 联运组织形式、集装箱交接地点、运输路段及方式、运输时间、运费率等要素约束,建立了 集装箱多式联运服务分段采购优化模型.运用自然约束语言设计搜索算法程序并求解.数 值实验分析结果表明,该模型及搜索算法不仅易于实施求解,而且应用效果良好,达到了 集装箱多式联运一体化无缝运输的目的.     

2006年全国高速公路网运输分析

为了解中国高速公路网上的客货运输状况,依托计重收费系统数据库,结合全面调查与抽样调查方法,对全国范围的高速公路网进行了运输量统计与运输状况分析。分析结果表明:中国高速公路网货车交通量占36.09%,汽车列车完成货物周转量的57.23%;货车空车走行率约为20.13%,省内短途运输货车的空车走行率高于跨省长途运输货车;乘坐轿车和小客车(小于13座)出行的旅客周转量已占30.12%,轿车平均乘坐人数为2.55人·veh-1,但现阶段中国高速公路网旅客周转量的主体仍是大客车运输;43.80%的旅客和53.92%的货物来自县乡地区。可见,高速公路网是综合运输体系的骨干和大动脉,促进了社会的公平发展。     

基于整体规划框架的区域综合货运规划建模方法研究

区域一体化快速发展背景下，如何系统谋划区域综合交通运输规划，使经济、土地/空间及交通与环境协调发展，是实现区域可持续发展亟需深入研究的课题。因此，本文统筹考虑经济、 土地/空间及交通和环境要素的动态交互关系，提出大区域综合货运整体规划模型的设计与开发方法。利用PECAS(Production, Exchange and Consumption Allocation System)理论框架分析生产者、消费者、交换商品、土地(空间)和运输方式之间的交互关系，并通过PECAS的集计经济流表设计模型结构，构建相应的宏观经济预测、社会经济活动空间分配、空间开发以及交通运输需求预测这4个模块，模拟区域社会经济活动增长及其空间分布与土地/空间开发及综合交通需求时变等特征之间的互动耦合关系。在社会经济发展目标、土地空间和环境等约束条件下，通过构建空间经济模型和综合交通一体化网络分配模型，实现面向多货品和多方式的综合货运整体规划建模方法，以辅助区域产业布局、土地利用与综合交通系统的整体规划。本文以长江经济带为研究案例，基于相关数据构建相应的大区域综合货运整体规划模型，分析评估2012—2035年模型预测结果。结果显示，预测得到的综合交通年平均日货运量拟合优度超过85%，分担率误差低于1%， 验证了本文建模方法的有效性。     

基于货物价值特性的国际集装箱班列竞争力分析

跨国集装箱班列与传统海陆联运和国际航空运输存在竞争关系.在分析竞争力与货物价值特性相互关系的基础上,基于显示性比较优势理论构建跨国集装箱班列的相对竞争力模型,研究不同货物价值特性下跨国集装箱班列适运货物品类,分析政府补贴、铁路运输费率、班列运输时间等 3方面因素对跨国集装箱班列竞争力的影响.研究结果表明：跨国集装箱班列适合运输的货物品类主要为时间中度敏感类货物;跨国集装箱班列的竞争力随着货物价值的增加而增加,且随着货物价值的增加,货物本身对运费的承受能力上升,对运输服务水平的要求提高;跨国集装箱班列的相对竞争力随着班列补贴的增大而增大,在市场培育期,政府应给予补贴为其开拓市场提供政策支持.     

综合交通系统“多网合一”交通分析模型与算法

为解决综合交通体系中不同交通方式各自为政、条块分割的问题，研究了综合交通体系融合发展中缺乏一体化交通分析技术的瓶颈，提出了以交通枢纽为关键，覆盖铁路、公路、水运、航空、管道以及城市道路的“多网合一”的物理网络与虚拟网络拓扑结构模型; 构建了服务各交通运输方式、结果量化可比的交通阻抗函数模型与优势运输距离模型; 研发了异质交通网络环境下的一体化交通分配模型与算法，提出了综合交通系统客运组合出行与货运多式联运的交通量分析方法，形成了服务于综合交通系统一体化融合发展的交通分析模型与技术体系; 通过完全自主的“交运之星——TranStar”综合交通版交通仿真分析软件，搭建了综合交通系统虚拟仿真平台，实现了对大规模综合交通网络规划建设与运行管理的快速响应，并验证了分析模型与算法的可行性。研究结果表明:相比传统分析方法，提出的交通分析模型与算法可满足“多网合一”条件下综合交通系统的各类分析需求; 利用提出的交通分析模型与算法对综合交通网络的交通流量进行分析，相对误差不超过3%，平均误差不超过2%，分析结果精度高，满足工程实践要求。      

航空联运时代物流中枢机场选择研究

经济全球化、电子商务、第三方物流等多种因素促使中国航空联运业务快速增长,正在重塑中国航空货运网络。首先从中国参与全球经贸一体化程度加深、城市群产业转型升级与布局优化、航空物流快速发展等方面对中国现阶段发展航空联运的必要性及趋势进行分析。然后建立模型对国际与国内物流中枢机场选择进行分析,显示郑州新郑、武汉天河两机场具备中枢机场建设条件。进而对两机场的现状基础及潜力进行深度考察,认为二者在建设国际与国内物流中枢机场方面各具优势,应当考虑错位发展。