托盘装载约束下带时间窗的配送车辆路径优化研究

针对快递码放混乱等问题，本文引入可调节支撑结构高度的托盘作为装卸载体进行配送服务。首先，设计基于“砌墙”理论的托盘装载模式，提出托盘三维装载约束下配送车辆路径优化方案；其次，将装卸效率代入配送时间成本，构建平均车辆装载率最高和总成本最低的双目标优化模型；然后，结合托盘三维装载约束下配送车辆路径优化方案，设计托盘装载路径算法(Three-Dimensional Routing with Pallet, 3DRP)，并利用LN(LOH&NEE)三维装载算例进行验证，得到68.2%的装载率，验证了其在快递配送问题中的有效性；最后，本文对重庆市某快递公司的配送数据进行实例验证，方案最终结果显示，本文方法可以做到平均车辆装载率83.02%，且部分路径可以做到0时间惩罚成本。通过本文方案与传统三维装载方案的对比分析可知，将托盘作为载体进行快递三维装箱的优化可以兼顾车辆高装载率，并节约97.5%的时间惩罚成本，提高车辆利用率。     

配送中心选址与车辆路径一体优化模型与算法

在配送系统中,配送中心选址问题与在此基础上的车辆路径问题相互影响.为了反映两者之间的相互关系,建立了配送系统优化的双层规划模型.模型上层为配送中心选址问题,下层为车辆路径优化问题.由上层模型给出初始配送中心选址方案;在此基础上由下层模型进行配送车辆路径优化;然后计算上层模型中的供应商到配送中心的运输费用,从而得到上层模型的目标函数;再对上层模型方案进行调整.设计了基于遗传算法与粒子群算法的求解方法.算例分析表明,与两者分别优化相比,双层规划模型可以降低配送系统的总成本,提高配送系统的整体效率.     

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针对车辆路径问题（VRP）研究的复杂性,提出了一种新的解决方案. 首先对客户货物的配送过程建立离散事件仿真模型,在模型中,配送过程事件、资源等利用面向对象的方法进行描述,VRP问题涉及的各种约束条件在仿真流程中予以处理,所以该模型可以真实模拟复杂的车辆配送过程. 然后利用遗传算法对离散事件的仿真结果进行优化,得到了车辆路径问题的最优解. 这种将离散事件仿真和遗传算法相结合的方法可以有效克服精确算法和智能启发式算法较难解决多约束车辆路径问题的弊端. 实验结果验证了新方法的有效性和可行性,由于仿真结果详细记载了配送的全过程,因此该方法对车辆路径问题的实际应用具有一定的指导意义.     

多资源约束下车辆配送路径优化模型

本文研究了在车载能源量、车辆载货能力等多资源约束下的车辆配送路线优化问题,建立了多资源约束下配送路径优化的静态模型和动态模型。在静态配送路径优化模型中,通过修改网络结构,增加虚拟资源点,解决了含有子回路的配送路线优化问题;在动态模型中,采用时空网络模型来避免子回路的产生,对车辆配送路线规划问题的描述更加直观准确,该模型以扩大模型规模为代价丰富了车辆配送路径选择方案,并能求解车辆到达、离开客户点的时刻。以商业优化软件CPLEX12.6.2为工具对上述两个模型进行验证和数值计算实验。     

高速公路应急资源动态调度系统研究与实现

通过分析现有高速公路应急处置系统的不足,提出了与重特大事故发生、发展、结束整个过程相适应的多出救点、多物资、资源优化配送的高速公路应急资源动态调度算法.结合重特大交通事故的紧急救援特征,设计高速公路应急资源调度方案,借助ArcGIS Server为.NET平台提供的应用程序开发框架(ADF),实现了应急资源的动态可视化调度和优化配送,极大的提高了事故救援的效率.     

动态交通下车辆路径选择模型及算法

为优化动态交通下物流配送成本及服务水平,依据交通流量将运输时间分为不同时段的不同分布,建立了具有时间窗约束与物流成本最小的车辆路径混合整数非线性模型,设计了自然数插值编码的遗传算法对模型进行求解,对不同交通状况下配送方案选择进行了仿真比较。仿真结果显示遗传算法是收敛的,依据交通状况选择相应的配送方案,不仅物流成本降低了2%,而且服务水平也提高了5%。     

考虑流线干扰的轨道交通车站应急疏散仿真

当前关于轨道交通车站疏散的研究多采用仿真软件直接构建三维模型，并将站内设施布局作为主要疏散瓶颈。实际上存在的复杂设施结构和客流流线冲突使客流疏散问题更为复杂，主流的仿真方法并不能很好解决这一问题。以青岛地铁13号线董家口火车站地铁站为例，基于SketchUp三维建模软件绘制用作仿真场景的轨道车站模型，再运用MassMotion仿真软件分析仿真过程中客流流线冲突情况，从而找出疏散瓶颈，并考虑以流线干扰策略对疏散方案进行优化。研究结果表明：在开放所有通道而未进行流线干扰时，疏散时间未能满足要求；而在最优疏散方案下，乘客出站时间可由7.62 min降至5.43 min,优化率达到28.74%。相较于开放所有通道提高疏散效率的方案，通过设置障碍物对客流流线进行干扰，能更好提升疏散成功率。     

随机需求IRPTW的多目标优化

针对随机需求下带时间窗的存贮路径问题,建立了多目标库存和配送策略优化模型,用多目标遗传算法对模型求解．该算法采用精华保留策略和自适应调整策略等遗传算子逼近全局最优解,可以克服遗传算法局部搜索能力不足的缺陷,提高收敛速度和改善全局寻优性能．以某物流公司的产品配送系统为例,用多目标遗传算法获得了费用较低的方案．     

多级库存系统中安全库存与配送结构的关系分析

对于不分层次的单级库存系统来说,安全库存总量与分散程度具有平方根关系。对于多级库存系统,通过理论分析与数值计算相结合的方法,给出了安全库存与配送结构（层次数与分叉度）之间的联系,其结果对配送结构设计具有很大的参考价值。     

基于SLP方法与BIM技术的马鞍制梁场布局探究

制梁场的布置形式对桥梁的施工进度和工程成本均有影响,以汉巴南高速铁路的桥梁建设工程为依托,结合SLP方法(systematic layout planning,系统化布置方法)对其中的马鞍制梁场项目进行定性和定量分析,得出合理的制梁场布局初步设计方案。再利用BIM(building information modeling,建筑信息模型)技术,建立施工现场平面布置的三维可视化模型,通过评价与决策最终确定平面布置方案。通过 SLP方法与BIM 技术,提高了施工现场平面布置设计和三维可视化管理的效率,避免构件在施工现场的二次搬运和交叉碰撞,可有效降低工程成本并减少安全隐患。     

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基于铁路装车地直达列车的大宗原材料供应方式,研究生产企业库存优化问题.结合企业特定产品日销量的概率分布、产量盈亏平衡点、流水线设计能力等确定库存的随机输出量,依据装车地直达列车运行图的列车到达时刻及卸货量作为库存的输入量及输入时点.采用基于时间步长法的系统仿真方法获得原材料采购环节的库存优化策略,综合原材料库存持有成本、批量折扣成本、订货固定成本,以及缺货成本建立仿真模型.利用MATLAB编程获得特定算例的仿真最优解,模拟结果表明,订货量、直达列车发车间隔是左右库存仿真映像优化水平的核心要素.     

基于模块化仿真的共享汽车联合调度优化

运营商在调度车辆时单独采用员工或顾客调度策略均难以有效解决共享汽车分布不均衡导致的盈利难问题.为此，在传统时空网络基础上，考虑道路拥堵和用车需求随时间变化对运营的影响，基于C#语言和O2DES(object-oriented discrete event simulation)离散事件仿真框架，建立由模块化站点和路段模型组成、可高效率运行的共享汽车仿真系统；在此基础上，提出一个以运营商日均净收益最大化为目标，联合决策车辆库存量阈值和行程定价的仿真优化模型，并为解决随机环境下的全局优化问题，设计了EGA-OCBA (elitist genetic algorithm with optimal computing budget allocation)算法；最后，以成都市的5个共享汽车站点为例，验证了仿真优化模型的有效性.仿真优化结果表明：在相同车队规模下，与采用固定价格的顾客调度策略相比，联合策略可使日均净收益提升10.37%～162.30%；与单独的员工调度策略相比，联合策略可使日均净收益提升15.34%.     

基于仿真的离散事件系统生产资源优化配置研究

离散事件系统(DES)在生产制造和物流等系统中普遍存在，这类系统由于事件发生的随机性、动态性和在时间点上的离散性，难以建立确定性的数学模型对此类系统中的生产资源配置问题进行研究．本文分析了基于仿真方案择优和逆向仿真的资源优化配置方法，提出了一种基于仿真优化思想的离散系统生产资源优化配置结构，并将其应用于港口拖轮优化配置问题的研究．     

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针对交通网络中交叉口车流具有连续时间特性,动态信号灯的切换具有离散事件特性的情况,以四相位单交叉口为对象,考虑车辆到达的随机性,以微分包含的形式描述车辆达到率,建立了一个四相位交叉口的矩形混杂自动机模型。该模型中以车辆排队长度为连续状态变量描述连续车流动态,以信号灯状态为离散状态变量描述离散信号灯动态。在该模型基础上,分析了交叉口各个方向的输入、输出车流动态,采用矩形混杂自动机可达性分析方法详细分析了车辆排队长度的可达集,使用CheckMate 3.6 工具箱进行仿真。仿真结果表明矩形混杂自动机模型和可达性分析方法的有效性,不仅能够刻画交叉口车流的动态混杂特性,而且能够验证信号灯配时方案对车流疏导是否有效,为信号灯配时设计提供一种检验方法。     

存在打车软件服务的出租车运营市场仿真模型

针对目前出租车服务市场盛行使用打车软件现状,分析了存在打车服务情况 下出租车司机载客与乘客的打车行为,构建了基于离散事件的出租车运营市场仿真模型. 模型考虑了乘客需求在路网的分布,以及空驶出租车巡游搜索乘客和接单行为,模拟了 乘客在交通路网中使用打车软件召唤空驶出租车行为及出租车搜索乘客的动态过程,采 取事件扫描法推进仿真时间步长,得到乘客的平均等待时间和出租车平均收益等指标.算 例网络的仿真结果表明,在相同的出租车市场规模下,随着使用打车软件乘客比例的增 加,并不能有效减少乘客的平均等待时间;而在相同打车软件使用率下,随着出租车数量 增加,乘客是否使用打车软件,其平均等待时间都会减少,并通过多次仿真结果得到综合 考虑出租车收益与乘客等待时间的最优出租车市场规模.     

基于颗粒流离散元方法的行人动力学 模型及仿真研究

离散元方法是分析和求解复杂离散颗粒系统问题的一种高效力学数值模拟方 法,对于提高目前行人动力学模型中的求解效率,细致刻画行人运动中的力学关系具有 优势.本文利用颗粒接触理论中的软球模型描述行人的接触及挤压行为,以现有社会力模 型中的主观运动力作为外部输入,构建了基于颗粒流理论的行人运动模型,并在离散元 EDEM仿真平台上实现.通过对不同密度条件下行人运动行为及平均速度的仿真及统计, 对比实测数据,验证了模型的有效性;通过对比不同仿真平台的计算速度,验证了算法的 高效性.研究结果表明：模拟得到的行人流在不同密度下的行为符合现场观测,模拟所得 行人平均速度数据与实测数据基本吻合,所建模型具有较高计算效率.因此,基于颗粒流 理论的离散元方法能够实现对行人运动的模拟,且具有进一步的研究价值.     

基于离散势能场的行人路径规划算法研究

复杂二维场景中的行人路径规划是行人仿真研究体系中微观仿真服务的关键性问题之一。针对该问题提出基于离散势能场的路径规划算法，给出总体算法的流程，并针对离散势能场的生成算法、离散路径的合理化方法等关键环节进行详细论述，最后经算例证明该算法具有一定的有效性，同时存在一定的局限性。     

综合交通枢纽运营水平评价指标体系研究

为合理评估不同的设施规划与设计、行人交通组织、运营管理等方案对综合交通枢纽运营水平的影响,结合行人交通仿真工具,从安全性、经济性、舒适性等3个方面选取指标,构建了基于仿真方法的动态运营水平评价指标体系.利用物元分析原理和运筹学中理想点法思想,建立了综合交通枢纽运营水平评价的物元分析模型,应用变异系数法确定评价指标的权重.实际工程中应用表明,该评价方法能够较为全面、精确的反映综合交通枢纽的运营水平,具有较强的可操作性.     

基于存储论的高速公路通行卡库存管理研究

为了提高高速公路通行卡的流转效率,提出了一种基于存储论的高速公路通行卡库存管理模型。利用高速公路复合通行卡CPC历史流转数据,基于自回归移动平均模型（Autoregressive Integrated Moving Average Model, ARIMA),对CPC卡需求量及流转量进行预测。该模型结合存储论的方法与思想,提出库存管理周期以及最大库存、预警值及最佳订购/调拨量等相关参数,实现了库存管理的动态调整。最后进行实例分析,得出基于存储论的库存管理模型对通行卡需求量与流转量的预测误差分别为7.4%和11.5%,表明该模型预测精度较高且能够根据通行卡流转情况动态调整各相关变量,减少了收费站库存成本,提高了通行卡使用效率以及高速公路服务水平。     

复杂供应链网络中牛鞭效应的评估

牛鞭效应的存在严重影响了供应链网络的运作效率和管理复杂度.本文首先构建了供应链网络中库存状态的系统动力学机制,基于线性定常策略中的订货点策略,通过客户节点需求扰动导致供应商与中间商的库存波动对牛鞭效应进行了刻画,提出一种复杂供应链网络牛鞭效应的评估方法;随后考虑到供应链网络具有复杂网络的结构特征,本文对无标度供应链网络和随机网络中的牛鞭效应进行了量化分析.通过案例研究发现,节点库存波动与演化时间存在指数函数的关系,可以定量分析牛鞭效应对节点的影响程度,网络拓扑结构的变化对牛鞭效应的影响有限,但网络规模对牛鞭效应具有显著影响.