海洋气象环境影响下的复杂水域船舶路径规划

为提高复杂水域船舶自动生成路径的安全性与经济性,将海洋气象环境因素考虑在内,以船舶避开障碍物为前提,设计了以航行时间最短为目标的路径规划算法.在建立环境模型的基础上采用改进MAKLINK图生成可行路径,根据矢量合成及拟合模型分析海流及风浪对船舶航速的影响,从而确定路径权值,通过Dijkstra算法进行初始路径规划,采用改进粒子群算法进一步优化及平滑初始路径.以一艘集装箱船通过规划海域为例验证算法的有效性,并对风向和风级进行了敏感性分析.结果表明:考虑海洋气象环境影响生成的路径既可安全避开障碍物,又可节省航行时间,改进粒子群算法在缩短路径航行时间的同时可提高路径的平滑性.     

基于分步编码改进遗传算法的铁路智能选线

为实现铁路三维空间线形的智能优化,建立了综合考虑建设和运营费用、环境影响代价及线路约束的线形优化模型;针对平面、纵面控制点分别给出了分布方法,并构建了由平面交点偏移距、平曲线半径、变坡点标高3个基因片段组成的基因序列.在此基础上,提出了平面-纵面-完整基因的分布编码方法,设计了相应的多种交叉、变异算子实现线路方案的进化.实例分析表明:本方法克服了现有遗传算法产生的线路方案平、竖曲线重叠的缺陷;可生成满足线路约束条件且综合费用较省的线路方案群,最优的智能选线方案比人工定线方案综合费用节省了6.5%.      

基于改进遗传算法的铁路三维空间线路智能优化方法研究

归纳和总结了铁路线路智能优化与三维空间信息之间的内在联系,基于OSG技术对空间信息数据进行高效组织,加工处理与信息输出为一体,建立了三维空间信息模型,为铁路三维空间线路智能搜索提供可视化地理信息环境。以平面交点坐标、交点半径、纵面变坡点里程、变坡点高程为设计变量,充分考虑了空间线路平面约束、纵断面约束、平纵组合约束和环境影响约束条件,深入分析铁路三维空间线路优化费用目标函数,建立了铁路三维空间线路综合优化数学模型。采用浮点编码方式,以交点偏移距、交点曲线半径、链式变坡点高程为基因序列,针对多约束条件构成的优化空间进行深入的研究,生成线路方案群;基于多目标排序矩阵方式对每代中线路方案进行适用度计算,设计了选择、交叉和变异三类遗传算子,逐代遗传进化,实现了线路方案向最优线路方案群自动搜索,完成了铁路三维空间线路智能寻优过程。以本文提出的理论与方法为基础,基于vs.net、OSG、数据库等技术实现了铁路三维空间智能选线系统的开发,结合实际工程对本文的理论模型与算法进行了验证和评价。     

重大灾害条件下基于GIS的最短路径改进算法

利用经典的Dijkstra算法,对重大灾害条件下Dijkstra算法进行了改进,构建了惩罚因子函数,结合GIS软件二次开发模块,通过Visual C++6.0实现了复杂网络的分析功能。分析了重大灾害条件下节点数量对于道路可靠性以及最优路径选取的影响,综合考虑距离、行程时间以及节点数量因素,证明了改进Dijkstra算法对于最优路径选择的优越性。分析结果表明:利用改进Dijkstra算法、经典Dijkstra算法计算出的路径节点数分别为31、59,行程时间基本相同。可见,改进算法能有效减少疏散路径中的节点数量,降低车辆在节点处的延误损失和风险。     

基于Martins算法的联合运输最优路径规划

为了快速高效地找出最优的联运路径,在现有模型的基础上,考虑时间窗约束,建立了具有多目标、多运输方式、多货种的路径选择改进模型,并设计了2层搜索算法求解该模型.第1层在已知每条路径标签的基础上,根据时间窗删除规则并利用改进的Martins算法,计算出有效路径集;第2层将第1层的有效解作为其初始解,删除不满足货物运输总时间、中转次数和运输方式容量3个限制条件的路径,得到最优路径集合.根据货主的需求,采用序数偏好方法,组合不同的费用权重和时间权重得到综合权重值,找出对应最大综合权重值的最优路径.实例分析表明:相比已有的标签算法,改进算法增加了运算方式容量限制条件,缩小了解空间,避免了生成无效路径;相比拉格朗日松弛算法只能求得解的上下限,本文算法能够求得精确解,耗时在30 s以内,计算时间减少75%.      

城市公共交通合理路径集生成研究

在交通发展多元化的背景下,公共交通的出行分担率逐步提升,并成为城市居民的主要通勤出行方式。用于公共交通流量分配的路径集生成技术亟需研究：将行为阈值约束与改进的Dijkstra算法相结合构建数学模型,算法基于枚举的方式,剔除公交路径集中的无效路径,生成合理路径集,并通过Visual Basic语言开发实现。在包含8条线路的算例网络中,考虑出行总时间、步行时间、换乘次数、拥挤指数四个阈值约束,生成包含直达与一次换乘的路径集。研究成果可为城市公共交通出行的路径选择行为分析提供参考。     

生成线路初始平面的自动优化方法

为迅速获得合理的线路平面初始方案,将产生线路初始平面的过程分为两个连续的子过程：首先根据航空折线寻求一条链式折线线路,然后对链式折线线路平面进行圆顺处理,生成直线－曲线－直线型线路平面;再进行线路平面初步优化设计后,即可得出线路初始平面方案。该方法已用于铁路新线设计智能CAD系统的研究中。     

基于出行决策的公路网多目标最优路径算法

为使公路网静态最优出行路径能综合表达道路环境影响因素与出行者的路径选择偏好,研究了GIS环境下的用户-系统最优出行路径决策模式.基于层次分析法,构建了综合考虑行程时间、舒适安全性与行程费用的公路网路段交通阻抗评价指标体系,提出了对定性与定量化参评指标进行综合一致性处理的方法.通过用户-系统共同决定的路段交通阻抗的综合评价过程,将最优路径问题转化为最短路径问题,采用各路段各出行目标的标准化值之和作为评价指标,采用Dijkstra算法实现最优路径的搜索.实例验证结果表明:最优路径比距离最短路径出行距离增加8%,出行时间减少7%,舒适安全性提高17%,出行费用增加13%,所得最优路径是针对特定用户的多目标路径,明显异于单目标最短路径,表明该方法可行.     

基于MapBasic的战时运输最优路径问题研究

战时运输最优路径问题是一个多目标多约束随机动态路网寻优问题。在分析战时运输最优路径问题特性前提下,着重研究战时运输路阻函数模型,求出时间阻抗、风险阻抗和费用阻抗,标定阻抗参数μ1,μ2和μ3,及确定函数模型的MapBasic表达,在给出最优路径模型基础上,利用改进的Dijkstra算法求解。实例验证表明研究成果满足实用要求。     

一种改进投影算法求解排放约束下多用户交通分配均衡模型

给出一种考虑排放约束条件下的交通分配均衡模型,在所定义的广义出行费用中明确考虑捧放因素.通过将变分不等式同题转换成等价的最优化问题.引入改进投影算法求解该模型.在所给出的数值算例中考虑两类对排放不同偏好的用户,采用均衡算法求解二次规划子问题,所得的弧及路径最优解收敛.且均满足Wardrop平衡条件.