不确定条件下的多式联运路径优化

多式联运实施过程中,自然因素与人为因素的干预会导致货物运输速度值、准时送达概率阈值和转运时间值不确定。针对这一问题,开展了不确定条件下的多式联运路径优化研究。首先,采用随机规划理论估计不确定值;其次,设置最小运输总成本为模型的优化目标,包括运输费用、转运费用以及货物未准时送达产生的延误惩罚费用;设置货物准时送达概率为模型的机会约束。然后,采用K短路算法求解多式联运路径优化模型。该方法在输出最优运输方案的同时,能获得该方案在符合机会约束路径集合中的时间优势度。最后,基于西非区域内的无水港节点和综合运输网络开展实例研究,对模型和算法的合理性进行验证,并进行灵敏度分析。结果表明,与单一的公路运输方式相比,在西非区域内发展以铁路为主导,公路、水路为辅的货物多式联运模式能够有效缓解物流服务压力,降低区域综合物流成本,并进一步提升沿海港口的辐射能力和衔接转换水平。另外,灵敏度分析结果表明,准时送达概率阈值的变化对路径方案选择的影响能力最强,不确定运输速度的变化次之,不确定转运时间最弱。     

基于海铁联运的集装箱班列服务路径优化

虑考虑海铁联运过程中影响集装箱班列开行的不确定因素, 结合班列服务客户各自固定需求时间窗的实际需求, 引入不确定规划区间来表示集装箱在客户节点的装卸箱服务时间, 同时将具有时效性要求的需求时间窗设置为软约束, 运用惩罚函数将其作为惩罚项整合到运输成本目标函数中, 选择合理的惩罚系数, 构建以运输成本低、运输时间少为目标的班列服务路径非线性多目标优化模型, 针对不确定变量, 采用机会约束规划转换模型得到考虑模糊时间的多目标路径优化模型, 通过加权求和将多目标合并转化为单目标问题, 并设计人工蜂群算法求解所构建的班列服务路径优化模型, 并以盐田港海铁联运为实例进行了模型检验和对比分析。结果表明: (1)在硬时间窗约束下运输时间减少了88%, 但成本增加了97%, 充分表明了软时间窗设置的优势; (2)考虑不同的运输目标时, 只考虑运输费用时, 运输时间增加了5.3%;只考虑运输时间时, 运输费用增加了67.8%。所建模型和算法能够很好的满足不同客户不同运输时效性的需求, 在运输费用方面具有明显的优越性。      

集装箱多式联运组织优化模型及算法研究

在对集装箱多式联运网络进行具体描述的基础上,从实现广义运输总费用最小化的原则出发, 建立了一种集装箱多式联运组织优化模型,并运用模拟退火遗传算法从理论上探讨该模型的求解,并列举了一个可提供6个中转地和3种运输方式的算例进行分析说明,确定合理的最佳运输路线和最佳运输方式选择的联运方案,使广义运输总费用最小.     

Selection of Container Types and Transport Modes for Container Multi-modal Transport with Fuzzy Demand

在集装箱多式联运中,集装箱箱型和运输方式的组合优化直接关系到货物运输的时间、费用和质量.考虑运输需求量为模糊情况下,建立集装箱多式联运箱型和运输方式的优化模型,实现集装箱多式联运总成本最优化,并提出模型求解的改进型粒子蚁群算法.最后结合算例对模型进行应用分析,并分析箱型替代和运输交货期限的变化对多式联运总成本的影响.结果表明:承运人可根据不同运输需要实现集装箱运输规模效益,提高集装箱利用率;时间限制对承运人选择集装箱箱型和运输方式的影响较大;改进型粒子蚁群算法优于蚁群算法.     

考虑运到期限的铁路管内货物快运列车组织优化研究

针对当前铁路管内货物快运列车运输组织工作难以保证货物的运到期限水平,以货物装卸尽量多和尽早在最终编组站编入到跨局远程直达列车开行为双目标,考虑与快运列车运输组织影响相关的约束,构建了考虑运到期限的管内环线货物快运列车运输组织优化模型,并采用C#调用IBM ILOG Cplex软件对双目标优化模型进行帕累托解集的精确求解.以京津冀货物快运列车运输组织为例,通过与实际列车运行图运行时分对比,在保障货物装车需求下,当帕累托解分别为0.50和0.51时,结果有效缩短了京津冀快运列车的停站作业时间.实例中X481和X492次快运列车分别较计划时间提前了127.21 min和200 min,有效验证了构建的模型和求解算法,并就实例结果给出了相关组织工作的改进建议.      

长江流域汽车整车运输路径选择研究

为了避免汽车运输企业在运输方式和运输路径选择方面的盲目性和随机性,以载有汽车整车的滚装车公路运输及滚装船运输费用、时间及碳排放量为目标构建了多目标0-1规划模型。通过对公水联运网络进行转换,将公水联运网络的中转节点拆分成多个虚拟节点来构成公水联运虚拟网络图。由于公水联运过程中运输时间与转运时间具有不确定性,引入模糊数的概念来表示不确定的时间,且考虑了各个路段的拥挤度,提高了出行可靠性;在碳排放量模型构建中,根据不同燃料的吨公里消耗量、单位热值的含碳量及不同运输设备的碳氧化率建立了碳排放因子计算模型。运用Matlab程序设计改进的遗传算法求解出问题的非劣解集,通过对比蚁群算法、常规遗传算法与文中改进遗传算法的求解结果,得出文章算法的设计在求解效果上有一定的优势性,为长江沿线汽车整车运输方式及路径的选择提供一定的借鉴作用。     

军用集装箱空箱铁路调运模型及求解算法

从军用集装箱铁路运输的实际情况出发,设置相关变量,建立基于用户偏好的模糊运输规划模型.针对这类特殊的运输问题,应用遗传算法求其最优解,并设计了相应的矩阵编码方法、适应度计算、交叉算子和变异算子,给出一仿真实例.仿真结果表明,上述模型可以得到最优调运方案,保证空箱调运的准点率是提高空箱调运服务质量和运输保障效能的关键因素.     

基于综合满意度的多式联运路径模型及其算法

针对多式联运各参与者需求偏好不同的实际背景,以提高所有参与者的综合满意度为优化目标,对中欧集装箱多式联运的路径选择问题进行研究.考虑组成列车等待时间的要素,以列车、船舶的固定时刻表和收货人的软时间窗要求,组成的混合时间窗为约束条件,在分析了影响各参与者满意度因素的基础上建立了具有效用值偏好信息的综合满意度模型.为解决货物时、空、量的衔接组合问题,设计双信息素蚁群算法,用以搜索路径与运输方式的组合搭配,并将改进的小生境遗传算法嵌套进蚁群算法.采用由连云港到马德里的实例做对比验算,分别给出不同需求偏好下的运输方案,并与现有研究方案对比,其综合满意度指标可平均提升约6%~10%,采用混合算法后收敛速度平均提升约36.21%,能够为不同参与者在实际运输过程中路径与运输方式的选择提供决策支持.      

Bi-level Programming Model for Road Transport Route Optimization of Dangerous Goods Based on Simulated Annealing Algorithm

选择一条既能保运输安全,又能满足经济需要的路线,是危险货物道路运输过程中的重要问题.危险货物道路运输路径优化是解决这一问题的有效方法.在对危险货物道路运输进行系统分析的基础上,根据危险货物运输的特点和广义阻抗函数的定义,建立了危险货物道路运输路段阻抗函数模型;为满足政府要求的运输安全性与运输企业要求的运输经济性,根据Wardrop平衡原理,建立了以UE模型为下层模型的危险货物道路运输路径优化的双层规划模型,通过模拟退火算法和对双层规划模型进行求解;最后,进行了案例研究,证明了模型和算法的有效性.     

基于航班时刻不确定性的航路时隙分配模型

针对航班运行时刻波动导致延误风险和空中交通扰动的问题,在航路时隙资源优化分配时考虑航班运行时刻的不确定性,对航班运行时刻的概率分布做出合理假设,制定允许分配策略以一定置信水平成立的航路时隙资源分配风险决策原则,采用随机优化方法,针对不同航路类型建立航班实际运行时刻不早于计划运行时刻的随机机会约束,以一定置信水平下的全部航班总延误损失最小、平均旅客延误时间最小为目标,建立了航路时隙分配的随机机会约束规划模型,在满足航班唯一性约束、时隙独占性约束、航路容量约束和随机机会约束的基础上优化分配航路时隙;采用Lingo11和M atla-bR2007b求解模型,以民航某航路仿真运行数据为例,在0.8的置信水平下,本模型各策略的总航班延误损失均值和平均旅客延误时间均值比先到先服务策略分别减少38.54% 和41.3%,模型在控制二次延误风险的同时显著减少了航班延误,分别在置信水平为0.6,0.7,0.9时运行本模型,总航班延误损失和平均旅客延误时间的最优值分别增长1.07%,1.73%,保障航路交通稳定性需要以损失一定的运行效率为代价.      

考虑路况、配送员与顾客满意度的冷链物流车辆配送路径优化方法

在城市交通拥堵日益严重的背景下，为解决冷链货物配送时效性较差、顾客满意度低以及配送员积极性不高等问题，研究了以总成本与满意度为目标的冷链物流车辆路径优化方法。采集并拟合了工作日、节假日、双休日交通拥堵指数趋势图，得到道路交通拥堵时间分布规律，提出了不同时期、时段内道路路段节点之间的实际通行时间计算方法；设计了配送员薪资与工作强度相结合的评价指标，构建了基于灰色白化权函数的配送员满意度评价模型。考虑随机需求、满意度和时间窗等约束，构建了多目标车辆路径优化模型；针对多目标模型求解的复杂性，设计了改进的自适应大规模邻域搜索算法，算法搜索过程中充分利用其算子的自适应性，有效平衡了NSGA-II算法大规模寻优与耗时之间的关系。以经典的Sioux-Falls交通网络为例进行算例分析，结果表明:①考虑配送员满意度模型后，在工作日、节假日、双休日总成本分别增加了2.05%、1.93%和1.16%，但配送员满意度分别提高了39.43%、46.26%和57.37%，顾客满意度平均提高了1.16%、4.76%和9.75%，运输时间缩短了2.42%、7.34%与8.41%。②以配送总成本最小为主要目标时，当需求变动（即随机需求的标准差σ＝1，2，3，4，5）时，得到的缺货成本比未考虑随机需求模型的结果分别增加了0.79%、0.89%、0.93%、0.94%和0.95%，印证了顾客随机需求对企业配送成本产生的影响。所提模型和算法为冷链物流管理中提升配送员和顾客满意度提供了一定的理论基础。      

考虑多目标的城市停车换乘选址优化模型及算法

停车换乘选址问题是城市交通网络设计研究的重点领域,已有研究的优化目标多集中在系统总费用方面,而对交通可持续发展方面考虑不足。为此,提出综合考虑多方面目标的停车换乘设施选址优化模型及其求解算法。首先,基于超网络理论,提出多方式城市交通系统的超网络模型并定义O-D (Origin-destination)间的超路径、有效超路径及子路径,结合出行者出行过程及交通网络拥挤特征,给出超路径费用的数学表达;其次,基于多方式交通网络随机均衡配流结果,构建交通总阻抗、污染物排放量以及交通系统公平性等系统优化指标的计算模型,并建立用以描述停车换乘设施选址问题的多目标优化模型;进而,以多目标系统优化模型为上层问题,以超网络下满足Logit分配的多方式交通网络配流模型为下层问题,构建描述城市多方式交通系统停车换乘设施选址问题的双层规划模型,并基于模型特征,结合“记录-搜索”思想设计非支配排序遗传算法进行求解;最后,基于Sioux Falls网络设计算例。研究结果表明：算法能够在有限的步骤内搜索到90%以上的Pareto最优解;平均而言,停车换乘措施使得交通总阻抗减小了0.31%,污染物排放量减少了7.32%;被优化的3个目标之间无直接关联,说明将停车换乘选址问题建立为多目标模型是必要的。模型与算法可为现实城市中的停车换乘设施选址优化设计提供解决思路。     

Promoting intermodal freight transport through the development of dry ports in Asia: An environmental perspective

The volume of international trade and freight transport in Asia has witnessed fast growth in recent decades. The resulting environmental impact of freight transport operations has become a major cause of concern. Intermodal transport has gained prominence recently due to its potential to offer door-to-door service through the integration of various modes of transport in the logistics chain, improved coordination and services, and the development of intermodal interfaces. However, few studies have focused on this development in Asia.The development of intermodal transport requires transport links, nodes, and services. The development of dry ports, an important component of intermodal transport, could play a major role in promoting intermodal transport in Asia, including its twelve landlocked countries. Dry ports located in deep inland areas, as opposed to near the sea, would incorporate customs and other related facilities and rail links, as well as provide for transfer, transshipment, and distribution functions for cargo. By encouraging a modal shift, such dry ports would help to ease road traffic congestion and reduce emissions.This study reviews the status of intermodal freight transport in Asia from an environmental perspective. It examines intermodal transport opportunities presented by the development of inland dry ports in hinterland locations. This paper also reviews selected case studies of dry port development in Asia. Finally, we present the lessons to be learned for the promotion of intermodal freight transport from selected Asian countries as well as the policy options available.     

城市地面地下一体化物流网络货运性能研究

为解决地面地下物流系统耦合运作下的货运性能评估问题,根据城市物流特征刻画一体化网络设施形态,提出地下货运载具设计依据与多式联运成本测算方法,基于案例,对一体化网络运输成本、总运力、流量配置和交通安全外部效益在不同地下运载速度、发车频率和设施容量参数下的动态表现进行模拟分析。结果表明： 1)路网与地下物流网络的立体协同有利于城市物流降本增效; 2)与运载速度相比,地下枢纽节点的处理能力和干线隧道的通行能力对一体化网络服务水平的影响更显著。     

基于混合轴-辐结构的区域运输网络优化模糊交互规划模型

为了对基于轴-辐结构的区域运输网络实行优化,建立了模糊交互规划模型。该模型考虑输入数据或参数,如需求、运输能力、单位运输成本(时间)、单位货物处理成本(时间)等的不准确性或模糊性,旨在实现总成本(包括运输成本和货物处理成本)最小和总时间(包括运输时间和货物处理时间)最短,同时对各场站之间的运输路线选择、从始发站经由枢纽站到目的地的运输量、从始发站直达目的地的运输量进行优化;在此基础上提出了模型的有效解法,并通过算例对其进行了验证。结果表明:该模型及其求解过程具有有效性。     

基于免疫克隆算法的多枢纽选址与混合网络设计综合优化研究

为了描述多枢纽选址与混合网络设计综合优化问题,引入了双层规划模型建立数学模型.上层模型为多目标规划模型,以最小化网络总阻抗和最小化总投资为目标;下层模型为固定需求的用户平衡配流模型.然后,给出了基于免疫克隆算法的具体求解设计和步骤.接着,给出了算例,在不同决策权重条件下进行求解.算例结果验证了算法的可行性和模型的有效性,同时结果表明在建设枢纽后,当决策偏重于交通网络管理部门时,更倾向于建设新路段以降低网络费用和总费用.     

Operating speed pattern optimization of railway vehicles with differential evolution algorithm

The railway transportation system has much advantage in eco-friendliness, punctuality and safety compared to any other transportation system. Most of the railway system administrators have to control and operate under limited resources such as trains and facilities. It is necessary to control traveling time and energy consumption for efficient operation in the railway systems, because the board rate of passenger is inconstant with time variance. It is common that the shorter traveling time causes the greater energy consumption. In this study, a new optimization method considering operation time or energy consumption is proposed by using differential evolution algorithm and some cases are reviewed. The total energy change due to operation time variation are investigated by using the proposed optimization method for tangent and gradient track conditions. Both cases, the total energy decreases exponentially. However, because of gradient the total energy are saturated after a certain time for gradient track.     

基于混合算法的联合运输路径优化

为了求解联合运输网络的最优运输方式组合问题,采用遗传算法并使用整数编码方式对城市节点进行编码,摒弃了传统的二进制编码方式,有效地缩减了编码长度并简化了编解码工作;城市节点链的运输方式组合与节点间运输方式转换使用动态规划方法来确定;至于联合运输网络数据,在建立多重图数据结构基础上,采用结构体数组与链式存储结构相结合的方式来存储。通过仿真实验表明,该方法可行,能够在较短的时间和可预期的迭代次数内找到最优解。