系统最优的动态交通网络流分配模型的分批并行算法

智能交通系统是一个复杂的综合系统,动态交通流分配是它的一个关键问题,是运输科学的一个前沿和热点。对于已经建立的系统最优的动态交通流分配模型,根据非线性规划问题的Kuhn-Tucker条件求解出问题的解。由于交通网络是一个大系统,结合分批调度理论将交通网络进行分批处理后简化了配流过程中的寻径,最后设计出分批并行调度算法。     

基于BNN动态的交通流演化模型及应用

交通流诱导以交通流预测和实时动态交通分配为基础,如何更精确地来预测交通流的变化情况是其中的一个核心问题.文中用BNN动态来刻画交通流的演化过程,介绍了BNN动态的概念及演化动态方程,并分析BNN动态的零点的稳定性,给出了一个算例进一步验证BNN动态的稳定性.通过简单的算例,在BNN动态的基础上对道路中的交通流进行分析和预测,进而对车辆进行诱导,从而达到交通管理的目的.     

系统最优的动态交通网络流分配模型的研究

智能交通系统是一个复杂的大系统。交通网络配流是智能交通系统的一个关键问题,其中对交通网络配流模型的建立和算法的设计是非常重要的。通过建立系统最优的动态交通网络流分配的最优控制模型,并经过一系列的积分变换转化为一种简单而特殊的非线性规划问题。文中只是局限于对最优控制模型进行化简,目的是为了进一步研究已简化模型的有关性质和算法的设计。     

多方式条件下城市交通分配研究

随着城市综合交通体系的不断发展和完善,城市出行多方式化的特征日益突出.本文在充分考虑城市多方式交通网络结构特性的基础上,构建方式及路径联合选择模型,研究多方式条件下的交通分配方法.首先,基于随机效用最大化理论构建出行方式和路径联合选择的Nested Logit（NL）模型;其次,运用路段实测交通流数据标定道路混合交通流条件下的交通阻抗函数;最后,基于构造的多方式交通网络进行多方式交通分配,分析出行量在网络上的时空分布.结果表明,本文所提出的多方式条件下的交通分配方法,能够有效地描述城市多方式交通网络条件下的出行方式和路径选择行为,以及交通出行在交通网络上的时空分布规律,对于完善城市综合交通体系具有重要意义.     

基于混沌理论的短时交通流量预测

随着智能交通的发展,实时动态交通分配成为当前研究热门问题.短时交通流预测是实.时动态交通分配的关键技术之一,在当今交通控制以及车辆导航中具有不可替代的地位.通过对交通流数据进行分析,得出交通系统具有耗散系统特性.并且存在混沌.在此基础上,运用混沌理论对交通流数据进行相空间重构,并用多元局域预测法对时间序列进行预测.通过分析预测数据,得出基于混沌理论的短时交通流量预测在2～5 min内具有较高的预测精度.     

动态宏观路段行程时间模型研究

在分析和对比了静态交通分配和动态交通分配条件下的路阻函数的不同之处和静态交通分配下路阻函数局限性的基础上，根据交通流理论和集散波分析，提出考虑信号交叉口排队长度的有度动态路段行程时间模型(SQ)，该模型以在动态交通分配条件下的车流密度和交叉口信号参数为变量的动态路段阻抗函数模型，文中实例证明SO模型能适用于大型动态交通网络复杂的动态交通分配(DTA)计算．     

震后区域路网运输优化调度模型

震后区域路网由于受众多随机事件影响,路段通行能力下降,从而导致行程时间波动性增加.建立了以运量方差积最小为优化目标,从交通流合理分配的角度出发的无差别和考虑运输任务差别的交通流运输网络优化调度模型,用二次加权平均算法求解模型.通过对模拟仿真网络的计算结果表明,该模型能较好解决震后运输网络交通流分配问题.     

基于Vissim仿真的动态交通分配

针对城市交通的理论算法和模型虽然从形式上体现出了动态交通分配的一些特点,但在完整刻画路网交通状态方面还有不足,引进基于Vissim仿真动态交通分配的思想,介绍微观仿真软件Vissim理论基础,并利用Vissim仿真软件对路段进行动态交通流分配仿真,得出仿真软件在动态交通流方面的应用能够实时、准确、有效地仿真出来,为解决目前城市交通日趋严重的拥堵现状提供有效的参考.     

基于分布式并行算法的动态交通流分配研究

基于分布式并行处理技术和面向对象的建模理论，为解决大规模城市道路交通流模拟问题，提出分布式并行模拟动态交通流分配思想，给出了CyberTraffic三维仿真系统中交通流模拟系统的数据结构描述、系统设计框架以及系统模拟结果。     

基于混沌理论的短时交通流量预测

随着智能交通的发展,实时动态交通分配成为当前研究热门问题。短时交通流预测是实时动态交通分配的关键技术之一,在当今交通控制以及车辆导航中具有不可替代的地位。通过对交通流数据进行分析,得出交通系统具有耗散系统特性,并且存在混沌。在此基础上,运用混沌理论对交通流数据进行相空间重构,并用多元局域预测法对时间序列进行预测。通过分析预测数据,得出基于混沌理论的短时交通流量预测在2～5 min内具有较高的预测精度。     

考虑空车调配协调的货物列车开行方案优化研究

为实现空车调配与货物列车开行方案协调优化，结合基本运行图架构与车流径路，构建货运时空服务拓展网络。考虑配空与装卸取送、集编发等环节的时间接续要求，节点与区段不对流空车要求，以重车流全程运送与空车配送等广义总费用最少为目标，建立整数规划弧路模型。针对既有算法设计局限性，结合重车或空车配空的时间接续要求，提出将不同的 k 短路重车流方案与空车配空方案相关联的改进可行解构造方法，设计混合差分进化求解算法。实例研究表明，考虑空车调配进行重车、空车流组织协调优化，能够减少空车走行费用，及时满足装车需求，有效保证作业车流配合中转车流集结编组及时挂线，提高方案可实施性。     

考虑多峰的系统最优动态路径流量分配图解方法研究

动态交通分配是交通科学研究的难点,尤其是如何得到系统最优解.Munoz和Laval (2006)介绍了一类图解方法,得到了并行网络动态路径流量分配系统最优解.在此基础上,本文扩展其图解方法,研究存在多个高峰情形的并行网络动态路径流量分配系统最优问题.基于累计到达曲线已知的假设,即出行用户的出发时刻选择给定,并借助于瓶颈模型点排队假设,以两条并行路径为例,考虑其中一条路径瓶颈处的容量为常数,另一条路径瓶颈处容量为常数和无穷大两种情形,通过变分法描绘满足动态最优性条件的系统最优流量分配曲线,得到动态路径流量分配系统最优解.本文的研究有助于加深对交通流量时空分布规律的理解.     

数据驱动的共享单车停放区规划方法研究

从宏观和微观两个角度研究共享单车停放区规划方法,宏观层面解决停放区选址定容问 题,微观层面进一步优化每个停放区内部的停车位布局问题。宏观层面利用DBSCAN对共享单 车停/取点进行聚类分析得到停/取需求点;然后考虑共享单车使用者路径选择、停/取点选择和停 放区服务能力约束,建立混合整数线性规划模型优化停放区选址及容量。微观层面充分考虑行 人、自行车与汽车之间的影响,其中行人和自行车采用改进社会力模型进行仿真,并考虑共享单 车使用者最优停放区选择;汽车采用智能驾驶模型进行仿真。停车位布局通过仿真通行效率及 混合交通流风险进行评价,并基于代理模型进行优化。该方法应用于北京市崇文门地铁站周边 共享单车停放区规划,验证了方法的有效性,该方法可提高混合交通流通行效率,降低交通风险。     

交通运输网络系统工程

网络化是交通运输系统的自然属性，交通基础设施建设与管理、系统的运营与服务，以及相关配套的政策与管理体制对于系统网络化都有内在需求.本文首先给出了交通运输网络系统工程的定义，并从交通运输网络系统工程中存在的科学问题及未来展望两个角度开展了详细论述.从交通运输系统复杂网络分析、交通运输系统网络化组织运营管理和城市交通系统网络化控制与诱导三个方面介绍了国内外研究与工程实践的最新现状，归纳总结了其中存在且迫切需要解决的科学问题.交通运输系统复杂网络分析的关键科学问题是探索不同交通运输网络拓扑结构与交通动力学时空演化规律、网络承载力、可靠性之间的动态耦合及匹配关系.交通运输系统网络化组织运营管理的关键科学问题是在交通基础设施物理结构为复杂网络的条件下，具有目标异性的多博弈主体(政府、运营企业、乘客等)之间如何实现利益平衡或达到帕累托最优.对于交通运输网络系统工程的未来发展，本文认为重点需要加强对综合交通运输网络系统工程的理论与方法论体系的研究，围绕“综合交通网络的构造演化机理”“城市交通网络供需平衡机理”“多层综合交通网络结构复杂特性及其动力学过程”“出行行为的多样性及可预测性”等问题进行探索.此外，由于新技术环境下的交通系统将出现颠覆性的变革，交通网络运输系统工程的内涵和外延也需要进行根本性的升级改造.具有自驱动、自组织、自决策能力节点的柔性交通运输网络及其共享运行机制，将会是交通运输网络系统工程未来的一个重要研究领域.     

非标准HFS-B问题的设备协同调度研究

在同贝位边装边卸工艺的集装箱作业环境中,提出了一类非标准的HFS-B问题,即同时存在2种方向互逆的工件流、与紧前紧后机器相关的准备和处理时间.这类来自港口背景的非标准HFS-B问题,主要涉及空间位置决策、任务分配和设备调度等子问题的决策,目标是makespan最小.鉴于HFS-B的NP-hard特性,在分析设备顺序约束和协同关系基础上,基于Fill ratio启发式、表调度理论和设备的状态空间变换,设计了3阶段决策的启发式算法.基于阶段的下界理论和makespan的下界理论,对多个实际的大规模案例进行仿真分析,结果表明:算法的makespan与理论下界的最大偏差不大于7%,具有良好的实用性.     

有限经济批量和排序问题的模拟退火搜索算法

采用模拟退火算法,解决一个简单供应链中经济批量和排序问题。在这个供应链中,单一的一个生产系统要生产多种产品来满足装配系统的需求,假定参数、产品的需求率、生产率、整备时间和费用都是给定的常数。目标是求解最优的生产批量和排序,使得整个供应链中单位时间的库存、运输的总费用最小。     

考虑船舶封存与压港的电煤船舶调度优化模型

针对中国电煤水运系统的实际特点, 综合考虑了船舶封存与港口拥堵(压港)因素, 建立了混合整数规划优化模型, 对电煤船舶调度方案进行优化; 基于运输需求的硬时间窗、卸货港船舶排队等待时间与水路-铁路运输协同三因素之间的互动关系, 以运输系统总成本最小为目标, 协同优化水、铁电煤运输的货运分担率、水路运输任务指派和相应的船舶调度与封存/启用方案; 基于改进列生成算法, 提出了一种可精确求解实际规模电煤船舶调度问题的列生成算法, 利用Gurobi求解列生成的主模型, 使用动态规划标号法求解列生成的子模型; 利用中国南部某火力发电集团的实际数据, 对提出的算法进行了算例分析。计算结果表明: 在中等规模的算例中, 使用提出的改进算法获得最优解仅需73.61 s, 相比于使用基于运输任务运量排序的启发式求解方法(PHA), 求解效率提高了18.1%;在较大规模的算例中, 使用提出算法的计算时间仅为222.02 s, 同比PHA, 计算效率提高了19.1%;通过求解一个实际的调度问题可以发现, 利用提出的优化模型和算法能有效缩短船舶在卸货港的等待时长与船舶处于启用状态的时长, 使运输总成本下降17.13%, 实现了电煤稳定运输, 提升了企业运营效率, 降低了运营成本。      

考虑换船作业的长江干线集装箱船舶调度

考虑换船作业情况，建立以总运输成本最小为目标的非线性规划模型，提出包括船舶选择、挂靠港选择和运输任务指派三方面内容的不定期集装箱船舶调度优化方法；针对模型特点，考虑基因融合及基因修复，设计改进遗传算法对问题进行求解，应用案例获得集装箱船舶调度优化方案；采用多算例方法将考虑换船作业与不考虑换船作业的调度方案进行对比分析. 结果表明，考虑换船作业可以降低运输总成本，减少船公司的投入运力，有效提高投入运力的综合利用率，增强船公司的竞争力，为船公司制定船舶调度方案提供决策参考.