考虑碳排放的混合轴辐式多式联运网络枢纽扩增选址-路径问题

针对现有多式联运网络枢纽饱和度高、枢纽到城市直达运输成本高且效率低等不足,提出采用混合轴辐式多式联运网络研究扩增枢纽选址,同时优化运输线路;基于允许枢纽间转运和需求城市间巡回运输的运输网络,考虑低碳因素构建了最小化总运输成本、二级枢纽开放建设成本、枢纽处转运成本和总碳排放成本的数学模型,将问题分解为选址-分配与路径优化2个阶段,并针对两阶段特点分别采用0-1编码和数字编码设计了两阶段遗传算法;针对现有实际案例采用设计的算法进行求解,并将求得的最优运输方案与现实方案进行对比。研究结果表明:采用提出的算法进行10次运行获得的最优解与其平均值的差值百分比仅为4.7%,且平均求解时间仅为90.6 s;优化后网络扩增了2个枢纽,弃用了1个不合理枢纽,网络转运能力提高了11.3%,枢纽的平均饱和度降低了15.7%,不同枢纽的饱和度比原网络更均衡,不仅缓解了饱和枢纽的压力,还提高了空闲枢纽的周转率,从而提高了转运效率;优化后运输方案对应的总成本、运输成本、中转成本和碳排放成本分别降低了68.41%、68.14%、56.55%和86.76%,且碳排放减少最为突出。由此可见,提出的模型和算法对扩张轴辐式网络选址和混合轴辐式多式联运网络运输方案的组合优化具有较好的性能。      

两个轴辐式网络协同建设的多层编码遗传算法

为了降低物流网络的建设成本投入，充分利用物流资源，提出轴辐式网络间的协同建设. 同时建设两个轴辐式物流网络，一个轴辐式网络为自己网络中的每一个枢纽从另一个轴辐式网络中选择一组协作枢纽，两个网络可以共同使用协作枢纽. 目标是使两个轴辐式网络的建设成本和它们之间的协作成本总和最小. 首先，运用混合整数规划模型描述所研究的问题；其次，根据问题的复杂度，设计了多层编码的遗传算法来解决问题，一条染色体分别表示了两个轴辐式网络；最后，在算例中进行了参数敏感性分析，分析参数对各部分成本和物流网络结构及协作枢纽的影响. 分析结果表明:在两个网络的协同建设中，一个网络中转移到另一个网络的流量大小对两个网络各自的网络结构和构建成本具有显著的影响；协同建设能够同时系统化地优化两个轴辐式网络，降低成本，整合物流资源.      

无容量约束单分配轴-辐式物流网络设计

针对无容量约束的单分配轴-辐式物流网络设计问题的特点,为其建立了单分配p-枢纽中位模型,并提出了一种基于蚁群算法的启发式求解算法. 该算法分两步实现：首先利用蚁群算法来确定网络中枢纽节点的位置,然后用另一种启发式算法将非枢纽节点分配给枢纽节点,同时,将一种基于6种邻域结构的变邻域搜索算法作为蚁群算法的局域搜索策略以提升算法的全局搜索能力,并加快收敛速度. 最后结合澳大利亚邮政数据进行了算例仿真实验,并对蚁群算法中参数的合理设置进行了测试分析,实验结果表明,该算法在求解此问题时有着良好的有效性和较快的求解效率.     

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针对无容量约束的单分配轴-辐式物流网络设计问题的特点,为其建立了单分配p-枢纽中位模型,并提出了一种基于蚁群算法的启发式求解算法. 该算法分两步实现：首先利用蚁群算法来确定网络中枢纽节点的位置,然后用另一种启发式算法将非枢纽节点分配给枢纽节点,同时,将一种基于6种邻域结构的变邻域搜索算法作为蚁群算法的局域搜索策略以提升算法的全局搜索能力,并加快收敛速度. 最后结合澳大利亚邮政数据进行了算例仿真实验,并对蚁群算法中参数的合理设置进行了测试分析,实验结果表明,该算法在求解此问题时有着良好的有效性和较快的求解效率.     

考虑Hub网络拥堵的轴辐式网络优化

在轴辐式网络背景下,枢纽节点通过集散货物,产生规模经济效应来降低成本。但同时也会增加Hub网络拥堵的可能性和成本的增加。首先,为缓解Hub网络拥堵并降低其造成的经济损失成本,提出与轴辐式网络节点流量相关的拥堵成本函数。其次,在保证轴辐式网络节点正常货物运输的前提下,最大限度的平衡货物运输规模经济效应和产生的Hub网络拥堵成本,建立混合整数非线性规划模型,以最小化运输成本、建设成本和拥堵成本为目标。最后,引用实际算例验证Hub网络拥堵对网络优化的影响与模型的合理性。对于未来如何平衡规模经济效应和Hub网络拥堵的轴辐式网络优化有重要的参考价值。     

考虑延迟惩罚的轴辐式枢纽网络中断问题研究

随着越来越多的航空公司采用轴辐式网络系统模式开展全球航空运输服务,轴 辐式网络研究逐渐引起大家的重视.本文针对枢纽中位选址问题,首先提出了考虑延迟惩 罚并面向整个网络的节点完全性中断问题,建立节点中断的上、下界模型,对禁忌搜索算 法进行改进,并对三种改进算法展开比较;然后将两种中断模型和禁忌搜索算法应用于 中国航空网络实例中,通过计算结果分析中国航空网络中的关键城市,在资源有限的情 况下,提出城市分级防御的规划和航空网络考虑中断情况下的资金准备的建议. 为轴辐 式枢纽网络决策者在网络规划和防御问题上提供了理论参考和实践证明.     

集装箱船舶支线运输航线优化算法

以枢纽港船舶限制时间和支线船舶容量为基础,分析了轴-辐式网络运输模式。以船舶最小总航行时间为目标函数,建立了混合整数规划支线集装箱运输模型。通过设计巡回路线方法实现杂交和变异,更新了解的构成,运用遗传算法求解模型。计算结果表明:当船舶容量为150 TEU时,在160次迭代后,总航行时间为708.6 h,航线数量为8条;当船舶容量分别为100、150 TEU时,在150次迭代后,总航行时间为714.6 h,航线数量为9条;对枢纽港船舶限制时间和支线船舶容量进行方差分析,F检验统计量的概率值均明显小于0.05;对支线船舶容量和运营成本进行敏感性分析,增大船舶容量能够减小航线数量和运行时间,但增大了运营成本,增大枢纽港船舶限制时间能够减小航线数量;考虑航行时间和运营成本,当船舶容量为150 TEU时最合理。     

运输需求与成本不确定下的枢纽港选择

针对轴辐式网络中的枢纽港选择问题，在集装箱航运网络中，考虑运输需求与成本的不确定，根据数据变化规律，构建多个模型. 根据轴辐式网络的运输环节，使用成本函数表征枢纽港间运输成本，构建枢纽港选择的确定性模型；基于此，针对航运需求的离散特性，构建需求不确定的随机模型进行枢纽港选择；基于运输成本难以预测的特点，结合实际数据，使用极小极大值法构建成本不确定的枢纽港选择模型；然后，结合两者构建运输需求与运输成本同时不确定的枢纽港选择模型. 采用欧洲集装箱运输网络实际数据对模型进行验证，求解各因素不确定下枢纽港选择的最优方案，并针对结果进行对比分析，为班轮公司优化航线提供参考.     

"轴-辐"式运输网络的范围经济问题

为证明"轴-辐"式运输网络有独立于密度经济而存在的范围经济,在假设运输网络密度收益不变的前提下建立了独立分段运营与整合运营两种模式下运输网络的成本函数,对比发现,采用独立分段运营与"轴-辐"式整合运营两种模式的运输网络运营成本差异较大,当采用"轴-辐"式整合运营模式且运输网络达到最佳运营结构时才能实现范围经济,其原因在于采用"轴-辐"式整合运营模式进行运营线路整合优化时能使营运车辆及人员工作效率得到提高. 结果表明,密度收益恒定时"轴-辐"式网络运营模式下存在范围经济,但范围经济的取得需通过运营线路结构优化才能实现.     

混合模式下的多车型交叉甩挂调度优化

多车型是甩挂运输发展的新趋势,载重大的牵引车拖带不超过吨位限制的多 种挂车称之为交叉甩挂.为分析多车型交叉甩挂的优势和客户点分布规律的影响,本文建 立了轴辐式与网络型相结合的混合模式下的多车型交叉甩挂调度模型,针对该模型的特 点设计了混合模拟退火算法进行求解,并将其与其他3 种牵引车-挂车匹配策略进行对 比,验证了模型和算法的有效性,同时体现了多车型交叉甩挂在成本节约方面较之于其 他3 种甩挂匹配策略的优势.最后运用4 种策略求解改进的Solomon 经典算例,分析了客 户点分布对目标函数的影响,可为甩挂运输车辆调度提供决策支持.     

随机需求航线网络效应下机队鲁棒优化方法

针对航线网络效应及旅客需求不确定性问题,将旅客组合优化模型加入机队规划问题,借鉴航线网络运力优化分配方法,以机型飞机数目、航段机型飞行频次、行程路线上旅客溢出人数为决策变量,以行程路线上旅客需求限制、航段飞行频次限制、特定机型机队飞行时间限制为约束条件,利用量化市场份额指数计算旅客溢出再捕获率,建立了旅客需求不确定情景下的机队鲁棒优化模型,设计了航线网络环境下的旅客需求离散情景集,用情景汇聚算法求解该模型.算例仿真结果表明,与传统机队规划模型相比较,本文模型的机队规划成本降低了167.07万元;与确定解的最小随机期望值相比,在3种情景集下,随机规划解的机队规划成本分别降低了19.88万元、21.02万元与17.55万元.      

考虑弹性需求的城市枢纽间多方式时刻表优化

针对城市客运枢纽间综合运输通道协同性欠缺、运输效率低等问题,提出考虑弹性需求的城市客运枢纽间多方式时刻表协同优化方法。基于多项Logit模型对枢纽间乘客出行方式选择行为进行建模,分析各方式时刻表变动对出行需求的影响;以乘客等待总时间,时刻调整总数量,时刻调整总时间最小为优化目标,考虑弹性需求、时间窗、容量限制等约束,构建枢纽间多方式时刻表协同优化模型,并基于非支配排序遗传算法,结合客流加载仿真过程设计模型求解算法;最 后,以“北京南站-北京首都国际机场”多方式通道为例检验模型的有效性。结果表明,时刻表优化方案的实施使各方式产生了较为明显的需求弹性变化效果,模型求解得到10种时刻表优化方案,其评价结果整体优于传统模型,最终筛选方案可缩短乘客等待时间10.36%。     

基于增强拉格朗日乘子法的容量制约交通分配问题研究(英文)

传统的交通分配问题(TAP)没有容量的限制,但是事实上,路段和网络都有其自身的容量限制。传统的用户均衡网络模型允许分配的交通流量结果超过其容量,这显然是不合理的。首先,介绍了起点算法的基本原理及其有效的实现,并运用一个算例网络进行交通分配;然后,运用增强拉格朗日乘子法针对具有容量限制的该网络重新进行交通分配,并将两种结果进行比较。实验结果表明:增强拉格朗日乘子法具有良好的运算性能和效率,并且更具有实际意义,能够更加合理的运用到实际的交通分配问题中。     

基于轴辐运输模式的联运需求分析模型

根据轴辐运输模式的主要特点,区分了联运枢纽的直接影响区和间接影响区,结合主要运输方式的运输距离、运输量以及集散运输的平均运距等相关因素,建立轴辐运输模式下联运需求分析的概率选择模型。通过在江苏省综合交通需求研究中的实际应用,证明了该模型的有效性和实用性。     

多模式疏散交通车队配置与车道分配协同优化研究

考虑疏散交通的动态性和风险性，研究多模式疏散交通车队配置与车道分配的联合优化问题。首先，根据不同类型车辆的自由流速度，将路网离散为多尺寸元胞网络，采用元胞传输模型模拟混合交通流。然后，以最小化疏散总风险为目标，将多模式交通协同的动态疏散问题描述为混合整数线性规划模型，引入惩罚项消除因模型松弛产生的“车辆滞留”问题。在 NguyenDupuis路网中分析不同疏散需求下的最优车队配置、车道分配、疏散效率和疏散路径。结果表明：存在一个疏散交通需求区间，相比单模式疏散，组织多模式车队能够进一步降低疏散总风险， 而且最优的公交车配置比例呈阶梯变化；受路网通行能力限制，路网利用率存在上限；疏散总风险指标对疏散需求的变化比网络清空时间更敏感；多模式交通共享的路段一般位于临近风险源的出口通道，大容量的公交车优先占用最短路线，以提升疏散系统的效率。     

基于时刻表的公交配流算法研究

目前公交配流多基于发车频率,配流结果时刻信息度不高。为促进基于时刻表的公交网络配流研究,建立了改进的Logit模型,在传统Logit模型中引入公交路径独立系统以克服多条相似公交路径的相互影响。同时,建立了容量限制下基于时刻表的随机用户均衡模型(VRT-SUE),该模型考虑了车次容量限制并实现了SUE模型在公交网络上的配流。实例公交网络配流结果显示,改进的Logit模型比传统Logit配流结果更加合理,VRT-SUE模型满足车容量限制同时配流结果达到网络均衡状态,两种模型均可用于城市公交网络运营管理设计。     

与城际轨道交通相协调的城市群公路客运线网优化模型研究

为协调城市群公路客运与城际轨道交通的发展,应用轴辐网络设计方法,以需求加权出行时间成本T~(Total)和公路客运线路总运营成本C~H最小化为目标,构建了与城际轨道交通协调发展的城市群公路客运线网优化模型HN,并采用优化软件CPLEX求解;以珠三角部分地区公路客运实际线网为例,从需求加权出行时间T~(Total)和公路客运线路总运营成本C~H两方面,对比分析了模型结果和实际线网运营方案。结果表明:公路直达线路客流比例P~D随着城际轨道交通运行速度V的增加而降低,随着城际轨道交通与公路客运换乘时间T的增加而增加;随着公路客运线路总运营成本权重系数β的增加,城市群公路客运线网变稀疏,公路直达线路数量N~D减少,但公路接驳线路数量N~F变化不大;实例分析验证了模型的有效性。     

枢纽辐射式航线网络需求适应性研究

在建立点对式和枢纽辐射式航线网络运输成本计算模型基础上,考虑满载率影响,从需求规模、需求分布结构及出行距离三方面探讨了枢纽辐射式航线网络的需求适应性,并列举实例说明需求适应性在航线网络形态选择中的应用.研究结论得出：枢纽辐射式航线网络适合于起讫点之间需求量小满载率低、双向分布不对称以及小需求长距离的需求模式.     

基于可达性指标的航空货运网络布局优化研究

以网络可达性和利用率最大为目标,建立货机班次分配与货物运输路径选择的多目标双层优化模型,针对我国基于审批方式为各航线分配航班的实际情况,通过调整货机班次优化航空货运网络布局.以20个机场组成的航空货运网络为例,设计NSGAII算法求解模型.结果表明:北京、上海、广州、深圳之间的航段将获得1/4的货机班次,他们是航空货运的枢纽机场;当决策者偏好网络可达性时,更多货机班次将被分配到大型机场间的航段上,当决策者偏好网络利用率时,货机班次在航段上的分配较均匀;随着货机班次在航段上由集中趋向分散,网络可达性降低而利用率提高;减少货机班次会降低网络可达性,增加货机班次会降低网络的利用率.     

内外贸同船运输下长江经济带穿梭巴士网络优化

为研究内外贸同船运输政策对航运企业布局长江经济带穿梭巴士网络的影响，本文允许同一船舶同时运输内贸集装箱和外贸集装箱，以总运输成本最小化为目标，考虑服务频率、多航次、时间窗、载重量等约束，构建基于轴辐式的长江经济带集装箱穿梭巴士网络优化模型。针对该模型，本文设计了包含5种破坏算子和2种修复算子的自适应大邻域算法求解模型，并选取上海和长江干线19个港口间的内贸集装箱运输和外贸集装箱运输进行实证分析。研究结果表明： 实施内外贸同船政策可节约23.6%的总运输成本，提升平均舱位利用率至87%。该政策改变了原有穿梭巴士的网络结构，直达航次比例增加17%，加快了穿梭巴士的周转。同时，相比于设置1个枢纽港，长江经济带下游将南京港和太仓港共同设置为枢纽港更有利于中上游内外贸集装箱的中转，可节约6%~17%的总运输成本。