考虑车流时空分布不均衡的货物列车开行方案优化研究

为适应货主动态需求和运到期限要求,采用动态车流组织方法进行编组方案调整、列车运行方案与车流挂线的综合优化.考虑车流时空分布不均衡性,结合基本运行图架构,运用时空网络描述车流组织动态过程,考虑车流组织过程时空连续性、车站与线路时空能力及运到期限等约束,在静态车流组织优化模型目标基础上考虑车流到后待解与编后待发的延迟费用,构建货物列车开行方案整数规划模型.基于 K短路构造初始解,依据列车能力利用率阀值评估方案,从而调整车流改编方案搜索邻域解,设计模拟退火求解算法.实例研究表明,相比静态模型,所建模型的决策变量能更清晰地反映车流对车站线路时空能力的占用状况,优化方案能有效匹配车流时空分布不均衡性,有利于车流接续与流线结合.     

城市公交线网的一票制差异化票价策略优化

针对城市公交系统客流空间分布和线网运力配置不均衡问题,提出公交线路间差异化定价策略,通过价格杠杆调节客流需求分布. 针对我国普遍采用的一票制模式,在分析乘客广义出行费用的基础上,利用基于Logit 的线路间客流分配方法,并以总社会成本最低为目标,以满足输送能力和收费额度等为约束,建立了固定需求下的城市公交线网的差异化票价策略优化模型. 根据模型特点,设计了基于模拟退火算法的模型求解方法,综合优化各线路的票价水平和发车频率. 最后,将提出的模型和算法应用到典型公交线网上,算例结果表明,优化方法在较低的收费额度下即可实现较为明显的网络改善效果.     

城市公交线网的一票制差异化票价策略优化

针对城市公交系统客流空间分布和线网运力配置不均衡问题,提出公交线路间差异化定价策略,通过价格杠杆调节客流需求分布. 针对我国普遍采用的一票制模式,在分析乘客广义出行费用的基础上,利用基于Logit 的线路间客流分配方法,并以总社会成本最低为目标,以满足输送能力和收费额度等为约束,建立了固定需求下的城市公交线网的差异化票价策略优化模型. 根据模型特点,设计了基于模拟退火算法的模型求解方法,综合优化各线路的票价水平和发车频率. 最后,将提出的模型和算法应用到典型公交线网上,算例结果表明,优化方法在较低的收费额度下即可实现较为明显的网络改善效果.     

基于现值法的制造/再制造集成物流网络设计

为了合理构建制造／再制造集成物流网络，采用现值法，考虑计划期内运营成本的时间价值，基于混合整数线性规划方法，建立了一种制造／再制造集成物流网络优化设计模型．据此确定网络中分销中心和回收中心的数量和位置，并在由此构成的各条物流路径上合理分配物流量，以使投资成本和计划期内运营成本的现值之和最小．最后，通过算例验证了该模型的有效性，并对模型参数进行了灵敏度分析．     

新建牵引变电所的负荷预测及变压器容量优化配置

为了获得新建牵引变电所的负荷情况并校验优化所内牵引变压器的配置容量，将高斯混合模型用于牵引变电所实测数据聚类，然后引入神经网络对新建牵引负荷进行匹配分类. 依据聚类和分类结果，结合概率密度及蒙特卡洛抽样方法，实现新建电气化铁路牵引负荷的预测. 根据热传递原理和相对老化计算，建立新建牵引变电所牵引变压器温升与寿命损失的差分方程模型，对新建牵引变电所的牵引变压器容量进行优化配置. 通过对大量牵引变电所实测数据的分析，聚类后伪-F统计量达12.81，匹配分类后伪-F统计量进一步上升至12.90，表明本文聚类分类方法效果良好. 通过牵引变压器建模，将算例中变压器容量利用率从60%提高到96%，即使考虑安全裕度适当提高安装容量也能使容量利用率达到75%，实现了变压器容量的优化，充分利用了变压器的温度指标和寿命损失.      

基于实测数据的高铁牵引变电所负序电流概率分析

为了研究高速铁路牵引供电系统三相电流不平衡问题, 通过分析高速铁路牵引供电系统负荷及V/v接线牵引变压器负序电流,基于概率理论建立了牵引变电所负序电流的概率分析模型.用该模型对京沪高铁某牵引变电所的负序电流进行了仿真分析和实测数据验证,结果表明,利用该牵引变电所的设计参数仿真得到的负序电流概率分布与利用实测数据的分析结果一致,该牵引变电所负序电流概率分析模型能够真实地模拟高速铁路牵引变电所的负序电流分布情况.      

模糊层次分析与三维GIS集成的升压站选址方法

为了克服传统风电场升压站选址方法的局限性,基于模糊层次分析选址综合评价方法,在三维GIS中对升压站的选址进行了可行性比对分析. 首先从施工成本、选址地形因子、灾害指标、临近资源及障碍区域五个类别的准则建立风电场升压站选址递阶层次结构;其次集成三维地理信息系统与模糊层次分析法构建一种新的选址评估模型;通过预设几何初选规则获取模型输入参数,最终解算模糊评价矩阵实现升压变电站自动选址. 通过对不同地形的已建成风电场升压变电站选址结果进行比对研究实验表明:以风机分布区域范围内的2 m分辨率的数字高程模型作为实验数据,系统解算时间均在10 min内. 平原最佳选址的站址评分为0.957 8优于已建成站址评分0.941 2;山地最佳选址的站址评分为0.743 5优于已建成站址0.706 8. 该方法有效地提升了选址的时间效率且具备较高的精准性及较好的适用性.      

考虑牵引所多运行状态的城轨交直流供电计算

城市轨道牵引变电所存在多种运行状态:整流状态、整流机组关断状态、逆变回馈装置恒定电压运行状态、逆变回馈装置最大功率运行状态. 针对潮流计算中牵引变电所状态的不确定而影响计算收敛性的问题,提出一种考虑牵引变电所多运行状态的城轨交直流供电计算算法. 该算法对逆变回馈装置和车载制动电阻建模,根据迭代过程中牵引变电所网压、电流,采用滞环比较策略确定牵引变电所状态,通过交直流交替迭代方法求解潮流. 对某地铁工程进行仿真分析和实测验证,结果表明:仿真与实测的牵引变电所负荷过程曲线Pearson相关系数为0.76～0.92;逆变回馈装置节能率的仿真结果与实测误差不超过1.7%;在全线整流机组空载电压较高的场合,当逆变回馈装置的启动电压设置在1750 V以上时,消耗在车载制动电阻上的能量显著增大.      

电气化铁路同相储能供电系统能量管理及容量配置策略

为进一步降低电气化铁路对三相电网的负序影响,兼顾牵引变电所节能经济运行,提出了一种电气化铁路同相储能供电系统能量管理策略和容量配置方案.首先,以三相电压不平衡度限值为约束,确定了不同负序超标情况下储能装置启动阈值;而后,建立了储能供电系统负序补偿模型,计算储能装置充放电电流;最后,以牵引变电所实测数据为例,给出储能装置容量配置方案,并计算验证了所提能量管理策略的可行性和正确性.研究结果表明：该同相储能供电系统通过实时控制储能装置充放电,可实现负序满意度补偿、负荷削峰填谷、兼顾再生能量利用,负序补偿度由储能装置放电功率决定,削峰填谷效果和再生能量利用率由储能装置启动阈值和储能容量决定;储能容量一定时,越小阈值,再生制动能量利用率越高.     

多核化枢纽港集疏运系统优化研究

根据上海国际航运中心的区域港口布局特征,在基于广义费用最小化的港口集疏运系统优化模型基础上,通过分析建立了包括公路、水路、铁路等多种运输方式的路段和转运枢纽广义费用函数,标定了主要参数,并借助货运分析软件STAN开展综合网络平衡分配,得到了主要枢纽港的吞吐量规模及分布的结果.结果表明,上海国际航运中心呈现多核化发展态势,主枢纽港上海港综合服务功能增强,在水路分担比例不断提高的同时,公路集疏运系统仍需扩大运输组织范围.     

非支配排序遗传算法的动压轴承形状多目标优化

为了克服以偏心率为初始参数的轴承优化模型优化结果局限于原始形状的缺点,提出用傅里叶级数表示通用膜厚方程,建立了多目标形状优化设计数学模型.应用基于非支配排序遗传算法,以最小功耗和最小侧漏流速为目标、最小油膜厚度和最小承载力为限制条件,以通用膜厚方程系数为设计变量,进行了轴承形状的多目标优化设计,并用Matlab偏微分方程工具箱求解基于通用膜厚的控制方程.实例分析结果表明:基于通用膜厚方程的多目标优化后的轴承形状不受固有型线的限制;在保证最大承载力的基础上,优化后的非圆轴承与仅以最大承载力为单目标优化的结果相比,最小功耗下降了80.8%,最小侧漏流速比优化前下降了3个数量级,并得出了Pareto最优解集.     

基于改进遗传算法的接地网优化设计

为减少接地网均压导体数量和提高均压效果，根据短路时地表电压分布建立了接地网不等间距均压带优化布置的数学模型．优化计算采用改进的遗传算法．介绍了青藏铁路牵引变电所接地网的仿真计算．结果表明，该方法可在满足安全电压的条件下，得到接地网不等间距均压带布置形式．与传统的等间距布置形式相比，可以减少近50％的施工量．     

主动配电网的两阶段优化调度模型

为了减小可再生能源和负荷的功率预测误差对主动配电网调度策略的影响,解决DG(distributed generation)在配电网中的过压问题,提出了包括日前经济优化和日内滚动修正两阶段优化调度方法,以配电网运行成本最低为目标函数,建立了日前优化调度模型;引入DG的有功功率削减量和无功功率作为松弛变量,以配电网的调度成本和网络损耗最小为目标函数,建立了日内滚动优化模型.将本文模型应用于IEEE34节点配电网进行实例分析,结果表明:用本文模型优化后的调度策略使配电网运行成本减少了3.27%,网络损耗降低了0.22%,越限的母线电压恢复到正常范围内.      

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为了能在陶瓷产业集聚区为陶瓷企业的生产需求提供及时的陶瓷原料配送服务,提高陶瓷原料配送的规模经济性,需要在区域内建设适当的陶瓷原料配送网络. 本文提出构造陶瓷产业集聚区陶瓷原料两级配送网络,其中第一级配送中心为专业型陶瓷原料配送中心,主要用于满足服务范围内的第二级级陶瓷原料配送中心和部分陶瓷企业的陶瓷原料需求;第二级配送中心是建立于特定陶瓷企业内的陶瓷原料配送中心,主要满足本企业及周边范围内陶瓷企业的陶瓷原料需求. 以最小化建设成本、运输成本、存储成本等费用和不能得到及时服务的需求量为优化目标,建立陶瓷产业集聚区两级陶瓷原料配送网络问题的数学优化模型,并设计了基于模拟退火算法的求解方法. 计算分析表明,该优化方法运算快捷,所得结果合理,及时服务水平与建设节点数目和系统总费用成正比关系,能为陶瓷产业集聚区陶瓷原料配送网络设计提供良好的决策支持.     

城市轨道交通列车交路优化模型

为了确定城市轨道交通交路方案的列车运行区段和折返车站,结合运输组织实践经验,以列车交路决定的输送能力与客流需求量空间分布的最佳匹配为原则,以快速车底周转和换乘客流最少为目标,综合考虑站线运输能力的条件限制、运输组织需求以及乘客便利性,建立了城市轨道交通列车交路的多目标0-1混合整数规划模型.该模型分别对决策变量、目标函数和约束条件进行了简化处理,可以通过优化软件编程求解.以重庆市轨道交通一号线远期运营方案为例,对不同交路上限数目,在2 s内计算出4种可选交路方案,为运营部门选择最终方案提供了决策依据.      

陶瓷产业集聚区陶瓷原料两级配送网络优化模型及算法

为了能在陶瓷产业集聚区为陶瓷企业的生产需求提供及时的陶瓷原料配送服务,提高陶瓷原料配送的规模经济性,需要在区域内建设适当的陶瓷原料配送网络. 本文提出构造陶瓷产业集聚区陶瓷原料两级配送网络,其中第一级配送中心为专业型陶瓷原料配送中心,主要用于满足服务范围内的第二级级陶瓷原料配送中心和部分陶瓷企业的陶瓷原料需求;第二级配送中心是建立于特定陶瓷企业内的陶瓷原料配送中心,主要满足本企业及周边范围内陶瓷企业的陶瓷原料需求. 以最小化建设成本、运输成本、存储成本等费用和不能得到及时服务的需求量为优化目标,建立陶瓷产业集聚区两级陶瓷原料配送网络问题的数学优化模型,并设计了基于模拟退火算法的求解方法. 计算分析表明,该优化方法运算快捷,所得结果合理,及时服务水平与建设节点数目和系统总费用成正比关系,能为陶瓷产业集聚区陶瓷原料配送网络设计提供良好的决策支持.     

基于NSGA-II算法的客运专线开行方案优化设计

旅客列车开行方案是客运专线旅客运输组织的核心和基础,是基于铁路企业运营成本和旅客出行费用,以铁路运行总成本最小化为优化目标,以路网运行线频率、路网总通过能力、路网载客能力需求为约束,运用NSGA-II方法求解双目标函数优化的"Pareto边界"问题,并在该边界上讨论所求目标函数的"最优解"。其算例结果分析表明:列车开行方案既能保证铁路企业的收益,又能够有效地提高旅客出行质量。     

集装箱码头混合交叉作业集成调度模型

针对集装箱码头进出口作业系统中泊位分配、装卸作业、水平搬运等诸多环节之间的关系,分析了现有进出口作业系统对集装箱码头生产效率与运营成本的影响。运用系统工程优化理论,提出混合交叉作业集成调度方法与同步优化技术,以泊位分配、设备配置、集装箱卡车(集卡)行驶路径为决策变量,以集装箱码头最小运营成本为目标函数,建立了三阶段集成调度优化模型,设计了双层遗传求解算法。在双层遗传算法中,上层遗传算法用于搜索集装箱码头设施设备的合理配置组合,下层遗传算法在上层算法的基础上优化集卡行驶路径。计算结果表明:与独立装卸作业过程相比,使用混合交叉作业集成调度模型时,集卡数量为22veh,减小了66.2%,集卡行驶总距离为10 389.8km,减小了17.4%;与单独调度方式相比,使用混合交叉作业集成调度模型时,集卡行驶总距离减小了14.5%,码头运营总成本为84 266.2元,降低了4.6%。可见,使用集装箱码头混合交叉作业集成调度模型,能有效提高集装箱码头生产效率,明显降低运营成本。     

基于蚂蚁算法的物流配送路径的优化

随着物流行业的发展,物流配送成本成为人们关注的问题。为了进一步降低日益复杂的物流配送成本,文中将蚂蚁算法应用于物流配送的路径优化问题中,设计了求解物流配送路径优化问题的蚂蚁算法,并应用实例加以仿真计算,结果表明该算法对物流配送路径优化是实用和有效的。     

基于多Agent的贯通同相供电系统协调控制

为满足高速和重载列车对牵引供电系统在电能质量、电分相等问题上的需求,提出了构建基于多智能体的贯通同相供电系统的思路,探讨了系统的基本框架和实现途径与方法,设计了系统中各级Agent的结构功能,并讨论了多Agent之间的通信、协调和协作方法.设计了变电所之间的协调控制策略,以解决贯通同相供电系统中牵引变电所并网运行和变电所之间的潮流调度问题.最后,以京沪高速铁路为例进行了仿真.仿真结果表明,采用协调Agent参与分区协调的2级自治控制策略明显优于其他方式,能实现牵引变电所之间的潮流调度,并将受扰后的节点电压恢复到初始值,确保供电系统的整体电压水平.