动态交通下车辆路径选择模型及算法

为优化动态交通下物流配送成本及服务水平, 依据交通流量将运输时间分为不同时段的不同分布, 建立了具有时间窗约束与物流成本最小的车辆路径混合整数非线性模型, 设计了自然数插值编码的遗传算法对模型进行求解, 对不同交通状况下配送方案选择进行了仿真比较。仿真结果显示遗传算法是收敛的, 依据交通状况选择相应的配送方案, 不仅物流成本降低了2%, 而且服务水平也提高了5%。     

随机时变路网环境下稳健路径选择及实证研究

交通拥挤、天气、突发事故等不确定性因素影响着城市区域之间的路网提供的 连通服务水平.本文对城市片区间道路连通路径选择进行研究.根据随机时变网络描述和 稳健路径选取原则,建立了最优化模型,并采用改进的Dijkstra 算法.通过深圳实例计算, 分析了出发时刻与最短路径行程时间和路段构成之间关系,并与确定性时变路网环境下 进行计算结果对比.结果表明,随机时变路网环境下鲁棒性最优算法选择稳健路径具有合 理性和可行性,可以很好地应用到区域动态连通情况的研究.     

带回程的车辆运输路径优化及定价模型

本文针对物流企业在定价时存在的问题,研究了带回程车辆的运输路径优化及定价模型,采用改进的遗传算法求解,并给出算例,从而得到承运者的最低运价,以期为物流企业提供科学的决策依据。     

带时间窗车辆路径问题的启发式遗传算法

为了在运输生产中按时间要求合理安排车辆路径, 建立了带时间窗车辆路径问题数学模型, 用启发式遗传算法进行求解。先构造染色体, 产生初始群, 再对其进行优化, 根据个体生存能力的体现进行性能估计, 并计算优化值。运用VisualBasic编写相应计算程序, 设定迭代代数为100, 运算次数为10次, 对有时间窗限制的有1个中心仓库与8个分仓库的实际问题进行求解。模拟结果显示需要3辆车按照3条运输线路进行物流配送服务, 总运行距离为483km, 总运行时间为15.55h, 车辆未出现闲置时间, 且全部仓库得到及时服务。可见启发式遗传算法有效、可行。     

路网规模对出行者路径选择转换的影响

为预测交通流的演化动态,提高交通系统运行效率,需研究路网规模与出行者路径选择转换行为间的关系。首先设计并实施实验室行为实验,收集出行者实际路径选择相关数据。行为实验涉及4个不同规模的虚拟道路网络,30名参与者基于以往的出行信息（即出行时间）在虚拟路网上进行路径选择。然后利用假设检验、回归分析等统计方法对收集到的实验数据进行分析。分析结果表明：随着路网规模的增大,路网达到用户均衡（User Equilibrium, UE）状态的次数减少。对各路网用户均衡状态与系统最优（System Optimum, SO）状态的对比表明：各路径流量的平均值都很接近于UE值,而与SO值相差较大。从逐日路径流量演化和个体选择可变性两方面分析了路网规模与路径选择转换间的关系,发现逐日路径选择转换人数（或个体路径选择转换数量）与路网规模呈正线性相关。此外,个体路径选择转换频率与平均经验出行时间显著相关。由此得出结论：单方面扩大路网规模并不总能促进路网交通流演化到用户均衡状态,且出行时间与个体路径选择转换数量存在幂函数关系。     

带回送和时间窗的车辆路径问题的模型及算法

在分析具有回送运输和时间窗的车辆路径问题特点的基础上，建立了该问题的优化数学模型，并通过设置与发货点距离为零的虚拟集货点使问题简化．在此基础上，构造了求解问题的改进遗传算法．在算法中，结合问题的特点设计了确保个体编码有效性的OX交叉算子，并采用基于Metropolis判别准则的复制算子，确保个体多样性和避免算法过早收敛．算例表明算法有效可行．     

一致性车辆路径问题下基于模板路径的模拟退火法

根据一致性车辆路径问题的“服务一致性”特征,本文提出了基于模板路径的 模拟退火法（TSA）以更好地求解此问题.该算法求解分为2 个阶段：第1 阶段求解模板路 径,第2 阶段以所得模板路径为参考获得各天车辆具体配送路径方案,2 个阶段均采用模 拟退火法进行优化.借助小、中规模基准数据集,文章对TSA算法进行数值实验,并将实 验结果与ConRTR算法和TTS算法的结果作比较,利用TSA法求解一致性车辆路径问题 得到的配送路径方案和“服务一致性”指标均得到优化.实验结果表明,运用TSA算法规 划车辆配送路径方案,不仅能够降低运营成本,还能提高配送服务质量.     

车辆导航数字地图的蛛式路网模型

提出一种新的蜘蛛式路网模型,它以路口的一般性特征为基础,对复杂城市路网结构的物理和交通连通性进行一致性的描述,并能够以此为基础实现与普通图结构同等时间复杂度的最优路径算法.试验表明基于该模型的数字地图能高效地实现路径规划和导航相关操作,为驾车者提供丰富的行车信息,适合于车载导航使用.     

综合交通系统“多网合一”交通分析模型与算法

为解决综合交通体系中不同交通方式各自为政、条块分割的问题,研究了综合交通体系融合发展中缺乏一体化交通分析技术的瓶颈,提出了以交通枢纽为关键,覆盖铁路、公路、水运、航空、管道以及城市道路的“多网合一”的物理网络与虚拟网络拓扑结构模型; 构建了服务各交通运输方式、结果量化可比的交通阻抗函数模型与优势运输距离模型; 研发了异质交通网络环境下的一体化交通分配模型与算法,提出了综合交通系统客运组合出行与货运多式联运的交通量分析方法,形成了服务于综合交通系统一体化融合发展的交通分析模型与技术体系; 通过完全自主的“交运之星——TranStar”综合交通版交通仿真分析软件,搭建了综合交通系统虚拟仿真平台,实现了对大规模综合交通网络规划建设与运行管理的快速响应,并验证了分析模型与算法的可行性。研究结果表明：相比传统分析方法,提出的交通分析模型与算法可满足“多网合一”条件下综合交通系统的各类分析需求; 利用提出的交通分析模型与算法对综合交通网络的交通流量进行分析,相对误差不超过3%,平均误差不超过2%,分析结果精度高,满足工程实践要求。     

带时间窗的动态车辆路径问题的局部搜索算法

为有效求解带时间窗的动态车辆路径问题, 建立了该问题的数学模型, 通过计划周期分片, 将动态问题转换为一系列的静态子问题, 采用插入法构造初始解, 并将重定位法、节点交换法和2-opt*法3种线路间局部搜索方法, 以及2-opt法和Or-opt法2种线路内局部搜索方法的不同组合应用于初始解的改进, 分析了客户出现时间、地理位置分布与不同客户时间窗范围对线路选择的影响, 比较了标准算例的求解结果。结果表明: 在线路间进行局部搜索时, 重定位法的效果最好, 2-opt*法次之, 节点交换法的最差; 在线路内进行局部搜索时, 2-opt法优于Or-opt法; 当客户请求出现时间越早, 客户比较集中, 客户时间窗较宽的情况下, 使用的车辆数量较少, 整个线路的行驶距离较短, 客户延迟时间也较短。     

带硬时间窗车辆路线问题的混合遗传启发式算法

为了提高物流配送效率, 建立了集货和配送一体化的带硬时间窗的车辆路线问题的数学模型, 提出了混合遗传启发式算法, 并对模型进行了求解。采用改进节约法与随机法相结合的手段构造了初始解群体以增加解的多样性, 对遗传算法中较优的一部分染色体进行了禁忌搜索以使搜索更容易跳出局部最优, 同时加快搜索初期的搜索速度。仿真计算结果表明: 混合遗传启发式算法具有更好的适应性, 采用改进交叉算子使解的精度提高11.0%;在宽时间窗情形下采用倒位变异可使解的精度提高11.6%。     

求解客户需求动态变化的车辆路径规划方法

对于集货过程中客户需求随时间变化的动态车辆路径规划问题, 按时间段划分为一系列车辆已驶离中心车场的静态车辆路径问题, 引入虚拟任务点与相关约束方法, 将其进一步等价转化为普通的静态车辆路径问题, 使用适用于静态问题的算法对其进行求解。应用此车辆路径规划方法, 以改进的节约法为静态算法, 对于客户数为20的动态路径规划问题进行求解, 得到重新优化路径所用的时间为0.49s, 说明这种规划方法可行。     

交通流变化下的多配送中心-多需求点配送网络优化模型

基于城市道路网结构与交通流特征, 以总配送耗时最小为目标函数, 以交通流为约束条件, 构建了双层配送网络优化模型。上层模型计算配送车辆的配送路径, 下层模型为用户均衡交通分配模型, 通过上层模型的计算结果改变下层模型中的OD出行数据, 通过下层模型的计算结果改变上层模型中的路段通行时间。利用混合式分组法、遗传算法与Frank-Wolf算法求解模型, 并以大连市某带有31个交通小区、27个需求点和4个配送中心的交通网络为例进行实例验证。计算结果表明: 当利用最短距离法求得配送方案时, 27个需求点的总配送距离为94.8km, 总配送耗时为425.2min, 计算时间为13s;考虑交通流变化后, 利用提出的双层优化模型, 27个需求点的总配送距离为109.7km, 总配送耗时为329.1min, 计算时间为256s。利用提出的双层优化模型, 虽然总配送距离增加14.9km, 但总配送耗时却缩短96.1min, 并可以一次性达到配送车辆和其他车辆相互平衡的过程, 计算速度和效率并不是最重要的因素, 可以得到更符合实际的计算结果。     

煤炭运输网络鲁棒控制模型及应用

结合煤炭运输网络的本质特征,从结构不确定、时间不确定性和运输能力不确定性方面系统分析了煤炭运输网络的不确定性,并构建具有这三种不确定性的煤炭运输网络状态方程,进而建立煤炭运输网络的鲁棒控制模型,从而实现煤炭运输网络中,煤炭流量的均衡与稳定.最后以山西煤炭运输网络为例,验证了煤炭运输网络鲁棒控制模型的正确性与有效性.     

定量化交通网络效率评价方法比较

比较了既有定量化交通网络效率评价方法, 考虑了网络结构、交通需求、出行选择和出行成本等因素, 分别从解析计算、固定网络结构下交通需求对网络效率的影响规律和固定交通需求下网络结构对网络效率的影响规律方面, 研究了3种评价方法的评价结果合理性, 总结了不同方法的优缺点和适用范围。比较结果表明: 赋权网络运行效率计算方法(方法1) 未考虑交通网络拥挤效应, 计算的网络效率是交通需求的单调函数, 不能用于交通拥挤网络; 交通拥挤网络效率计算方法(方法2) 能适用于拥挤网络的效率评价, 但在需求不变的前提下, 计算的效率是OD间连通路径数的单调递增函数, 不能反映网络结构对交通网络效率的影响规律; 交通网络效率计算方法(方法3) 能更加真实地反映交通网络结构、交通需求、出行成本与出行选择对网络效率的综合影响效应, 而且采用该方法计算的网络效率能够与交通网络中的“Braess”诡异现象进行相互解释, 证明了该方法在评价交通网络的实际运行绩效方面具有相对更好的合理性; 在固定结构的交通网络中, 总存在一个交通需求量, 使采用方法3计算的网络效率最大; 在固定需求的交通网络中, 总存在一个网络结构, 使采用方法3计算的网络效率最大。     

道路交通事故模拟再现的车辆动力学三维模型

应用动力学理论, 提出了用于道路交通事故模拟再现分析的车辆动力学三维模型, 并引用日本汽车研究所的16例车对车实车碰撞实验数据对该三维模拟模型的计算误差进行界定, 并与二维四轮模拟模型的计算精度进行了定量比较, 针对实际道路交通事故案例进行了模拟再现。实例证明车辆三维模型在计算车辆碰撞动力学问题时的总体平均相对误差值为6.65%, 虽然相对于车辆二维四轮模型其速度计算精度在总体水平上降低了1.43%, 但若考虑到其对道路交通事故形态的包容性和形象化方面的优势, 计算精度的适度降低是可以接受的。