铁路空车调整优化模型及其蚁群算法

以理论研究为主,通过对空车调整问题的特点分析,明确了空车数量调配和网络配流是空车调整的两个核心问题;在分析已有模型及对问题进行抽象描述的基础上,建立了空车调整协同优化（EWDCO）模型,并设计了相应的蚁群算法。分析发现,共同径路约束与EWDCO模型是不协调的;通过对定理的证明得出,对流约束不会对EWDCO模型的最优解产生影响,模型可以描述为线性整数规划模型,其实质是带容量约束的最小费用流模型。同时,研究表明ACO对求解空车调整问题具有一定的优势,是一种较为有效的算法。     

基于混合进化策略算法的并行多机调度问题研究

描述了一类带工艺约束的并行多机调度问题，其工艺约束的特点在于工件的加工需要多种不同类型机器同时协同工作来完成，为求解此类调度问题，采用进化策略与局部搜索相结合的混合算法，提出一种工件加工的机器动态调度策略，寻求生产调度完工时间和机器负荷均衡的优化。     

考虑容量约束的铁路货运竞争性定价策略研究

在铁路传统货运市场营销中,针对定价问题的研究很少考虑铁路货运系统的容量约束,为了将铁路编组站和线路的容量约束与货运价格的制定进行综合优化,引入市场竞争因素,提出了一个以铁路运营企业总利润最大化为上层目标和货主广义费用最小化为下层目标的双层规划模型.在满足约束条件的前提下,该模型能够给出最优的定价策略和运量分配方案,使得铁路运营企业的总利润最大化.为了降低模型求解难度,运用原始—对偶方法将双层规划模型转化成单层整数线性规划模型,给出了精确的求解算法.通过算例验证了该模型在我国铁路货运定价中的可行性.     

混合交通网络充电站选址模型

电动汽车充电站的合理布局对减少里程焦虑,提高出行舒适度及电动汽车的普及起到了关键作用。本文针对电动汽车充电站建立了基于随机用户均衡的双目标双层规划选址模型。上层模型考虑政府的目标,为系统最优模型,以最小化系统旅行时间和温室气体排放为目标,采用NSGA-II算法求解;下层模型考虑用户的目标,为随机用户均衡模型,考虑带里程约束的多车型混合交通网络分配问题,采用MSA算法求解。最后的算例结果表明电动汽车渗透率、交通组成模式、财政预算水平对充电站最佳选址有较大影响,论证了该模型和算法的有效性以及在实践中的可行性。     

铁路车站行包配装计算机辅助决策系统的研究

建立了铁路车站行包配装问题的基本模型，并根据行包运输特点及要求分析了模型的理论求解方法及算法复杂度，在此基础上提出了较优可行解的求解算法。根据该模型及其算法，对配装辅助决策系统的结构与功能进行了讨论。     

客改货飞机载重平衡问题建模与Benders分解算法设计

研究了民航客改货飞机的载重平衡问题，分析了客改货飞机与客机和纯货机在载重平衡问题所存在的差异，建立了具备主货舱指派问题和下货舱背包问题组合优化特性的客改货载重平衡问题的线性整数规划模型，实现业载量最大和配载重心偏离指定目标重心最小的多目标函数，包含了实际操作中客改货机型的货舱及其位置约束、各种质量约束、上下舱联合约束与飞机重心包线约束等；设计了Benders分解算法对该模型求解，把原问题分为主问题和子问题两部分；设计了改进模拟退火算法求解主问题，改进了离散变量的编码、变异以及个体修正等策略；设计了基于逻辑检查的y-check算法，用于检查子问题的上下舱联合限重、重心包线等复杂约束，给出了Benders’Cut约束模型；设计了以B757-200客改货飞机为例的20组不同规模算例，基于Gurobi、Lingo、人工配载和本文提出的算法对模型进行验证。研究结果表明：Gurobi求解质量和速度最好，平均业载量为29 517.3 kg,重心偏差为0.02%,求解时间为0.13 s;人工配载方法最差，平均业载量为27 131.9 kg,重心偏差为5.26%,求解时间为581.75 s;本文提出的算...     

基于时间约束的铁路空车调配模型与算法

为弥补现有的调配方法没有考虑排空站重车运输资源的利用率和空车调配的时效性的不足，在传统空车调配数学模型的基础上，提出了基于时问约束的空车调配模型和求解算法．通过合理利用排空站可利用的空车，将空车和重车结合起来优化调配，达到减少空车走行距离的目的．算例分析表明了模型的正确性和算法的合理性．     

一种改进的遗传模拟退火算法及其在QoS多播路由中的应用

描述了多QoS约束的多播路由问题的网络模型，针对遗传算法GA和模拟退火算法SA的优缺点，提出了一种混合遗传模拟退火算法MGASA．并将该算法应用于求解多QoS约束的多播路由选择问题，经仿真实验验证，MGASA算法优于普通的GA和SA算法．     

基于动态罚函数的铁路车流分配与径路优化模型

为解决铁路车流分配与径路优化模型中的难约束问题，避免群智能算法在应对该问题时难以求解的不足，提出了一种基于惩罚函数的约束优化方法. 首先，在车流分配及径路优化基本模型的基础上设置虚拟弧，在目标函数中增加惩罚项的方式松弛掉模型中的弧段能力约束，同时对惩罚项中的惩罚力度和惩罚因子设计动态更新的策略；然后，将改进灰狼算法（improved grey wolf algorithm，IGWO）应用于车流分配与径路优化模型的求解；最后，结合某一地区的路网数据，对改进前、后的模型和算法进行对比分析. 算例结果表明:与改进前的模型相比，引入惩罚项之后，IGWO可以在限定的范围内找到满足弧段能力约束的可行解；与灰狼算法（gray wolf algorithm，GWO）相比，IGWO计算所得的配流方案使OD （origin-destination）货流的平均绕行率和货物总走行公里数分别下降了2.6%和5.2%.      

非线性约束条件下的广义投影梯度法

对非线性约束条件下的优化问题提出了三个广义投影梯度方法，算法Ａ能够求解非线性不等式约束优化问题，在此基础上，又提出了能够求解非线性等式和不等式约束优化问题的算法Ｂ．进一步，通过简化算法Ａ，又给出了能够专门求解一般线性约束优化问题的算法Ｃ．并且在较弱的假设下，证明了三个方法的全局收敛性。     

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动车组运用是高速铁路运输组织的关键技术之一.本文结合国内外对高速铁路动车组运用问题的相关研究,根据动车组的运用特点和运用规则,在已知列车运行图的基础上,建立了求解动车组运用问题的整数规划模型.将动车组的接续运行与检修计划制定过程转化为动车组运用网络上具有较多约束条件和目标函数的TSP问题.并借鉴了蚁群算法求解该问题.为优化我国在建和拟建的高速铁路和客运专线的动车组运用及计算机自动编制动车组运用计划提供了有效的求解算法.最后结合武广客运专线运用计算机模拟进行验算,证实了算法的可行性、实用性.     

基于蚁群算法的动车组周转计划研究

通过对高速铁路动车组运用现状进行分析,建立了高速铁路动车组在不固定区段使用条件下周转优化的指派模型,并提出了解决该组合优化问题的蚁群算法,以及动车组使用数量的公式.最后以武广客专为算例,计算出动车组优化运用方案,并铺画了一个车站相关的动车组周转图.通过验证,本文模型和算法具有可行性.     

基于换乘最优的城市圈城际铁路运行图研究

城市圈城际铁路是中国铁路未来发展的重点之一.在城际铁路间换乘所需换乘等待时间的长短是影响乘客满意度的重要因素.因此,在编制城际铁路列车运行图的过程中,应设法减少乘客的换乘等待时间并尽量不使乘客错过换乘.本文对具体换乘过程进行分类并详细分析,提出列车延迟时间和乘客换乘走行时间的概率分布,并据此计算乘客换乘等待时间.在周期事件规划问题（PESP）相关理论的基础上,本文提出基于换乘最优的城际铁路周期运行图编制模型,并以某城市圈的城际铁路网为例,验证该模型的可行性.结果表明,根据该模型编制的列车运行图可以显著地减少乘客换乘等待时间,从而提高乘客满意度.     

高速铁路列车运行图结构优化研究

为提高高速铁路列车运行图的通过能力,通过紧凑铺画列车运行图,合理安排列车运行线顺序,优化了列车运行图结构;将列车运行图结构优化问题转化为旅行商问题,以巡回路径总费用最小化为目标建立0-1整数规划模型,并利用遗传算法求解。用2015年京沪高速铁路数据进行实例验证,求得列车运行图结构的优化方案。计算结果表明:原方案开行39列列车最少需628min,优化方案的开行时间比原方案的开行时间减少了133min,约21.2%,能更好地满足客流高峰时段或突发性客流激增时需尽快密集发车的要求。      

基于蚁群算法的铁路空车调整优化模型设计

针对铁路空车调整问题,采用蚁群算法解决此问题,建立以空车走行公里数最小为目标的优化模型,并给出求解算法。算例分析表明模型的正确性和算法的合理性,将蚁群算法的时间复杂度与其他一些解决空车调整问题的算法的时间复杂度进行比较,充分体现蚁群算法解决大规模路网空车调整问题的优越性。     

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。     

基于UML的MAS环境下Agent的一般性分层框架

研究有时间、资源等约束的开放MAS环境下的Agent模型，提出了混合型Agent的一般性分层框架．该框架包括特性说明层、心智状态层、计算处理层和信息交互层．分析了Agent的体系结构、其在组织中承担的角色和部件组成等．采用UML技术设计Agent的概念类图，给出了Agent的形式化表达和通用程序的设计方法，并阐述了综合调度引擎、并发性消息处理的实现机制．将该框架应用于青藏铁路贯通线广域线路Agent保护研究。设计了多个Agent实现协同保护功能，解决了传统保护的误动问题，表明采用该Agent框架的设计对解决这一复杂问题是有效的．     

我国高速铁路列车运行图现状分析

高速铁路列车运行图的质量直接影响高速铁路运营效益,在高速铁路建成分布成网的新形势下,我国高速铁路列车运行图所存在的问题逐渐显现。结合高速铁路列车运行图的编制管理模式、类型及特点,论述我国高速铁路列车运行图所面临的一系列问题,提出构建标准化的编制管理体系,开发基于网络的一体化编图系统。     

铁路建设工程进度计划优化模型研究

为了解决铁路建设工程资源不均衡的问题,避免出现劳动力窝工或机械设备闲置的现象,本文以资源均衡为目标,以线性规划方法确定建设工程中的关键路线,构建了适合于我国铁路建设工程的进度计划优化模型,并进行了施工速度差的求解.采用朔黄铁路建设工程的实际数据,对该模型的有效性进行了验证.结果表明,该模型大大降低了实际施工进度计划的资源计划偏差值和资源占用的峰值.因此,该模型对于解决我国铁路建设工程中的资源不均衡问题具有显著效果,对于提高我国铁路建设工程进度计划的科学合理性具有较好的理论和实际应用价值.     

基于GP算法的城市轨道交通客流分配问题研究

城市轨道交通客流分配问题是城市轨道交通规划领域的重点,也是城市轨道交通运营管理和列车开行方案的基础。结合城市轨道交通系统的基本特性,考虑客流在站点的停车时间和换乘时间费用,以及拥挤导致乘客无法上车的现象,建立包括延误时间在内的客流出行费用函数,构建城市轨道交通均衡配流模型,针对经典的FrankWolfe算法难以给出有效路径解的不足,提出基于路径配流的改进GP算法。最后,通过算例验证模型和算法的有效性。