基于运载能力的铁路集装箱中心站轨道吊与集卡协同优化

为解决铁路集装箱中心站设备资源有限的问题,本文基于集卡实际运载能力,研究铁路集装箱中心站集卡“一车两箱”模式下,“轨道吊-集卡”协同优化问题,并构建以集卡作业完成时间最短为目标的整数规划模型,同时,考虑集卡运输不同尺寸集装箱的决策以及轨道吊的安全约束等实际情况。为求解模型,设计考虑轨道吊分配策略的遗传模拟退火算法,并进行3组不同规模的实验,验证模型和算法的可行性和有效性。实验结果表明,与传统集卡“一车一箱”模式下,“轨道吊-集卡”协同作业相比,集卡“一车两箱”模式下,作业完成时间平均缩短了13.3%,并且随着算例规模的增大,集卡“一车两箱”模式的作业完成时间缩短越明显;同时,集卡“一车两箱”模式下,轨道吊作业更加灵活且作业量更均衡;此外,当铁路集装箱中心站集卡资源有限时,集卡“一车两箱”模式也可以提高设备的利用率。     

多跑道降落飞机协同调度优化

为了制定安全、高效的空中交通管理战术决策, 研究了多跑道降落航班协同调度问题。基于协同决策理念, 综合考虑空管、航空公司和机场等因素, 提出一种协同航班调度策略, 给出了协同调度优化模型。模型在满足安全性和公平性约束条件下, 寻求总延误成本最小即功效性最大的调度方案。采用基尼系数建立公平性约束, 以处理功效性和公平性之间的关系, 并引入当量航班概念来定量分析公平性。针对多跑道航班调度问题的特点, 设计了遗传算法予以求解验证。仿真结果表明: 该算法总延误成本比先到先服务算法降低了72.6%, 最大延误时间减小了50.8%, 因此, 调度的功效性与公平性得到提高, 所提方法有效。     

多跑道着陆飞机协同调度多目标优化

综合考虑空中交通管制、航空公司和机场因素,研究了多跑道降落航班的协同调度问题,以实现安全、公平和高效的空中交通管理战术决策．提出了采用协同航班调度策略和多目标优化调度模型．模型以安全性为约束,以总延误成本和空中交通管制员管制负荷最小、航空公司之间尽量公平为优化目标,用多目标遗传算法求解．算例仿真结果表明,用本文算法得出的最优方案与FCFS算法结果相比,因延误造成的总成本损失减少了61．4％,并使延误损失在各航空公司间的分配更加均衡．     

多车场协同运输的公共自行车调度方法研究

为改善城市公共自行车使用过程中“借车难,还车难”的问题,针对公共自行车调度问题展开研究。通过构建一个多车场协同运输的公共自行车调度优化模型,分析公共自行车系统静态调度的最优路径问题。在模型求解方面,设计一种融合遗传算法和禁忌搜索算法的启发式求解算法,通过M atlab编程对模型进行求解。最后,以中山市公共自行车系统为例进行分析,结果显示本调度方法比传统调度方法节约9.3％的调度成本。     

考虑航速优化的多港口泊位协同调度

集装箱运输在全球贸易体系中发挥着重要作用,同时也面临着全球化带来的各种挑战和机遇. 将经典的单港泊位调度问题(BAP)拓展到航运网络中的多个港口进行优化研究. 考虑航速直接影响船舶到港时间和能耗,将船舶航速作为决策变量,以所有船舶总的在港成本最小为目标,建立泊位协同调度模型. 依据模型特点,设计改进的遗传算法对模型求解. 通过数值实验验证模型的性能,结果表明：对不同规模的调度问题进行航速优化,有利于降低船舶总的在港成本;依据燃油价格的变化,适时采用不同的航速策略,能够获得更好的经济和环境效益.     

考虑航速优化的多港口泊位协同调度

集装箱运输在全球贸易体系中发挥着重要作用，同时也面临着全球化带来的各种挑战和机遇. 将经典的单港泊位调度问题(BAP)拓展到航运网络中的多个港口进行优化研究. 考虑航速直接影响船舶到港时间和能耗，将船舶航速作为决策变量，以所有船舶总的在港成本最小为目标，建立泊位协同调度模型. 依据模型特点，设计改进的遗传算法对模型求解. 通过数值实验验证模型的性能，结果表明：对不同规模的调度问题进行航速优化，有利于降低船舶总的在港成本；依据燃油价格的变化，适时采用不同的航速策略，能够获得更好的经济和环境效益.     

共享单车调度路径优化研究

当前共享单车停放点经常出现供需时空失衡现象,无法满足市民的出行需求,因此,单车投放机构需要进行调度以平衡城市各共享单车投放点的供应量.为保证共享单车的调度效率,需要选择合理的调度路径,针对共享单车的调度路径优化问题开展研究:以调度车辆最少和调度成本最低为目标,构建多车场有时间窗要求的共享单车调度路径优化模型;基于禁忌搜索算法,设计模型的求解算法;以某城市大区内的摩拜单车系统为例进行案例分析.结果表明:利用此模型和算法能有效减少调度成本,提高共享单车的调度效率.     

多层次、多运输方式下地面公交协同调度研究

大力发展公共交通可以有效缓解城市区域内日益严重的交通拥堵和汽车尾气污染,科学合理的公交调度则是提高公交运营效益的关键所在。大中城市多层次、多运输方式的综合公交体系正在快速发展和完善,必须加强对多层次、多运输方式下地面公交协同调度的研究和探索。本文分析了城市中公交出行的多样性需求,以杭州为例介绍了多层次、多运输方式的综合公交体系,并对现在公交调度的研究和现状进行了综述概括。最后,重点论述了多层次、多运输方式下地面公交协同调度的特点及实现途径。     

基于人机协同决策的运输调度优化研究

为求解带柔性约束的运输调度问题,本文提出一个基于逆差函数的人机协同决策方法。该方法主要包括两个阶段,第1阶段,借助数学规划模型,利用计算机的强大计算能力,快速求解得到问题的一个可行解;第2阶段,借助逆差函数模型,利用人类自身的知识与经验,在考虑柔性约束的情形下,进一步优化第1阶段的可行解。两个阶段通过逆差函数图像构成的图形用户界面进行实时交互,实现人机协同决策。通过网约定制公交车辆调度和民航飞机调度两个案例问题的求解,验证基于逆差函数的人机协同决策方法的有效性。计算结果表明：该方法可实现车次链/航班链的自动化构建和空驶车次的自动化插入,有助于求解带有复杂柔性约束的运输调度问题。     

基于多Agent 的通航运力资源协同调度

针对并行式多任务条件下的通航运力资源调度效率较低问题,提出一种基于多 Agent 协商的通航运力资源协同调度方法. 构建多Agent 通航资源协同调度框架,建立基于招投标机制的运力资源匹配性模型以提升并行任务处理能力,在匹配性结果基础上设计资源调度策略,最后使用实际运行数据验证本文提出方法的可行性. 仿真结果表明：该方法资源调度速率受并行任务数量影响较小,满足实时性需求;相比常用Agent算法所得调度结果,单机日利用率平均提升0.19 h/d,作业时长均方差平均降低0.03 h,能够快速有效地调度通航运力资源.     

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铁路集装箱中心站堆场作为集装箱列车装卸作业与集卡提交箱作业的缓冲区,堆存策略直接影响整个中心站的作业能力和效率,本文对铁路集装箱中心站堆场混堆优化问题进行了研究.根据中心站堆场混堆作业问题的描述,建立了两阶段优化模型,第一阶段平衡中心站堆场各箱区进口箱和出口箱的箱量,第二阶段为分配到箱区的集装箱指派较优箱位,使堆存所产生的压箱数最小,并设计了启发式算法对模型进行求解.最后利用某集装箱中心站的实际数据对模型和算法进行了验证,验证结果表明,该优化模型比中心站现有的堆存策略有较大改进.     

铁路集装箱枢纽运输组织

分析了集装箱结点站的中转作业方式．提出了结点站所在枢纽范围内集装箱运输的3种输送方案．方案Ⅰ用普通集装箱列车送入结点站；方案Ⅱ用摘挂列车送入结点站改编，普通货车再用小运转列车向编组站输送；方案Ⅲ用摘挂列车送入编组站改编后，再由小运转列车挂运到结点站．为比较上述3个方案，根据运输组织等相关理论建立了运输消耗的数学模型．方案Ⅰ作业消耗量最少，集装箱使用效率最高，但实施困难．因此，方案Ⅰ作为集装箱运输的发展方向，方案Ⅱ或Ⅲ作为结点站建设时期的过渡方案．     

铁路集装箱短期运量预测方法分析

集装箱运输作为一种先进的现代化运输方式,不仅能加快货物送达的速度,减少运输成本,还具有运送安全、手续简便,便于实现多式联运和"门到门"运输服务的特点,通过分析常用预测模型的原理与方法,论述铁路集装箱运量的预测方法,得出较合理的灰色-广义回归神经网络组合预测的方法。因此,该方法对运量预测研究和分析具有理论意义。     

集装箱码头铁水联运装卸设备协同调度

集装箱码头铁路作业区是开展集装箱铁水联运的主要场所,其效率将影响集装箱铁水联运的整体效率,因而,建立了以装卸过程总完成时间最短为目标的龙门吊、集卡和场桥的协同调度问题的混合整数规划模型,既考虑了装卸同步,又考虑了龙门吊间的干扰和安全距离、龙门吊和场桥走行时间及缓冲区等现实约束,并考虑了集卡堵塞问题.为了求解模型,设计了改进的多层遗传算法.最后通过实验验证了模型和算法的有效性和可行性,证明了考虑集卡堵塞问题是有必要的,并给出了50个和100个集装箱的设备最佳配比.     

甩箱模式下考虑多箱型任务组合的集卡调度优化

针对甩箱模式下港口堆场与内陆腹地间多箱型任务组合的集卡调度问题,本文根据运输过程中集卡剩余箱位随集卡执行任务动态变化的特点,考虑不同箱型任务需求与集卡当前状态的匹配,以集卡的启用、行驶及等待过程的成本最小化为目标,建立混合整数规划模型。并根据模型特点设计基于不可行弧过滤策略的蚁群算法,以提升算法性能。利用Solomon标准数据集随机生成任务类型比例和规模大小不同的算例进行数值试验,试验结果证明了模型的正确性与算法的稳定性和有效性,进而对比了甩箱模式与传统模式下的总成本。结果表明：相较于传统模式,甩箱模式下集卡的运输总成本平均减少了45.10%;当任务规模越大时,两种模式之间的成本差距越大,显示了甩箱模式与港口多箱型集疏运任务运输作业结合的显著优势。     

铁水联运港站的铁路作业区轨道门吊优化配置

根据铁路作业区内装卸作业的要求和特点,引入允许作业时间概念,将铁路作业区轨道门吊配置问题分为轨道门吊调度问题和数量优化配置问题.通过建立混合整数规划模型,对轨道门吊进行柔性调度,使装卸作业最大完工时间最小、轨道门吊作业均衡以及任务期内运营成本最低.此外,设计了基于使用权分配的遗传算法对模型进行求解.最后选取集装箱卸车过程作为算例对算法和模型进行验证,结果表明,提出的轨道门吊优化配置模型能对作业区轨道门吊数量进行合理配置,提高了装卸作业效率.     

铁路集装箱旅客化运输系统开行方案研究

针对铁路集装箱旅客化运输系统开行方案编制问题,采用基于备选集的优化方法,同时结合货物运输组织特点,规定了箱流物理径路和运输方案的唯一性.在考虑箱流守恒、箱流换乘、箱流运到期限,以及列车开行频率等约束的基础上,以运输企业成本最小化为目标,建立了整数线性规划模型,并设计模拟退火求解算法.最后,构建运输网络进行案例分析,验证了模型和算法的有效性.研究结果表明,与现有货物运输系统相比,新型集装箱系统充分发挥了网络运输的优势,在列车开行频率、货物送达速度和运到期限方面表现更加优异,但同时牺牲了部分列车“上座率”.     

基于部分集卡到达信息的码头进口箱翻箱优化

集装箱码头进口箱提箱作业过程中,由于外集卡到达时间的不确定性,存在外集卡提箱顺序与目标箱的堆存位置不一致,从而产生大量翻箱.为了解决这一问题,本文以期望翻箱量最小为落箱位置的选择原则,提出最小化二次翻箱启发式算法,利用算例验证算法的有效性,分析集卡到达的信息质量对进口箱提箱翻箱的影响,根据集卡到达信息质量的不同选择最佳翻箱规则.结果表明:提出的翻箱策略可以在获得部分集卡到达信息下有效地减少翻箱,针对不同的集卡到达信息质量,采取相应翻箱规则进行翻箱作业能有效减少翻箱,提高码头堆场的作业效率.     

集装箱码头装船顺序和场桥行驶路径联合优化

为降低倒箱量、缩短场桥作业时间,在已知船舶配载图和堆场堆存状况的条件下,研究了出口箱装船顺序及场桥行驶路径联合优化问题.以作业时间衡量装船顺序产生的倒箱量及场桥行驶路径,建立作业时间最短为目标的整数规划模型,设计均衡倒箱量和场桥作业时间的启发式算法对模型进行求解,提出了问题下界的求解方法,同时,设计算例比较了启发式算法与下界的差异,为码头调度人员提供决策支持.     

考虑能耗的铁水联运集装箱装卸设备协同调度

随着集装箱港站铁水联运作业量增大,以及节能减排压力与日俱增,实现港站作业设备的高效调度和低能源消耗间的协同优化将是亟待解决的问题.本文研究了集装箱铁水联运港站中多设备间的高能效协同调度问题,基于混合流水车间调度(HFSS)思想,构建了综合考虑岸桥、集卡、正面吊三阶段装卸过程的协同调度模型,以总完成时间最短和能耗最低为目标,设计了基于遗传算法和模拟退火的混合优化算法.通过实验验证了模型和算法的可行性,证明可以实现高能效利用下的港站设备协同调度优化.