多目标优化方法在公路养护中的应用

针对如制定公路养护决策等多目标优化问题难以用单一的目标优化函数求解的特点,在分析了传统数学规划优化方法的不足及遗传算法的适用性等基础上,提出了利用NSGA-II遗传算法优化公路养护决策问题,以提高公路养护决策的制定质量,合理安排养护成本,使其与收益、质量达到最优的模式。通过模拟分析得出:NSGA-II算法能很好地找出一系列最优组合,供决策者参考采纳。因此,这种算法能很好地解决公路养护等多目标优化问题。     

资金-目标双优化法在路面养护决策中的应用

在当前公路养护资金与路面性能需求提升矛盾日益显著条件下,进行有计划性的路面养护规划及决策极为重要。以多年度项目级养护规划为研究对象,提出了以养护路段为单位的项目级养护规划决策流程。结合当前管养工作中对资金及目标双重约束条件下的养护规划需求,重点针对资金规划中的养护方案优化阶段,明确了"资金-目标"双优化法的内容,并建立了优化原则及优化目标。提出了考虑时间影响、基于交通量及路况指标的资金优先级因子概念,建立了多年度规划条件下的"资金-目标"双优化法决策流程及资金排序优化方法,并以宁波某高速公路为例进行了资金与目标约束条件下的优化示例演示。结果表明:基于交通量及路况指标、考虑年度关联效应的优先级因子判断法量化了年度实施效应的影响;不同管养单位应根据各地对路况指标的实际需求,动态建立适合当地的优先级因子;"资金-目标"双优化法采取先资金优化、后目标优化、二者交叉校核的方式进行,同时按"长度优先-养护后推"迭代优化法进行;"资金-目标"双优化法在实际应用中具有较强的可行性与指导性,可用于辅助管理单位在对养护资金与路况目标有双重约束及需求条件下进行养护决策优化;资金或目标单重优化,亦可采用所推荐的步骤与流程进行拆解优化。     

基于交互式多目标遗传算法的混凝土桥面板维修优化

为了保证桥梁结构安全,并使维修效果最好,研究了如何确定桥面板最佳维修策略的问题。建立了桥面板维修的多目标优化模型。提出一种基于交互式遗传算法的维修策略优化方法,通过非精确偏好信息引导遗传搜索,使种群朝着多个目标的最佳综合性能进化。引入适应值共享方法增加种群的多样性,最终获得符合决策者偏好的解集。并通过算例进行了分析验证。结果表明,基于交互式多目标遗传算法的混凝土桥面板维修优化方法可以在有限的桥梁维修资源和良好的维修效果之间进行折衷,不仅获得一组比较理想的维修方法组合,还可以考虑决策者的个人倾向,降低了维修策略的选择难度,为桥梁管理者提供了有力的决策支持。     

基于多目标遗传算法的高速公路多目标路面养护决策优化

高速公路多目标路面养护决策优化是高速公路路面养护决策优化未来发展的趋势,也是目前研究的热点。针对传统数学规划方法用于高速公路多目标路面养护决策优化的不足,引入了目前在多目标优化领域应用较多的带精英策略的非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ。将NSGA-Ⅱ应用于高速公路多目标路面养护决策优化问题中,仿真结果表明其性能优于传统的数学规划方法,具有广阔的应用前景。     

项目决策多目标规划在路面养护中的应用

以高速公路路面养护为依托,运用项目决策多目标规划方法建立路面养护多目标规划模型,对养护资金在主要养护措施中进行优化分配;以某高速公路路面养护为例,说明了项目决策多目标规划模型的应用。     

基于寿命周期的高速公路养护决策优化研究

本文基于江苏省高速公路成本最小化、性能效益最大化的养护目标,采用寿命周期费用分析的方法对高速公路单路段多年和多路段多年决策优化方法进行了研究,考虑以交通量、车辙深度、横缝状况指数、平整度IRI、横向力系数SFC和修补率作为决策指标,通过高速公路沥青路面养护决策树和路面性能衰变模型,实现单路段多年决策优化。并以养护公司年度养护预算费用为约束,以寿命周期内路面使用性能指数PQI提升最大为决策目标,对各路段寿命周期内不同的养护方案组合进行优化求解,最终确定了有费用约束和无费用约束下的多路段多年最优方案的求解办法。最后选取某高速公路样本路段进行了寿命周期内的多路段养护决策。     

基于前景理论和TOPSIS的船舶航路选择决策方法

为使船舶航路选择决策能够体现决策者个体主观偏好特征,研究一种前景理论与逼近理想解(TOPSIS)相结合的决策方法.根据航路选择特征,定义航路选择决策的价值函数并构建前景价值矩阵,然后考虑船型差异,设置不同的参考点.应用TOPSIS的基本思路,通过各指标的属性值到正、负理想解的距离求出各航路选择方案相对接近度,考虑决策者对损失敏感程度的差异性,按照接近度对备选方案分别进行优劣排序.以某港口3条进出港航路方案为例进行分析,研究不同船型在不同损失敏感程度下的航路选择决策.研究结果表明,决策者不同的个体主观偏好下航路选择最优方案会呈现差异,说明决策者的主观偏好对其航路选择具有较大的影响.      

基于熵权物元模型的城市道路网沥青路面养护决策研究

路网的养护决策受多因素共同影响,决策模型的建立是养护决策的关键。建立了城市道路网养护决策的指标体系,利用专家赋权法和熵权法建立路网养护决策评价指标的权重求解模型;结合物元模型建立路网养护决策评价模型,实现了路网养护决策的优化;文章利用该模型对石河子市城市道路网的实际情况进行分析。研究结果表明:采用综合专家赋权法和熵权法确定评价指标的权重得出的组合权重更科学与合理,模型的普适性更强。     

区间非线性模糊法的沥青路面预养护决策

预防性养护方案选择属于多目标、多因素、多层次的复杂决策问题。在全面分析经济、技术、环境因素的基础上,综合运用专家打分法、区间层次分析法、模糊数学理论,建立了沥青路面预养护方案决策的区间非线性模糊决策方法。首先建立预养护非线性模糊决策模型,通过专家打分法确定评价指标属性值,根据区间判断矩阵得出各评价指标和影响因素的区间数权向量;对各指标进行层次非线性模糊分析,得出各预养护措施的隶属度,进而排序。以上海某公路为例,运用该方法对各预养护方案进行优选,结果表明该方法合理可行,为预防性养护方案决策提供了一种有效可行的方法。     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的路网养护决策优化研究

针对公路路网的养护需求矛盾,在综合考虑养护资金、投资效益和养护质量等必要目标的基础上,提出采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)结合惩罚函数算法对养护方案进行全局优化,使得养护决策合理化、科学化。仿真结果表明:在对带约束条件的多目标养护决策优化中,改进的NSGA-Ⅱ算法通过构造加以惩罚函数的适应度函数在解空间进行搜索,能够快速地找出全局最优养护解集,为养护决策提供准确的数值依据,与数学规划和遗传算法比对验证了该算法的有效性和优越性。     

基于系统可靠度的道路养护优化方法

将系统可靠度的概念引入到多目标养护优化模型中,将路面结构体系的设计和路面系统养护决策相结合,建立基于系统可靠度的养护优化模型。编写了求解实例中优化模型的LINGO程序。通过对3个单目标模型的横向比较,验证了引入系统可靠度的合理性和优越性。通过将单目标模型和多目标模型的优化结果作纵向比较,阐明了多目标优化模型不仅可以满足路面结构的使用要求,同时也使得有限的资源得到了最优的分配。     

基于改进并列选择遗传算法的路网养护方案优化

针对公路路网养护需求矛盾,在综合考虑养护资金、投资效益和养护质量等必要目标的基础上,提出采用并列选择遗传算法结合惩罚函数算法对养护方案进行全局优化,使养护决策合理化、科学化。仿真结果表明:在对带约束条件的多目标养护决策优化中,改进并列选择遗传算法通过构造加以罚函数的适应度函数在解空间进行并列选择遗传进化,能够快速地搜索出16个全局最优解,为养护决策提供了准确的数值依据,与文献中数学规划和遗传算法最多2个最优解比对,验证了该算法的有效性和优越性。     

“一带一路”倡议下的国际通道中转枢纽设计模型和算法

为提高中欧班列运营效率,依据"一带一路"倡议下的中欧班列发展规划,以西部通道货源吸引区域为研究范围,以货源城市与目的地之间货物运输的总成本、时间和温室气体排放量最小化为目标,基于可持续发展理念构建了可持续联运枢纽配置模型。其中温室气体排放量由车辆在路径上和枢纽上消耗的温室气体排放量构成。根据货源城市到目的地的货运量、公路货运网络、铁路货运网络等参数,进行了联运枢纽选址和运输方式选择的决策。进一步采用改进多目标模拟退火算法进行了模型求解,并验证了算法的有效性。结果表明:在决策者选择偏好不同的情况下,多目标联运枢纽配置模型的解具有多样性;在不同目标权重选择下,改进的模拟退火算法能够搜索到模型的满意解,从而实现国际运输优化。     

福建省高速公路预防性养护技术决策方法研究

为提高预防性养护技术决策水平,福建高速对预防养护技术决策进行目标化、地方化完善,引入PQI前置路网筛选指标,优化分项性能指标阈值,补充现场核查内容,实现了路网养护目标水平可预测,路段养护方案措施更可靠以及预防养护投入高效益。     

基于偏好序的桥梁结构全寿命抗震设计多目标优化模型

为综合考虑地震作用下结构的经济及性能等因素,将基于偏好序的交互式多目标综合优化决策方法应用于梁式桥梁全寿命抗震性能设计中。以单柱桥墩为例,令全寿命费用最低、强度安全及变形可靠指标最高为设计目标;根据工程经验分别引入考虑位移延性的经济偏好和安全偏好,并建立相应的价值函数,此交互式多目标优化问题的最终解可逐步收敛到与经济或安全偏好序一致的优化区域。研究结果表明:在桥梁全寿命抗震性能设计中,基于偏好序的交互式多目标优化决策模型可同时满足不同设防水准下多个性能目标的要求;较传统多目标优化算法中存在的问题,即优化结果分布广泛致使设计者无从选择,以及目标过多时无法获取全局Pareto前沿,该模型可通过逐步引入设计者偏好序以获得相应的全局最优解;该模型克服了规范算法反复试算和被动校核的缺点,通过指引其解沿当前价值函数的梯度方向主动搜索,最终可获取满足预期费用最低或安全最高偏好序,且兼顾位移延性需求的最终满意解。     

基于变权多目标模糊决策的应急物流通道选择

考虑到应急情况下若干定量和定性因素对物流通道选择的影响会根据自然条件、决策者偏好以及物资特点等变化而改变,文中首先根据应急物流的作业流程、特点及多目标模糊数学决策理论,通过引入变权因子,构造定量与定性决策因素约束的应急物流通道方案模糊决策模型,动态地反映方案中决策因素的重要程度,然后通过计算与比较候选方案和理想方案的欧式贴近度得出优选方案,最后用实例证明了模型结果与实际应急物流情况的吻合性。     

基于多属性群决策层次分析的预防性养护措施决策研究

基于高速公路路面预防性养护决策问题的内涵,将多属性多目标的预防性养护决策整体结构划分为目标层、准则层、指标层和措施层4层。综合考虑预防性养护措施的费用、行车特征、技术因素、施工因素等作为目标层的评价值,并用群决策模型决策来减少主观性因素,得出最佳预防性养护决策措施。最后,结合案例来说明如何制定合理的养护措施。     

山区农村公路区域路网养护管理决策研究

目前,我国农村公路较多地依靠人为经验和判断来进行养护决策,资源使用盲目性大,养护安排不合理。文中以制定科学合理的养护维修计划和资金分配方案为目标,根据山区农村公路区域路网的特点,分析了其养护措施和养护管理决策需求,确定了路网养护排序方法,构建了养护资金分配优化模型,从而实现养护资金分配优化目标。     

地区级公路(路面)养护管理信息系统

公路养护管理的现代化就是利用系统工程的理论和方法,使用计算机技术进行数据处理,帮助决策者合理评价路面质量,进行优化决策,从而使资源资金安排获得最大效益。湖南省1982年就提出了在公路养护管理中应用计算机的问题。经过可行性论证,1985年正式开始研究地区一级的公路(路面)养护管理信息系统,到1987年10月,已     

公路养护科学决策技术在制定养护计划中的应用

如何保证路网的技术状况水平,提高养护资金的使用效率,成为养护决策者亟待解决的问题。本文结合天津干线公路网的养护需求,在全面分析路况检测数据的基础上,制定3种养护标准并进行资金测算,对路段进行筛选优化合并,根据资金约束情况制定年度养护计划,科学的指导养护维修工作。