基于GIS考虑居民满意度的垃圾车路径优化分析

为提高居民对于垃圾收运的满意度,降低收运成本,设计带有精英选择策略的非支配排序遗传算法(NSGAⅡ算法)对垃圾收运路径进行优化.首先,在考虑工作时间、车容量等约束情况下,引入居民不满意度的模糊隶属度函数来描述垃圾收运车辆的服务水平,建立成本最小、满意度最大的垃圾车收运路径多目标优化数学模型;其次,依据NSGAⅡ算法的基...     

考虑工作量平衡的餐饮垃圾多行程收运路线优化

城市餐饮垃圾的收运成本居高不下，严重阻碍了垃圾分类的推进。本文首先根据餐饮垃圾的产生及收运特点，划分不同的收运时段和频率，以均衡各个时段的收运量。其次，将城市餐饮垃圾的收运问题建模为带有时间窗的多行程车辆路径问题，并考虑驾驶员的工作量平衡约束。对于小规模问题，通过求解所建立的混合整数规划模型得到问题的最优解；对于大规模问题，针对多车多行程的问题特点，设计三维矩阵编码，提出混合自适应大邻域搜索算法。通过不同规模的算例验证了模型的正确性和算法的有效性。算例结果表明，增加不超过2%的收运成本能大幅度提高驾驶员之间的工作量平衡性。最后，采用大连市中山区的实例将本文所提算法与实际应用的优化算法进行比较发现，当使用不同的收运频率并考虑工作量平衡及城市路网的交通拥堵情况时，采用本文所提出的算法能降低14.3%的收运成本，减少12.7%的碳排放量，同时，将驾驶员之间的工作平衡性提升57.3%。     

基于混合整数规划模型的垃圾收运线路优化

针对不合理的生活垃圾收运线路,造成车辆的油耗增加,而燃料的不充分燃烧直接造成尾气排放量的升高,影响居民的生活环境。依据垃圾收集点位置,绘制网络拓扑图,以车辆行走距离最小为目标,将垃圾收运问题抽象为VRP问题,构建混合整数规划模型,并结合案例,采用最优化计算软件Lingo11.0进行编程求解,并对比节约算法,给出多中转站与单一处理场问题的解析。结果表明:Lingo求解与节约算法得出的垃圾收运线路相一致,且随着智能城市的发展,可结合实时垃圾容量扫描分区,组合成多圈问题逐个求解,为提高垃圾收运效率提供可行的线路方法。     

托盘装载约束下带时间窗的配送车辆路径优化研究

针对快递码放混乱等问题，本文引入可调节支撑结构高度的托盘作为装卸载体进行配送服务。首先，设计基于“砌墙”理论的托盘装载模式，提出托盘三维装载约束下配送车辆路径优化方案；其次，将装卸效率代入配送时间成本，构建平均车辆装载率最高和总成本最低的双目标优化模型；然后，结合托盘三维装载约束下配送车辆路径优化方案，设计托盘装载路径算法(Three-Dimensional Routing with Pallet, 3DRP)，并利用LN(LOH&NEE)三维装载算例进行验证，得到68.2%的装载率，验证了其在快递配送问题中的有效性；最后，本文对重庆市某快递公司的配送数据进行实例验证，方案最终结果显示，本文方法可以做到平均车辆装载率83.02%，且部分路径可以做到0时间惩罚成本。通过本文方案与传统三维装载方案的对比分析可知，将托盘作为载体进行快递三维装箱的优化可以兼顾车辆高装载率，并节约97.5%的时间惩罚成本，提高车辆利用率。     

考虑车辆随机到站时间的动态需求响应型接驳公交线路优化

车辆到站时间的不准时性严重影响着需求响应型公交的服务水平和乘客选择公共交通的出行意愿，因此，本文对考虑车辆随机到站时间的动态需求响应型接驳公交线路优化问题进行研究。以运营商成本、乘客乘车时间成本、乘客等待时间成本组成的系统总成本最小为目标建立数学模型，通过优化车辆路径寻求系统总成本最优的需求响应型接驳公交服务方案，其创新之处在于，在服务过程中允许乘客提交实时出行需求；定义车辆到站时间服从已知分布以描述其随机性。提出一种遗传算法和邻域搜索相结合的启发式算法对模型进行求解，该算法融合了遗传算法的全局搜索优势和邻域搜索的局部搜索能力，通过算例测试分析对本文算法的有效性及先进性进行验证。最后，基于西安市延平门地铁站设计数值实验，结果表明，考虑车辆随机到站时间可以在一定程度上减少乘客时间成本和系统总成本。     

带中转设施的垃圾收集VRP的改进蚁群算法

为减少城市垃圾的收运成本和各车辆路径之间的重叠区域,设计了一种具有聚类策略、改进全局信息素更新规则和交叉算子的多重蚁群算法.用该算法求解2个标准算例,一个达到目前已知的最优解,另一个偏离度为2.13%.此外,还对含有不同规则的蚁群算法进行了比较.结果表明:与不带聚类策略的蚁群算法相比,该算法求解的路径最佳,其长度缩短4.90%,紧凑度降低83.33%;不同转移更新规则的贡献程度从大到小依次是:带块可见度的聚类策略、全局信息素更新规则和交叉算子.     

基于碳排放量对城市道路车辆路径规划研究

为满足城市内多区域发展需求,提高车辆配送效率,降低碳排放量,实现低碳绿色出行.通过考虑碳排放环境下对多配送中心车辆路径规划问题(VRP)的影响研究,基于化学反应优化算法(CRO)对模型进行仿真求解,确定最优路径.首先,以碳排放量成本、惩罚成本等总成本最小为目标建立模型;其次,利用化学反应算法进行对比仿真求解,并对优化前后路径进行对比分析.以乌鲁木齐市社区蔬菜直销点的配送中心为例开展研究,结果表明:当原始路径距离为57.82 km时,优化后的路径可增加至60.3 km,优化后的路径距离虽然有所增加,但碳排放成本在一定程度上却有所减少,当碳排放成本为0.1万元/kg时,碳排放成本减少4.65万元,若碳排放成本增加至0.3元/kg,则碳排放成本的减少可达15.75万元,成本节约更加明显,具有一定的实用性与有效性.     

面向自组织平衡的共享电动汽车调度优化方法

针对共享电动汽车运营中出现的站点车辆供需不平衡及人工调度成本过高等问题，提出面向自组织平衡的共享电动汽车调度优化方法.利用共享电动汽车站点选择行为数据，构建用户取车站点选择MNL(Multinominal Logit)模型，分析用户的站点选择行为；构建面向各站点车辆供需自组织平衡的站点间车辆调度优化方法，即通过车辆动态折扣策略引导用户改变默认的最近取还车站点，在运营结束后以运营企业的调度总成本最小为目标，建立人工调度优化模型并应用禁忌搜索算法求解；最后，选取北京市海淀区部分共享电动汽车站点进行算例分析.结果表明：本文提出的优化方法与无动态折扣策略相比，调度总成本降低了 4.5%，人工调度成本降低了21.1%，人工调度任务数减少了8.3%.     

面向自组织平衡的共享电动汽车调度优化方法

针对共享电动汽车运营中出现的站点车辆供需不平衡及人工调度成本过高等问题，提出面向自组织平衡的共享电动汽车调度优化方法.利用共享电动汽车站点选择行为数据，构建用户取车站点选择MNL(Multinominal Logit)模型，分析用户的站点选择行为；构建面向各站点车辆供需自组织平衡的站点间车辆调度优化方法，即通过车辆动态折扣策略引导用户改变默认的最近取还车站点，在运营结束后以运营企业的调度总成本最小为目标，建立人工调度优化模型并应用禁忌搜索算法求解；最后，选取北京市海淀区部分共享电动汽车站点进行算例分析.结果表明：本文提出的优化方法与无动态折扣策略相比，调度总成本降低了 4.5%，人工调度成本降低了21.1%，人工调度任务数减少了8.3%.     

动态信息下的机场定制巴士路径优化

为解决因航班延误而造成旅客候机时间较长问题,考虑现实路网中阻抗不确定性和机场接驳定制化及差异化出行需求,以运营收益最大、车辆出行成本最小和车辆提前到达的时间窗惩罚成本最小为目标函数,建立了动态信息下机场定制巴士路径优化模型,并采用差分进化算法对其进行求解.为避免算法早熟,提出了改进的自适应操作方法,增强算法的全局寻优能力.通过算例计算表明:考虑航班延误和路网实时订单的动态路径优化模型,可以减少旅客26.61％～46.68％的候机时间,该模型具有较强的可靠性和应用价值.     

城市客车燃用沼气的生命周期分析

应用生命周期分析方法建立了城市垃圾厌氧发酵车用沼气燃料的生命周期能 耗和环境排放模型,对车用沼气在原料阶段、燃料生产阶段和车辆运行阶段的能耗和环 境排放进行了分析计算,并将城市客车燃用沼气和柴油的生命周期能耗和排放指标进行 了对比分析.结果表明,在车用沼气的全生命周期内,燃料的总能源消耗比传统柴油低 9.5%,全生命周期HC、CO、NOX、PM10、SO2、CO2等6 种排放物都比柴油低.从降低生命周 期能耗和环境排放角度看,城市垃圾厌氧发酵车使用沼气是一种较好的新能源燃料;从 城市垃圾处理方式看,城市垃圾厌氧发酵车用沼气为城市垃圾处理寻找了新的途径.     

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%.      

政府环境规制下港航系统减排演化博弈研究

针对碳达峰目标下我国港航系统的减排问题，通过构建地方政府、港口和航运公司三方主体参与的港航系统环境规制演化博弈模型，系统分析三方主体的策略选择过程与整体演化稳定性，阐明港航系统内各主体演化趋势的驱动机理。并通过数值仿真分析，讨论三方主体初始策略和地方政府不同奖惩监管机制下港航系统的策略选择。研究结果表明，地方政府主动监管策略的选择与港口和航运公司的低积极减排意愿有关；港口和航运公司积极减排策略的演化速率与彼此的意愿成正比；地方政府在静态奖惩监管机制下，对惩罚强度的调整不影响港口和航运公司的积极减排策略，但低补贴强度会导致两者的消极减排；静态监管机制下，地方政府仅有(高补贴，无惩罚)的单一策略可以使港口和航运公司达成(积极减排、积极减排)的演化均衡；动态监管机制下，地方政府采取(低动态补贴，高静态惩罚)的混合监管策略能够以低成本实现港航系统积极减排策略的演化均衡。     

混合下单模式下在线餐饮订单配送优化模型

针对在线餐饮订单量激增及订单到达非均匀分布导致的调度不合理与资源浪费等问题，提出顾客提前下单与动态实时下单相结合的下单模式，研究此模式下订单配送优化. 考虑在线餐饮订单配送优化具有的动态VRP和多回程VRP属性，以最小化配送成本为目标，建立带有软时间窗的整数规划模型. 设计基于插入算法和2-opt 邻域搜索的混合启发式算法求解模型. 通过算例，分析提前下单顾客比例、提前下单时长等因素的影响. 结果表明，单个因素的增加会降低配送成本，当两者同时增加，因系统达到饱和使配送成本不升反降，因此要调整措施使顾客下单情况与系统配送能力相适应.     

混合下单模式下在线餐饮订单配送优化模型

针对在线餐饮订单量激增及订单到达非均匀分布导致的调度不合理与资源浪费等问题，提出顾客提前下单与动态实时下单相结合的下单模式，研究此模式下订单配送优化. 考虑在线餐饮订单配送优化具有的动态VRP和多回程VRP属性，以最小化配送成本为目标，建立带有软时间窗的整数规划模型. 设计基于插入算法和2-opt 邻域搜索的混合启发式算法求解模型. 通过算例，分析提前下单顾客比例、提前下单时长等因素的影响. 结果表明，单个因素的增加会降低配送成本，当两者同时增加，因系统达到饱和使配送成本不升反降，因此要调整措施使顾客下单情况与系统配送能力相适应.     

城市垃圾清运中的周期多车场车辆路径问题

城市垃圾清运问题可以使用周期多车场车辆路径问题来很好地描述。将这种典型的复杂组合优化问题分为两个阶段依次求解：首先求解整数规划,解决清运周期问题;然后采用一种混合遗传算法解决多车场车辆路径问题,从而可以降低求解难度。     

接触网检修计划自动编制模型构建与应用

针对接触网检修计划人工编制效率低又难以实现优化的问题，将接触网检修计划编制转化为一个规划优化问题，利用整数规划方法，同时考虑接触网检修作业的连续性，将设备检修状态作为决策变量，以超周期惩罚费用与检修路径代价最小为优化目标，建立基于弹性周期区间的接触网检修计划自动编制模型，并基于多目标规划中分层序列法提出模型的启发式求解算法. 通过实际算例验证证明:该方法可实现接触网检修计划的自动编制与优化，编制时间相对于人工节省99.98%，巡检路径节省33.16%，提高了接触网检修计划的编制效率和效果.      

多约束条件下城市道路环卫车优化配置与路径规划

为有效解决当前城市环卫车调度决策过度依赖人工主观经验造成的车辆配置不合理和作业效率低下问题,本文提出一种多约束条件下的城市道路环卫车优化配置与路径规划方法。通过综合考虑环卫车在现实作业中的作业时限、服务次数、行驶速度和车辆退出节点等多种约束条件,将物理道路网络拓展为时空网络,刻画车辆在路网上的时空运行轨迹,进而将环卫车优化配置与路径规划问题从数学上描述为带多类约束条件的弧路径问题(Arc Routing Problem, ARP)。 在此基础上,构建以车辆配置与出行总成本最小化为目标函数的环卫车优化配置与路径规划模型,并通过设计分支定价算法精确求解模型。将所提方法应用于苏州工业园区19个区域路网的环卫车辆配置与调度管理,从经济成本、作业效率和环保效益这3方面评估所提方法的可行性和有效性。结果表明：本文所提方法能够显著节约环卫运营成本,提升环卫车辆作业效率;同时,可有效降低环卫车辆碳排放量,形成良好的经济和社会效益,为智慧环卫提供了行之有效的新方案。     

城市地下快速路减少机动车尾气污染的环境效益模型

城市地下快速路处在一个封闭的环境中,机动车尾气可通过高技术措施进行集中过滤和处理。为了量化建设城市地下快速路产生的减少尾气污染的环境效益,首先利用单车污染物排放因子法,量化了单位时间、单位长度城市地下快速路上,各类型车辆的排放物中CO、HC、NOx三种气体污染物各自的强度。确定了污染物排放因子车速订正系数公式和系数的取值。为了将减少气体污染的效益直观化,通过在尾气控制技术措施的花费与经技术处理后污染物的减少量之间建立关系,取得单位三种气体污染物的处理成本,建立了单位时间内,地下快速路建设项目分别减轻三种气体污染物的效益量化模型。此外,对缓解城区CO2气体的热污染所产生的环境效益,也建立了量化模型,并最终得到了城市地下快速路对于减少汽车尾气对环境污染的效益模型。