基于拉格朗日松弛算法的自动驾驶公交调度优化研究

为了解决公交实际运营出现的调度方式单一、车辆配合度较差、串车等问题，降低公交运行中人为因素的影响，提高公交系统的运营效率，提出一种考虑乘客动态需求的调度模型，采用自动驾驶环境下的公交运营方式，结合站点实际乘客需求调配车辆，实现了公交车辆利用程度最大和乘客总体等待时间最小的多目标优化。提出的自动驾驶公交调度方法，获取了乘客个体的实时出行需求，同时实现了对车头时距的调控。在模型求解方面，选取拉格朗日松弛算法，最终获得了多目标优化问题的精确解。以北京公交300路快车作为实际案例进行分析，从公交实际运营数据中提取多项参数作为模型的输入，通过拉格朗日松弛算法的求解，得到自动驾驶条件下公交运行时刻表、乘客等待时间、公交承载量、站点上车乘客人数等多项运营指标。通过与公交实际运营状态的对比，论证了采用自动驾驶公交对于改善公交运营现状的可行性。最后将优化结果与公交实际数据进行了对比分析。结果表明：自动驾驶车辆投入公交运营，能够缓解串车问题，同一线路上公交车的载客量分布更为均衡，在同一断面的客流与车头时距的不均衡程度均有所降低；同时高峰时段发车数量减少了20%，公交车的平均承载量提高了21.7%，车辆平均间隔缩短了29.9%。     

单线列车运行图铺划的时间循环迭代优化方法

根据单线铁路列车运行图的特点,建立了单线铁路列车运行图排序模型,设计了运行图货物列车运行线铺划的时间循环迭代优化方法。该方法通过将运行图铺划模型分解为阶段优化模型,对阶段运行图按最早冲突优化方法进行优化,在阶段优化结果的基础上,周而复始按时间循环迭代进行求解,逐步得到整体优化运行图。通过实例验证,该方法优化速度快,效果良好。     

基于混合优化策略的多学科协同优化及其应用

多学科设计优化为复杂系统工程设计提供了新的思路并成为优化设计领域的研究热点。针对传统多学科协同优化算法常常出现无法收敛或收敛陷入局部最优的问题,提出基于模拟退火算法和序列二次算法的混合协同优化(collaborate optimization based on simulated annealing and sequential quadratic programming,SA-SQP-CO),SA-SQP-CO应用模拟退火算法和序列二次算法的混合优化策略取代传统系统级基于梯度的求解方法,同时引入动态松弛的思想,在二阶段寻优过程中采用动态松弛量代替系统级一致性等式约束加强学科一致性、提高系统级收敛效率。以经典齿轮减速箱测试算例,通过与传统多学科协同优化算法比较,验证了该方法在优化结果可靠性、稳定性等方面有优势。最后,应用SA-SQP-CO算法求解抛物线型载荷下纤维加强悬臂梁轻量化设计问题以体现其工程实用性。     

基于拉格朗日的高速铁路车站作业优化

本文从Job-Shop 调度角度出发,以列车为待加工的“工件”,将车站接车进路、 到发线和发车进路看作“加工机器”,列车在车站的走行与停站看做不同的“作业工序”, 把高速铁路车站作业问题抽象成Job-Shop 车间调度优化,以设备能力、冲突进路、停站时 间为空间和时间约束,以最小化到发线的占用时间为优化目标,建立高速铁路车站作业 优化模型.采用拉格朗日方法松弛原模型的约束条件,建立车站技术作业问题的拉格朗日 对偶松弛问题,设计了高速铁路车站作业优化模型算法.并以高速铁路的某一车站为实例 进行验证,实例表明,该算法可以有效地化解车站作业进路冲突和实现到发线运用时间 的最小化.     

基于江海直达运输模式和投资约束的长江干散货运优化模型

引入了江海直达运输模式和投资约束的概念,对已有的长江干散货运输网络进行优化,并比较了江海直达与江海联运2种运输模式的特点。根据中国内河航运成熟性市场的特质和航运企业滚动规划的经营特征,以最小运营成本与最小船舶投资成本为目标函数,建立了集成处理运输模式选择、航线配船和船型更新的模型。简化了模型的时间维度,设计了基于背包问题的拉格朗日松弛算法,并应用A集团数据求解模型。分析结果表明:当以现行模式的航运总成本为基准点,在引入江海联运模式后,航运总成本可下降2%左右;在引入江海直达运输模式后,航运总成本的最大下降幅度超过8%,但财务风险会增大;当资金成本率为7%且不考虑投资约束时,成本节约效应可提高16.2%,但投资净预算将会上升60.1%。从最优航线配置可以看出,在不同航线上,江海直达与江海联运2种运输模式应协同使用。     

热应激对大鼠肠系膜动脉内皮依赖性NO-、EDHF-介导舒张途径的损伤

目的探讨热应激对大鼠肠系膜动脉内皮依赖性舒张功能降低的机制。方法使用微血管张力描记系统,观察热应激大鼠肠系膜动脉环5-羟色胺预收缩后加入乙酰胆碱的舒张性改变,考察一氧化氮(NO)途径、内皮源性超极化因子(EDHF)途径以及前列环素(PGI2)途径在热应激后肠系膜动脉舒张功能的改变,反应特征表述为最大松弛百分率(Rmax)和产生一半最大松弛百分率时所需要乙酰胆碱浓度的负对数(pIC50)。结果热应激大鼠肠系膜动脉Rmax和pIC50较正常大鼠肠系膜动脉降低,分别为(97±6)%、(52±8)%和8.67±0.59、7.66±1.33(P<0.01,P<0.05)。正常大鼠肠系膜动脉NO介导的舒张Rmax和pIC50分别为(53±6)%和6.89±0.93,在热应激后分别为(21±8)%(P<0.01)和4.91±0.31(P<0.01);正常大鼠肠系膜动脉EDHF介导的舒张Rmax和pIC50分别为(35±14)%和6.30±0.56,在热应激后分别为(13±3)%(P<0.01)和5.23±1.07(P<0.01);正常大鼠肠系膜动脉PGI2介导的舒张Rmax和pIC50分别为(8±3)%和5.69±0.37,在热应激后分别为(10±6)%(P>0.05)和5.74±0.79(P>0.05)。结论热应激引起的动脉血管内皮依赖性舒张功能降低主要是损伤了NO-和EDHF-途径。     

饱和软土应力松弛试验及其本构方程

利用Ko连续加载固结仪对饱和软土进行了应力松弛试验,分析了饱和软土松弛阶段轴向应力以及松弛速率随时间的变化,从Merchant模型入手,利用变参数法建立了描述饱和软土应力松弛特性的非线性模型,并进行了模型计算和实测数据的对比分析.结果表明:饱和软土松弛阶段包括松弛加速阶段和松弛缓速阶段,随着时间的增大,松弛阶段的应力减...     

无缝线路流变问题初探

本文通过对无缝线路（简称ＣＷＲ）力学特性的介绍，引入了流变力学理论。系统地介绍了该理论同其它经典力学理论间的不同。详细论述了ＣＷＲ中存在着的流变现象，从而提出了ＣＷＲ理论研究必须将流变因素考虑进去的问题。     

考虑锈蚀影响的拉索状态UL列式分析法

针对拉索在服役期间经常出现的钢丝锈蚀及索力松弛病害现象,通过求解拉索微分方程边值问题及讨论索的收敛迭代解,引入Lemaitre的疲劳损伤应变等价原理和几何损伤理论,提出了在工程中拉索的锈蚀程度可通过适当折减拉索材料的弹性模量来表征,在此基础上,建立了计入拉索锈蚀和索力松弛影响的拉索状态UL列式分析方法,并成功运用到实际工程的拉索状态分析中。研究和工程实践表明拉索的锈蚀和索力松弛在服役期间拉索结构状态分析中不容忽视。所提供的方法,考虑了拉索锈蚀及索力松弛病害影响,为大跨度斜拉桥服役期间拉索状态较为精确的非线性分析提供了重要依据。     

Optimal shipment decisions for an airfreight forwarder: Formulation and solution methods

We study the freight forwarder’s shipment planning problem in an airfreight forwarding network where a set of cargo shipments have to be transported to given destinations. We provide mixed integer programming formulations that use piecewise-linear cargo rates and account for volume and weight constraints, flight departure/arrival times, as well as shipment-ready times.After exploring the solution of such models using CPLEX, we devise two solution methodologies to handle large problem sizes. The first is based on Lagrangian relaxation, where the problems decompose into a set of knapsack problems and a set of network flow problems. The second is a local branching heuristic that combines branching ideas and local search. The two approaches show promising results in providing good quality heuristic solutions within reasonable computational times, for difficult and large shipment consolidation problems.