运用线性规划理论加强工程项目成本控制

在工程建设项目的实施和管理过程中,如何做到施工方案最优,资源配置合理,降低材料消耗和项目成本,是施工企业不断研究的问题。此文在简述线性规划理论和如何建立数学模型的基础上,以某高速公路A2标段钢筋下料方案为例,建立线性规划数学模型,利用"管理运筹学"软件,计算最优下料方案。通过计算所选取的下料方案,其钢筋损耗率与《公路工程预算定额》相比,降低了59.4%,有效地降低了材料消耗,控制了项目成本。     

连续流交叉口左转非机动车交通组织创新设计

为解决连续流交叉口左转非机动车和直行机动车冲突问题,提出一种左转非机动车过街创新设计方案,对比常规设计和两步过街方案,将3种方案整合到一个统一的优化模型中。以交叉口机动车通过量最大为优化目标,建立混合整数非线性规划优化模型,将其转换为非线性模型以便于求解,并利用VISSIM仿真验证3种方案的运行效益。结果表明,两步过街和创新设计相对于常规设计能提升交叉口机动车通行能力,且在高流量场景下拥堵改善效果更佳,分别能降低 55.58%、57.18%的机动车延误;常规设计不适用于直行机动车流量较大的场景,两步过街和创新设计不适用于左转机动车流量较大的场景;常规设计和两步过街左转非机动车流量增加,会导致机动车通行能力迅速下降,创新设计受左转非机动车流量的影响较小,在各种流量场景下适用性较好。     

基于整数线性规划的合乘出租车调度模型

为降低城市交通中出租车的空驶率,提高出租车运载效率,充分利用城市道路资源,缓解交通拥堵,在已有研究的基础上,将智能交通中多位乘客合乘出租车的路线规划及车辆调度问题分解为合乘乘客分组、行驶路线规划、指派车辆3 个步骤,将乘客间的“顺路”关系转化为有向图中的有向边,通过筛选连通子集构造合乘分组。分别对每一步骤建立整数线性规划模型,使得所需车辆尽量少,乘客等车时间尽可能短,乘客乘车绕行里程尽量少。使用分层序列法求解该多目标规划问题,并提出一种简化问题规模的策略,以提高求解效率。使用纽约实际出租车乘车数据构造模拟数据集测试算法的性能。测试结果表明,该方案具有“零绕行”、合乘率高的特点,能够大大提高出租车运载效率。     

基于线性规划的干线模糊补偿控制

针对传统干线控制方法的不足,提出了新的控制策略,采用递阶结构将传统的控制方法与模糊控制结合在一起对交通干线进行实时协调控制。由上层的中央协调单元通过传统的线性规划对交通中的确定性因素进行建模,得到干线控制所需要的信号周期、各个路口之间的相位差和绿信比等参数作为初步配时方案;然后针对交通问题中较强的随机性和不确定性,以模糊控制对得到的初步方案进行补偿,主要通过模糊逻辑对相位差进行调整,并最终由路口信号机根据路口的实际情况对绿信比进行调节,使整个干线控制得到优化。仿真结果表明,该方法比传统的定时控制和感应控制能更有效地提高干线的通行能力。     

T型交叉口移位左转几何设计及信号配时优化

为降低T型交叉口中左转和直行冲突对通行效率的影响,通过分析T型交叉口移位左转设计车辆运行规则,协调主预信号配时,制定信号控制相位方案,以避免车辆二次停车,提出了T型交叉口移位左转几何设计方法,包括平行流交叉口和连续流交叉口2种移位左转设计。以T型交叉口车均延误最小化作为优化目标,建立T型交叉口移位左转设计信号配时优化模型,并进行案例分析。结果表明：1)相对于常规设计,采用移位左转设计能降低20%～40%的车均延误,有效提升了T型交叉口通行效率;2)对比平行流交叉口和连续流交叉口2种移位左转设计,当主路左转交通流量较大时,宜采用连续流交叉口设计,当支路左转交通流量较大时,宜采用平行流交叉口设计。     

考虑风险和贡献因素的港口合作收益分配模型

为了有效地激励港口之间实现联盟, 实现港口联盟成员的共赢, 考虑各港口在合作中的贡献及所承担的风险, 根据互惠互利原则、贡献收益相匹配原则和风险收益相匹配原则, 构建一个基于合作博弈的港口收益分配的非线性规划模型, 通过具体算例对模型进行了应用分析。分析结果表明: 由收益分配模型得到的各个港口的收益均高于各个港口单独经营所得到的收益, 各个港口的收益之和等于3个港口联盟体所得到的总收益, 因此, 规划模型能带来较高的经济效益, 并实现经济效益的合理分配。     

计及牵引负荷不确定性的同相供电系统随机优化运行策略

为克服列车高速行驶中取流波动性而加剧的同相供电系统安全高效运行的不确定性，建立包括牵引变压器、潮流控制器、储能元件的同相供电系统数学模型。以牵引负荷功率为随机变量，形成刻画运行不确定性的潮流机会约束条件；以电压不平衡补偿、系统安全运行边界为确定性约束，计及混合储能服役性能退化影响，以牵引变电所电费成本和储能元件老化成本组成的日运行成本最小为优化目标，以潮流控制器控制方案和混合储能充放电策略为决策变量，建立同相供电系统随机优化运行模型，并将该模型转化为混合整数线性规划模型进行求解。算例分析结果表明：提出的优化运行策略在不确定性条件下可有效降低运行成本约13%，且混合储能循环寿命提高了约3 a。     

基于分段优化的车辆换道避障轨迹规划

为提高复杂道路场景下智能车辆换道避障的安全性和舒适性，提出了一种基于分段优化的智能车辆换道避障轨迹规划方法。首先考虑多种换道可能，根据本车状态和多个采样点生成基于五次多项式的候选y-x曲线簇和x-t曲线簇；其次基于指数函数设计了一种障碍风险评价函数，并结合轨迹平顺性、利他性和行驶效率等构建了综合评价体系，选取出最优参考轨迹，为智能车辆换道避障提供方向和速度的参考，以防止轨迹优化时陷入局部最优；为适应障碍物运动状态时变的特点，以参考轨迹为引导，构建分段五次多项式y-x曲线和x-t曲线，并考虑与障碍车辆的碰撞风险建立了优化目标函数，将轨迹优化问题转换成带约束的非线性规划问题，通过外点法求出最优轨迹。最后基于MATLAB平台进行了仿真验证，结果表明，所提出的轨迹规划方法在满足换道平顺、舒适要求的基础上提高了车辆的环境适应性和避障调整能力。     

共享车辆基地的城轨车底运用与检修计划协同编制

科学的列车车底运用计划是实现轨道交通运营秩序顺畅和能源节约等目标的重要保证。在城市轨道交通土地资源合理运用的前提下，协同优化车底运用与维修养护有助于充分利用车底资源。本文以共享车辆基地的多条城市轨道交通线路的车底资源运用计划为研究对象，研究基于多线多车辆段基础设施网络的车底运用计划与检修计划的联合编制问题，以车底运用及检修成本最小为优化目标，以车底运用状态和检修累计值为决策变量，考虑车底连接约束、检修约束及车辆段检修能力约束，构建混合整数线性规划模型，并提出一种混合启发式算法进行求解。以某市地铁为例，结果表明，网络运营比单线独立运用的总运营成本减少了8.1%，验证了模型及算法的有效性。通过确定合理的编制周期和车辆段检修功能布局可进一步实现车底资源的优化配置，为相关部门合理进行车辆段布局及车底运用提供参考。     

含光伏和混合储能的同相牵引供电系统日前优化调度

既有牵引供电系统中以负序为主的电能质量问题以及电分相环节严重制约了其安全、高效运行，目前理想的解决方案是基于对称补偿理论的同相供电技术. 通过同相补偿装置中的直流母线接入光伏发电系统以及混合储能装置，进一步实现再生回馈能量利用和牵引负荷削峰填谷，提高光伏渗透率. 因此，建立了一种同相牵引供电系统优化运行模型，该模型以同相牵引变电所日运行成本最低为目标，以混合储能装置充放电策略、光伏出力以及潮流控制器功率为决策变量，尤其考虑了电网侧三相电压不平衡度约束；进一步将原始优化模型中非线性约束进行线性化处理，得到混合整数线性规划模型，并利用商业规划求解器CPLEX进行求解. 算例分析结果表明:接入光伏与混合储能装置后日运行成本可节省36.45%，且三相电压不平衡度满足国标上限2%的要求.