公交-合乘车道优化设计的多目标双层规划模型

为提高公交专用道利用率,构建了公交-合乘车道(bus-HOV lanes)优化设计的多目标双层规划模型。该模型上层最小化交通总阻抗、公交运营成本和车辆排放;下层考虑非合乘车、合乘车和公交车实现多方式交通网络用户均衡;由快速非支配排序遗传算法求解,其下层由相继平均法和连续权重平均法求解;并使用Nguyen-Dupuis网络验证模型及其求解算法。结果表明:所给算法能有效获得公交-合乘车道设置方案的Pareto最优解集;合理的公交-合乘车道设置方案能有效促进合乘出行;相比不设置公交-合乘车道,全部和部分合乘车进入公交-合乘车道分别使交通总阻抗降低-0.007%~1.088%和0.038%~4.493%,使公交运营成本上升1.057%~3.864%和4.011%~5.611%,使车辆排放减少-7.598%~-1.111%和-0.677%~3.526%;当起讫点(OD)对客流量不低于其临界值,设置公交-合乘车道有利于增加公交车客流量。

“人-车-桩-路-网”深度耦合下的配电网协同规划与运行优化

电动汽车(EV)作为连接交通电气化和电网清洁化的纽带和桥梁,可实现电力-交通-信息之间的深度耦合,形成电力-交通一体化的规划及运行架构。配电-交通融合系统(DTIS)中,EV充放电行为多时空动态交织、电能流-交通流-信息流深度融合、多利益主体动态博弈等大量不确定性因素使配电网的规划及运行优化的边界都将发生重大转变,但同时也给挖掘利用EV的移动储能特性和提升配电网灵活性带来了契机。为此,在分析“人-车-桩-路-网”深度耦合下配电网的形态演化特征基础上,剖析了新形态下配电网协同规划与运行优化所面临的新挑战,进而针对“人-车-桩-路-网”耦合下的EV灵活性建模、灵活域高效构建及预测、协同规划、运行优化4个方面关键技术展开讨论,并对相关技术问题的研究方向进行了展望。

跨区域多能源协调分配的市场价格机制设计(一)粒子群-线性规划的资源双层优化配置模型

大范围跨区域电力市场交易价格的特点与省内市场有着较大差异,本文以大范围内多种能源跨区域最优分配为基础,提出了一种跨区域多能源协调分配的市场价格机制设计,重点讨论了多种能源协调优化分配模型。首先,将所有电力能源及发电资源合并统一,提出了包含区域间多种能源协调优化分配的双层优化模型。其次,建立了电能与其他发电资源的双层优化配比模型,并提出了节点配比协调的粒子群算法进行多能源优化配置方法。针对电能之外的其他发电资源在交通运输网络的优化配置,采用粒子群与线性规划相结合的内外层网络优化计算。最后,通过算例验证了本文所提模型的可行性和有效性。

高速公路货车空车差异化费率优化的双层规划方法

为解决高速公路货车由计重收费调整为按车型收费导致货车空车分流的问题,本文建立一种基于双层规划模型的货车空车分车型差异化费率优化方法。首先,以高速公路经营主体实现收费收益最大化为目标构建上层规划模型,考虑高速公路通行效率提升及增量货车空车增加的管养支出;其次,以道路使用者实现出行效用最大化为目标构建下层规划模型,构建基于逻辑回归模型和随机效用最大化理论的货车空车出行效用函数,分析货车空车特性变量对出行效用的影响;然后,采用多层神经网络模型及三次艾尔米特插值法,预测不同费率优惠下高速公路货车空车增量交通量,作为上下层联系变量;最后,以高速公路与平行老路构成的运输通道为例,采用内存受限的拟牛顿优化算法(L-BFGS-B)求解高速公路货车空车分车型最优费率。结果表明:高速公路费率折扣率对货车空车各车型出行选择影响最为显著;此外,车籍地对一类、四类货车空车出行选择影响较大,运输类型对二类、三类和六类货车空车出行选择影响较大;与现行费率方案相比,优化后的费率方案年度增加通行费收入3941万元,高速公路通行效率提升4.17%,货车空车平均每车出行效用增加3.51。

电动汽车双层优化模型的充放电调度策略

传统的分时电价策略虽然一定程度上可以改善电动汽车无序充电所产生的电网日负荷峰谷差加大、负荷率降低等状况,但易产生新的负荷高峰,并且当前多目标优化等策略削峰填谷效果欠佳或用户参与度不高。针对上述问题,提出一种基于双层优化模型的调度策略以充分考虑电网和用户两侧需求。第1层模型以优化电网日负荷方差最小为目标函数;第2层优化模型建立以车主充电成本最小以及保证用户出行需求的目标函数,然后用改进的粒子群-模拟退火算法对双层优化模型进行循环迭代求解,并将第2层优化后的结果反馈给第1层,以此循环优化,输出最终结果。对比优化前后的负荷曲线,结果表明:与当前优化策略相比,所提出的基于双层优化模型的V2G调度策略能有效降低新的负荷高峰及负荷峰谷差,减少参与V2G的用户成本,实现两侧双赢。

泵站多机组叶片全调节优化运行分解-动态规划聚合方法

针对泵站多机组叶片全调节日优化运行数学模型,提出了大系统分解-动态规划聚合求解方法。以泵站日提水耗电费用最小为目标,机组提水量为协调变量,将该模型分解为若干个单机组叶片全调节日优化运行子模型。该子模型以机组叶片安放角为决策变量,机组提水量的离散值为状态变量,采用动态规划方法求解。构造的聚合模型以各机组提水量为决策变量,泵站提水量的离散值为状态变量,同样采用动态规划方法求解。该方法可解决安装不同型号泵机组或各机组性能存在差异的站内最优化运行问题。以淮安四站运行为例,获得了较好的优化效果。

考虑光伏运行风险的光储充电站双层规划优化模型

光储充电站的容量规划与运行优化是一个多时间尺度的问题,因此提出一种考虑光伏运行风险的光储充电站双层规划优化模型。首先,考虑到双层规划优化中两种时间尺度优化问题特征,建立含上层年时间尺度规划与下层日调度周期优化的双层规划优化模型。其次,根据光伏出力预测误差概率分布,将光伏出力分为3种情况,利用期望值分别计算光伏出力预测误差导致的弃光和切负荷风险费用,同时提出考虑光伏出力预测误差的储能风险运行策略。最后,采用蒙特卡洛方法预测电动汽车充电负荷曲线。调用MATLAB中CPLEX求解器求解模型。仿真结果表明,考虑光伏出力预测误差后,光伏配置容量较为保守,且储能配置容量增加,减少了弃光和切负荷情况的发生。

路网上车流径路优化的0-1规划模型及其合理径路集生成算法

从组合优化的观点研究了铁路网上Ｏ－Ｄ对的合理径路集确定以及最优车流径路问题（ＣＲＰ）。在线路和车站的通过能力、费用参数（权值）给定的条件下，建立了该问题的０－１规划模型。并给出了路网上任意两节点间可能路径集的确定准则及算法．此外，还讨论了变参数下的ＣＲＰ模型形式。由于所建模型属于ＮＰ－完全问题，因此，获得全局最优解是困难的。文中提出了求解该问题的模拟退火算法。

基于粒子群优化算法的城市轨道客运定价双层规划模型研究

城市轨道交通是现代城市发展中重要的交通方式之一,其社会效益和经济效益都很重要,合理制定票价有利于城市轨道交通稳定发展.在各种公共交通公平竞争、满足乘客出行服务需求的前提下,找出城市轨道客运票价制定的最优策略,并建立了公共交通出行方式选择的Logit模型.同时兼顾城市公共交通运营公司和出行者各自的利益,采用粒子群优化算法构建了双层规划模型,并应用案例进行分析,分析了该模型的可行性和实用性.结果表明,采用该模型进行票价制定合理有效.

基于双层规划模型的电梯交通系统群组优化

目的针对上行高峰交通条件,分析电梯交通系统的性能指标,建立了高层建筑电梯群组分区运行的多目标优化数学模型.提出了采用双层规划模型及遗传算法求解一类特定的多目标问题的新方法.方法通过权向量整体优化以获取目标函数的最优值,进而获得科学合理的决策变量.结果克服了线性组合加权法中依据偏好确定权值的传统方法的缺点,同时对得到的最优解进行成本消耗分析,得出与建筑物特性相关的最终优化运行方案.结论该研究对高层建筑垂直交通系统的设计及其电梯群控技术的实施提供重要依据.算例及仿真结果表明该方法的有效性.

面向产品族协同优化设计的模糊双层规划模型

针对含有不确定参数的产品族协同优化设计问题中的一种基本类型———产品参数与产品功能之间的映射含有模糊系数并且平台参数和个性化参数间具有一定的主从关系的情形,建立了一种对平台参数和非平台参数进行协同优化的模糊双层线性规划模型,并对其决策机制和求解方法进行了研究,给出一个数值算例。

基于0-1整数规划模型的避风型渔港布局优化研究

基于0-1整数规划模型,根据渔船作业渔场的地理位置、避风渔港的地理位置,以浙江省现有避风渔港现状为例,依据所建立的渔船回港避风数学模型,采用LINGO软件进行求解,并结合各等级渔港的避风能力,对避风型渔港的布局进行了优化计算。结果表明:在保证现有渔船都能回港避风的前提下,浙江省5座一级渔港需扩建成中心渔港,6座二级渔港需扩建成一级渔港。

云制造环境下基于双层规划的资源优化配置模型

为了解决云制造环境下制造资源的优化配置问题,综合考虑需求与服务双方以及云平台运营方的利益,提出了一种基于双层规划的资源优化配置模型。该模型以前景理论结合多约束多属性评价体系求解出的供需双方满意度作为上层规划的优化目标;以云平台资源利用率最大化为下层规划的优化目标;通过双层规划并采用改进的i-NSGA-Ⅱ-JG算法对多目标制造资源配置问题进行求解。最后,通过算例仿真实验证明了该模型的可行性和优越性。

煤-砂双层滤料滤池运行参数优化试验

强化过滤在饮用水常规处理技术中发挥着重要作用。通过对比国内外煤一砂双层滤料滤池设计参数,设计不同配置滤层的试验滤柱进行优化无烟煤一石英砂双层滤料滤池运行参数研究,可为双层滤料滤池设计运行提供一定的技术支持。试验结果表明,上层无烟煤层厚为600 mm、有效粒径为1.0 mm、K_(80)=1.4,下层石英砂层厚为300 mm、有效粒径为0.5 mm、K_(80)≤2.0的配置下滤柱具有较好的过滤性能。当滤速为12 m/h时,滤池出水浊度控制在0.1 NTU以下,2~5μm颗粒数在3 000/mL以下,过滤周期长达26 h,且可以防止浊度和颗粒数穿透滤池。

基于双层规划模型的应急救援调度与路径选择集成优化

城市中突发事件发生后,为有效降低财产损失和人员伤亡,减少应急救援在调度和路径选择等环节的响应时间损失,保障应急救援任务顺利完成,需要对各类应急救援交通资源进行合理调度,并在起讫点间根据路网实时交通状态,动态选择行驶路径,减少其路段行程时间。在多目标应急救援调度和最优路径选择目标分析的基础上,提出了一种考虑不同类型应急车辆调度和最优路径选择的双层规划的集成优化模型。在上层模型中,主要考虑应急救援车辆的调度费用成本,通过最小化应急救援车辆的固定成本、容量成本和时间成本,来确定不同类型应急车辆的出救位置和相应出动车辆数;下层模型中,主要考虑应急救援车辆的路径在途行程时间,通过最小化动态路网下应急救援的路段行程时间和信号延误时间来确定救援通过的路径,并根据固定的时间间隔动态更新路网的交通状态,使救援车辆尽可能选择避开交通拥堵的路段行驶,从而更快速到达目的地。案例分析结果表明,基于双层规划的应急车辆调度和路径选择集成模型与仅考虑调度或路径选择的模型相比,总调度成本降低了2.67%,总在途行程时间减少了21.05%,路径选择中能有效降低通过沿线拥堵道路的比例,表明模型具有很好的适用性和实用价值。

铁路危险货物办理站布局优化双层规划模型与算法

根据国家标准中规定的常见危险化学品在存储区的临界量,提出布局优化阶段的铁路危险货物办理站环境风险评估模型。在此基础上,根据铁路决策部门与危险货物运输客户之间的主从递阶决策关系,建立铁路危险货物办理站布局优化问题的双层规划模型。上层规划模型以一定区域内危险货物办理站环境风险最小化而运量最大化为目标,下层规划模型以客户运输费用最小化为目标。采用该模型可以合理确定危险货物办理站的地理位置及承办危险货物的类别。通过构造上、下层决策变量间的反应函数,设计模型的启发式求解算法。算例验证了模型及其算法的可行性和有效性。

基于双层规划的轨道交通接运公交线路优化模型

为使公交车辆的运营更符合现实所需,提出将轨道交通站点周围的公交线路优化为接运公交线路,以提高乘客换乘轨道交通的便捷性,降低乘客出行总成本。充分考虑多种交通方式下乘客出行的弹性需求,提出以乘客出行总成本最低为目标的轨道交通接运公交线路双层优化模型。上层模型在接运公交线路生成的启发式算法(heuristic feeder route generation algorithm,HFRGA)的基础上结合Floyd算法对候选站点进行构建,生成接运公交候选线路集合;下层模型采用Logit模型对客流按照出行方式进行分配。通过客流量将上下层模型连接后,利用蝙蝠算法求得轨道交通接运公交线路。实例分析结果表明:与原公交线网相比,优化后的乘客出行总成本降低了19.2%,乘坐公交出行人数增加了16.8%,验证了模型和算法的合理性和可用性。

四湖排水系统运行规划优化模型

分析了四湖排水系统的运行特点，应用大系统理论对系统进行了递阶分析并确定了该系统运行规划的ＮＬＰ／ＤＰ／ＬＰ优化模型结构。在确定系统运行规则的基础上，分层建立了系统运行规划优化模型。

基于双层规划模型的停机位冲突优化研究

随着机场航班密度逐渐增加,相同停机位、相邻航班发生冲突的可能性不断增大,从而影响机场的运行效率,增加停机位运行风险。基于双层规划模型,以远机位使用率和停机位分配鲁棒性作为上层模型的优化目标,以相同停机位、相邻航班推出冲突时间作为下层模型的优化目标,对停机位分配冲突进行优化,利用遗传算法来寻求整个系统的最优解。选择某机场的实际航班数据进行算例分析,结果表明:优化后,早晚高峰时段的远机位使用分别降低了31.25%和23.53%,冲突时间分别减少了16 min和24 min,提高了停机位利用率和机场运行效率,同时有效降低停机位运行风险,可为大型繁忙机场的停机位利用率和运行效率提升、停机位运行风险降低提供解决方案和技术支持。

非光滑优化的双层规划模型及内点算法

对于包含接触约束的非光滑结构优化问题，其非光滑性体现在状态函数并不是处处可微的，针对含有应力约束及接触约束的非光滑结构优化问题，建立了一种双层规划模型，避免了求解时非光滑性所带来的问题，同时提出了一种迭代算法，用对偶内点二次规划进行分析，线性规划进行优化，算例表明这种方法十分有效．