轴辐式枢纽网络系统的关键枢纽设施识别问题研究

作为轴辐式枢纽网络关键因素的节点,尤其是起到中转作用的枢纽节点是网络稳定运行的重要环节。当这些节点被中断时,将对整个网络产生严重的影响。最直接的表现方式即是网络运行成本的急剧上升。因此本文研究如何识别对网络成本具有决定性影响的关键节点。首先,提出枢纽功能性中断问题和模型,并通过禁忌搜索算法进行求解。最后通过中国航空实例验证模型和算法在实际应用中的有效性。结果显示模型和算法能够有效识别出中国航空网络较重要的关键城市以及相对影响较弱的城市。可以为资源有限情况下,中国航空网络中各城市防御设施的合理分级和部署,为重点保护城市的鉴别提供依据和帮助。

京津冀多枢纽混合轴辐式物流网络的构建

基于轴辐理论构建多枢纽混合轴辐式物流网络,对降低京津冀区域物流网络成本、提高区域物流网络利用率进而促进区域协调发展具有重要意义。以网络成本最优为目标函数,采用主成分分析法,利用京津冀13个城市物流综合发展水平指标预测值,以遗传算法借助MATLAB进行求解,结果发现:第一,京津冀区域内货物运输以直通和一次中转为主要形式,枢纽节点为3个时,区域物流网络成本最优,廊坊、沧州和保定将成为区域物流枢纽节点,可以加大三地的物流系统建设;第二,物流网络成本随枢纽节点的增加先降低后升高,枢纽节点数量存在最优解,合理的枢纽节点数量可以降低物流网络总成本;第三,构建轴辐式物流网络要综合考虑绕行和折扣系数对成本的影响,由于中转枢纽的增加,货物经多枢纽中转的绕行成本将大于货运量整合后运价折扣产生的规模效益;第四,折扣系数对网络成本影响较大,但对网络结构的影响相对较小。

应对枢纽失效的轴辐式网络枢纽备份

为提高轴辐式网络可靠性,在初始枢纽失效时保持轴辐式网络正常运转,提出了一种轴辐式网络枢纽备份优化方法,给每一个枢纽点选择一个备份枢纽,使轴辐式网络初始成本和备份成本总和最优。首先,在轴辐式网络基本模型中引入枢纽备份变量,建立非线性规划扩展模型,通过变量代换的线性化方法,将扩展模型线性化,用数学求解器CPLEX求解轴辐式网络枢纽备份小规模问题。然后,增加轴辐式网络节点规模,设计遗传算法求解大规模轴辐式网络枢纽备份优化问题。最后,在CPLEX和遗传算法中,调整初始轴辐式网络成本和备份成本比例权重,分别得到初始成本、备份成本、枢纽选址与备份枢纽的精确解和优化解。算例实验得出初始轴辐式网络、备份枢纽以及目标函数最优值。实验结果表明,所提方法备份枢纽分担了初始枢纽的流量和容量,当初始枢纽失效时,备份枢纽可以承担初始枢纽的运输任务让轴辐式网络继续运转。该枢纽备份优化方法可应用于应急物流和物流网络安全管理方面。