Optimal transmission lines assignment with maximal reliabilities in multi-source multi-sink multi-state computer network

The optimal transmission lines assignment with maximal reliabilities (OTLAMR) in the multi-source multi-sink multi-state computer network (MMMCN) was investigated. The OTLAMR problem contains two sub-problems: the MMMCN reliabilities evaluation and multi-objective transmission lines assignment optimization. First, a reliability evaluation with a transmission line assignment (RETLA) algorithm is proposed to calculate the MMMCN reliabilities under the cost constraint for a certain transmission lines configuration. Second, the non-dominated sorting genetic algorithm II (NSGA-II) is adopted to find the non-dominated set of the transmission lines assignments based on the reliabilities obtained from the RETLA algorithm. By combining the RETLA and the NSGA-II algorithms together, the RETLA-NSGA II algorithm is proposed to solve the OTLAMR problem. The experiments result show that the RETLA-NSGA II algorithm can provide efficient solutions in a reasonable time, from which the decision makers can choose the best solution based on their preferences and experiences.

基于道路连通度的路网可靠度分析方法

传统连通可靠性对于路段的状态划分过于严格,只有中断或连通两种状态。为了能完全体现路网的动态特性,本文建立了一种新的连通可靠性的评价方法,将路网中路段的可靠度从0、1二值扩展到[0,1]区间。作者结合北京城市路网中快速路与主干道的实测数据,分析了基于交通流状况分析的连通可靠性评价方法,并在此基础上,进一步分析了该评价方法中的路段交通状态划分,提出了连通度指标以评价城市道路单元的连通性,最后分析了整个路网的连通可靠性。

基于替代路径的路网连通可靠性评价方法研究

首先综述了路网可靠性的发展情况,重点阐述了传统连通可靠性的算法及其特点。传统连通可靠性算法考虑路段仅为0/1两种状态,即路段连通或者中断,不考虑网络交通流状态对出行连通质量的影响,不适用于路段密集的城市路网。在此基础上,提出了替代路径的连通可靠性算法,假设城市路网出行中,当初选路径被破坏或不可选择时,替代路径的出行费用与初始路径出行费用差距越小,则出行的连通可靠性越高,出行服务质量越高。最后,提出了基于替代路径出行费用的连通可靠性评价数学模型,并进行了一个示范案例的应用。

基于联系数的配电系统可靠性不确定性评估

介绍了联系数的概念及其运算准则,在结合联系数运算和配电系统可靠性评估网络等值法的基础上,提出基于联系数的配电系统可靠性不确定性评估新方法。该方法用联系数表示原始参数和可靠性指标,通过联系数运算处理原始参数的不确定性,计算出具有确定项与不确定项的可靠性联系数指标。该方法与常规的可靠性评估方法相比,可反映各原始参数不确定性对可靠性指标的影响及不确定性情况,能更好地描述系统可靠性的真实程度;与区间分析法和未确知数法相比,该方法包含了前2种方法的所有特点,提供的信息量更大,更适合实际应用。算例表明了该方法的合理性和有效性。

多状态串并联系统工作性能及其状态概率分析

多状态串并联系统的性能和状态取决于其组件间的结构形式及组件不同状态的组合,为对其可靠性进行有效的评估,基于多状态系统理论和概率论提出了一种多状态串并联系统状态及工作性能的定量分析方法.分别建立了多状态串联系统、并联系统和串并联系统在不同状态下的等同集,依据其性能水平对等同集进行划分,在此基础上建立了各状态下的平均加权性能水平和状态概率的计算模型,并给出了多状态串并联系统平均性能的计算方法.构建了基于系统性能与状态分析的评估与维修决策框架.以全悬挂转炉倾动装置二级减速机多状态串并联系统的工作性能分析为例,对建立的分析模型的有效性和可行性进行了验证.

基于模糊算法的智能变电站继电保护可靠性评估

为了提高智能变电站继电保护可靠性评估的可信度,在传统继电保护可靠性研究基础上,针对智能变电站继电保护系统,建立了由继电保护设备、通信及人员3个子系统组成的多状态空间图.对每个子系统用不同的可靠性评估方法进行建模,并分析各个子系统对保护系统的影响,用经过模糊化处理后的马尔科夫状态空间模型,求解保护系统在不同配置结构及不同网络结构模式下的综合可用度.实际算例计算结果验证了所建模型及算法的有效性及合理性,为智能变电站保护系统可靠性评估提供可靠依据.

随机交通网络连通可靠度改进算法

连通可靠度作为网络可靠性的基础指标是指导交通事故预防、灾后重建和日常维护等活动的重要理论,但其计算是经典的NP难问题.为了提高大规模网络应用的求解精度和效率,提出了基于k-最短路径和状态排序的改进算法——Target_Order算法,集中考察影响网络连通性的关键节点及其状态,有效减少了无关网络连通性的节点组合产生的冗余网络状态,大幅降低了计算复杂度.最后,以成都规划年地铁网为例,通过与传统算法(ORDER算法)比较,分析了算法关键参数的影响,验证了改进算法在精度与效率方面的显著优势.研究结果同样适用于其他随机交通网络的连通可靠度计算与统计.

失效相关的道路网络系统连通可靠度向量

应用可靠度向量分析方法,研究了具有中介状态的失效相关的城市道路网络系统的连通可靠性.把具有"安全—中介—失效"3种运营状态的单元或系统转化为"安全—非安全"和"非失效—失效"两种工作状态模式来求解路网安全概率和失效概率,从而计算出中介概率.通过实例研究了节点具有可靠度向量的分析方法,又分析了失效相关系数对系统的影响.发现相关失效对道路网系统的可靠度向量影响很大,要提高可靠度的话必须尽可能的降低相关程度,就需要尽量降低破坏事件对周边影响的扩大,减少受影响路径单元个数.该方法能够全面描述道路网运营状态,并且考虑了单元相关性,符合实际,具有一定的理论和应用价值.

交通运载道路拥堵状况判断优化方法研究

研究道路不同时段的拥堵状况分析问题。不同时段的交通路段的车流状况不同,当前的拥堵判断模型需要对不同时段的车流进行约束,为了满足车流约束特性,需要运用多个约束状态表述这种路段车流量负载变化的非线性,模型假设道路可靠度只有工作和失效两种状态,忽略了不同时段道路负载的随机突变状态对连通可靠度的影响,给动态变化的拥堵计算带来了限制,造成计算结果出现偏差。提出了一种交通运载道路拥堵判断模型。在计算负载的过程中,对负载目标引入一种生成树的约束方法,形成一种有关联的约束关系,利用粒子群优化方法,对交通运载道路中的流量参数进行计算,保证计算结果的最优。实验结果表明,利用改进算法进行交通运载道路拥堵状况判断,计算的准确性高于传统算法。

基于联系数的输电系统可靠性评估

传统输电系统可靠性评估将可靠性数据作为确切值进行评估,但是由于客观条件的影响,部分可靠性数据是不确定的,这必然会导致评估不准确。在联系数理论和输电系统可靠性评估的基础上,提出了输电系统可靠性评估的新方法。该方法用联系数表示可靠性参数,通过联系数运算处理具有不确定性的可靠性参数,计算出具有确定项与不确定项的可靠性联系数指标。该方法可反映各原始参数不确定对可靠性指标的影响,能更好地评估系统可靠性的真实程度。通过分析IEEE-RBTS和IEEE-RTS79两个算例,表明了该方法的合理性和有效性。

大型复杂系统多态可靠性快速评估算法

开展装备系统可靠性评估工作,对于发挥装备固有性能、提升装备使用效能、降低装备管控风险,具有重要工程应用价值。针对大型装备复杂系统,通过构建面向不同耦合结构的极限序列核和极限可靠度逼近函数,探索了一类计算资源要求低,计算便捷,且逼近精度满足工程需要的多状态可靠性建模、分析与快速评估方法。案例研究表明:算法突破了装备复杂系统大维度可靠性解算技术瓶颈,提升了可靠性评估效率,且评估与风险预报效果好;算法丰富了装备复杂系统多状态可靠性建模、分析与评估体系,可为可靠性工程的设计、使用与管理人员,提供前沿理论储备和工程技术借鉴。

基于特征熵权与样本加权的大跨桥梁多车道交通荷载聚类模型

为满足交通流荷载作用下大跨桥梁结构评估的需要,研究了基于荷载参数特征的交通流状态划分方法。首先,基于实测交通流数据,按照车道属性统计分析得到交通流的单位小时特征参数样本,选择单位小时内车型比例、车头间距及交通流速度作为交通流状态划分的参考特征;其次,改进经典k-means聚类算法以增强其对高维、复杂交通流荷载分类的鲁棒性,即通过引入特征熵值来表征各特征参数对聚类效果的重要性,同时计算样本点与周围样本点的接近程度来赋予样本点权值,以削弱样本离散性对聚类质量的不利影响;最后,通过聚类算法得到11种具有不同参数特征的交通流荷载,分析了其作用下某大跨斜拉桥拉索应力响应及造成的疲劳损伤。结果表明:改进算法的聚类质量指标比原始k-means算法提高了40%以上,对交通流状态划分具有良好的适用性;通过算法得到的不同类别的交通流荷载的特征参数差异性明显,其占有率也大不相同,同一类别的交通流荷载各样本特征参数聚拢效果良好;同车道内不同类别的交通流荷载的拉索等效应力差别较大,其变异系数均在0.2以上,尤其在考虑了不同交通流荷载模型的占有率后,这种差异性进一步增大。上述结果表明该交通流荷载聚类与模拟方法是有效、准确的,对相关大跨桥梁结构安全及耐久性评估有一定的参考价值。

基于动态行程时间可靠性的单车辆路径选择算法研究

为了提高出行者的路径选择效率,从微观层面对随机动态路网条件下的单车辆路径选择问题进行深入研究。随机动态路网条件下,作为车辆路径构成单元的路段,不同时刻车辆在其上的行程时间具有明显的动态变化特征,若使用传统的最短路算法进行车辆路径选择,将某一时点的路段行程时间作为路段权值不能反映路段行程时间动态变化产生的影响,车辆路径选择结果容易造成误判。为解决此问题,按照集散波理论对于路段车辆运行状态的划分方式,首先以路段下游信号转换时刻目标车辆与排队车流队尾的相对位置关系为切入点,对路段行程时间进行分状态分类随机动态预测,然后建立对应可接受水平下的路段行程时间可靠性计算模型,最终分别针对简单网络和复杂网络的单车辆路径选择问题提出使用行程时间可靠性作为关键控制变量的三阶段车辆路径选择模型和权值异化的Dijkstra车辆路径选择算法。通过案例及对比分析表明,在出行者面临的简单网络中使用行程时间可靠性进行车辆路径选择可纠正仅仅按照单一行程时间进行车辆路径选择造成的选择误判,在复杂网络中使用行程时间可靠性作为路段权值异化的Dijkstra算法可迅速求出最可靠路径,有效解决了随机动态路网环境下的单车辆路径选择问题,是对路径选择问题研究的深入拓展。