基于广义优先关系网络的全自动运行系统故障应急处置方案研究

全自动运行系统是未来城市轨道交通的主流发展方向。出于安全和应急响应及时性等因素考虑,目前我国多数全自动运行线路仍在列车运行时安排人员值守,与行车相关的应急预案和现场处置方案仍沿袭传统处置经验,未能结合系统新功能特点建立与之匹配的“无人化”或“少人化”的应急预案体系。文章采用广义优先关系网络,对城市轨道交通运营的一般应急处置流程进行模块化建模和量化处理,为全自动运行系统应急处置方案的构建提供一种建模方法,同时以时效性、决策质量为评价目标,实现对应急处置方案的评价和优化,并以列车运行实际突发故障事件为案例,通过建模、分析、评价和方案优化,验证文章所提出的全自动运行模式下应急处置模式构建方法的合理性。

广义优先关系约束下项目资源均衡的改进蝙蝠算法

针对带有广义优先关系的项目资源均衡问题,设计了一个改进的蝙蝠算法.改进了蝙蝠位置和种群的更新机制,提出了新的进度计划编码,解码和局部改进方法.利用正交试验设计探讨了算法参数设置.基于公开的基准数据集,通过大规模计算实验验证了所提算法的有效性.对于活动数量不超过50个的中小规模项目,所提算法可在1 s内求得接近于最优解的满意解;对于活动数量多达1 000个的大规模项目,求得满意解的时间不超过5 min;当项目截止日期较长时,所提算法优于目前最好的元启发算法.

求解广义优先关系下多技能人员项目调度问题的改进布谷鸟搜索算法

为解决传统的完成—开始时序不能满足描述真实项目调度顺序要求的问题,引入广义优先关系(GPRs)及改进的AON描述任务的时序约束。提出将布谷鸟搜索算法应用于求解广义优先关系下的多技能人力资源项目调度问题(MS-RCPSP/GPRs)中的构想,建立了基于改进布谷鸟搜索算法(ICS)的求解方法,采用Powell局部改进技术和精英保留策略,并给出了算法流程。基于相关案例生成器生成该问题的数据集,实验结果表明ICS是一种求解MS-RCPSP/GPRs的有效方法,对解决实际问题具有重要意义。

集成“能力-时效-决策”的应急处置效果预评估模型

为帮助应急指挥官优化任务调度和资源配置,首先,分析应急处置的基本模式,并定义包括行动目标、行动模块、应急资源、指挥者等基本元素在内的应急处置关系结构模型;其次,利用时效性评估、广义优先关系(GPRs)、C2组织架构(C2OS)等理论,建立能力满足度、时效性、决策质量等单项评估函数;然后,组合得到集成"能力-时效-决策"的应急处置效果预评估模型;最后,结合算例对不同处置方案进行预评估和比较分析,并验证该模型的有效性。结果表明:集成"能力-时效-决策"的评估模型可满足通用的应急处置效果预评估需求;存在诸多途径可以增强应急处置预期效果,包括改良资源配置及赋能效率、优化处置行动及其GPRs结构、完善指挥层级架构等。

开始-开始优先关系的随机网络关键性分析

分析了PERT网络的路径关键性指标、关键活动指标、显著性指标、紧要性指标,提出了度量开始-开始优先关系网络中路径及活动关键性的指标——路径综合关键指标和活动综合关键指标,以及优先关系关键性指标和节点关键性指标,前两个指标的优点是易于项目管理者和实践者的理解、计算量小、计算结果与人们的预期比较一致,而通过后两个指标可降低项目工期被拖延的概率.算例表明该指标优于前人提出的指标.

广义优先关系下隐性时间、隐性时差和伪时差

在广义优先关系下的工序网络中,发现了奇异现象.例如,某些工序的开始时间可早于最早开始时间,在不影响总工期的条件下,某些工序的工期延长量可超过总时差,而某些工序的结束时间可迟于最迟结束时间等.这些现象无法用现有的时间参数值来解释.通过研究奇异现象,揭示了工序的一些隐性特征,提出了隐性时间、隐性时差和伪时差的新概念,并给出了计算方法.在很多情况下(如调整工序的工期时),现有的时间参数值与实际不符,而上述隐性时间、隐性时差和伪时差能准确应用于实际.另外,调整工序的工期是项目调度的重要措施,针对工序的工期在不影响总工期条件下的最大可延长量,发现常识性观点(认为其等于现有总时差)是错误的,并根据隐性时间参数值,给出了正确的算法.

求解广义优先关系下的项目最小费用问题

在项目调度中,求解与费用相关的问题时,需要先求得项目的最小费用,然后以此为起点进行优化,例如时间―费用权衡问题.当工序之间只存在单一优先关系时,各工序只需选用费用最小的工期就能得到项目最小费用.但是当工序之间存在广义优先关系(GPRs)时,各工序若都选用费用最小的工期通常无法满足既定的优先关系,导致项目不可行.针对GPRs下的项目最小费用问题,首先,通过分析GPRs的特点,建立了其数学模型;其次,对该模型进行对偶变换,将其等效转化为特殊的最小费用最大流模型.该模型能够运用现有算法求解,并跟据初始―对偶关系求得GPRs下的项目最小费用.

广义时序下活动多模式与离散型资源均衡优化

传统的均衡算法只是局限于活动单模式,活动间无延迟的完成到开始时序关系以及资源常规配置模式等简单的执行情况,而这些与活动和资源的实际工作模式并不相符.本文在分析了活动与资源实际工作模式的基础上,研究了活动间广义时序关系的类型、活动多模式以及离散型资源非常规配置模式的特点,建立了广义时序关系下的活动间约束关系和资源与时间之间的分布关系,构建了广义时序关系下活动多模式与离散型资源非常规配置的均衡优化模型.通过算例分析及对比分析,验证表明该优化模型具有较好的有效性和实用性.

广义优先关系约束下Max-npv项目调度问题及其遗传算法

以往Max-npv项目调度问题的研究都假定活动之间的关系为单一结束-开始类型,现实中活动之间关系复杂多变,因此,将广义优先关系引入Max-npv项目调度问题中,构建了广义优先关系约束下的Max-npv项目调度模型。针对该优化模型设计了一种双层遗传算法,外层遗传算法负责任务执行模式的优化,内层遗传算法负责任务调度的优化。在内层遗传算法中,采用任务开始时间之差作为新的编码方式,大大简化了交叉变异算子,针对网络图中的环状结构设计了修复算子,确保了编码的有效性。通过一个算例对算法进行了测试,实验结果验证了算法的有效性。

广义优先关系下工序机动时间的隐形消耗

在带有广义优先关系(generalized precedence relations,简称GPRs)的工序网络中,发现了新的奇异现象.传统观念中,如果某工序的机动时间被消耗,则必然发生在以下两种情况中:1)该工序主动消耗自身机动时间;2)由于该工序的前继工序消耗各自的机动时间,导致该工序被动地消耗自身机动时间.然而新发现的奇异现象是,即使脱离上述两种情况,某工序的机动时间也会被消耗.该现象称为工序机动时间的隐性消耗,出现在带有GPRs的工程项目中.在GPRs网络的基础上,研究了该奇异现象的特性,分别针对工序的经典时差和隐性时差,提出了相应的机动时间隐性消耗的量化方法.对于带有GPRs的项目调度问题,工序机动时间隐性消耗的现象会弱化现有的基于机动时间的模型和优化算法,因此,为了进一步提高项目调度的效率和准确性,对该奇异现象的理论研究是不可或缺的.

等效化简带有广义优先关系的时间-费用权衡问题

对于经典的时间-费用权衡问题,工序之间只存在单一时间约束,可用CPM网络表示。但是对于工序之间存在多种时间约束的时间-费用权衡问题,包括最大和最小时间约束(称为广义优先关系,简称GPRs),则只能用GPRs网络表示,比CPM网络复杂许多。首先,论述了带有GPRs的时间-费用权衡问题与经典问题的巨大差别:在GPRs中,(1)缩短某些关键工序的工期能使总工期缩短,但缩短另一些关键工序的工期反而能使总工期延长;(2)缩短或延长工序的工期可能会破坏项目自身的可行性;等。其次,研究了GPRs网络的特性,推导出该网络的路长定理。第三,根据该定理,设计出等效化简带有GPRs的大型时间-费用权衡问题的简单方法,从而大幅减小求解该问题的难度和计算量。最后,通过算例演示了该方法。

资源受限项目调度模型的施工进度管理

综合资源受限项目调度问题的研究和实际建设工程项目施工进度管理的需求,提出广义优先关系下的差分进化人工蜂群算法的资源受限项目调度模型.其中差分进化算法用于处理交叉变异问题,人工蜂群算法用于处理寻优过程的各阶段推进,并以广义优先关系串行调度产生方案获得的总工期作为适应度值确定优先级编码.根据实际工程项目的应用进一步提出由逆向反推计算关键路径、关键任务的资源及历时优化、非关键任务的资源均衡等组成的资源约束进度管理方法.在eclipse环境下用Java语言进行编程,快捷准确地获得进度和资源相关的资源约束进度计划、约束资源分布情况,以及资源与工期的优化方案.

广义优先关系下工序共用时差的计算与应用

工序共用时差和干扰时差能够体现项目中工序间相互影响的规律,是决定实际项目调度难易程度的重要因素。针对在带有广义优先关系(简称GPRs)的项目中尚缺乏对这两类时差的分析计算,从多视角研究GPRs下工序共用时差的量化及特性。首先,分析GPRs下工序共用时差的分布和效用特征,将其细分为工序前、后共用时差和总体共用时差,提出相应计算方法。其次,根据上述各子类型时差的特征、功能和规律,提出"半岛工序"和"孤岛工序"新概念。最后,将工序共用时差应用于GPRs下的资源均衡问题,实现了问题简化,提出提高求解效率的新思路。

广义活动网络ETI支付进度计划问题的研究

优化ETI支付进度安排是消除承包商和业主由于进度安排原因而产生经济纠纷,实现双赢的最有效方法。本文分析了活动间广义时序关系的类型,建立了广义时序关系下活动间的约束关系;在考虑承包商和业主双方联合收益要求的基础上,提出了双方的净现值按同比例减小的折衷原则,构建了广义活动网络在ETI支付方式下的支付进度计划模型;最后通过一个算例进行了分析,验证表明该优化模型具有较好的有效性和实用性。

基于Lagrange松弛求解带有广义优先关系的离散型时间—费用权衡问题解的下界

时间-费用权衡问题(TCTP)是项目调度领域最重要的、用途最广的问题之一。然而,对于各工序具有多个模式,且工序间存在广义优先关系(GPRs)的情况,相应的TCTP目前却没有受到很多重视,该问题称为带有GPRs的离散型TCTP(DTCTP)。DTCTP是NP-hard问题,且工序调度在GPRs下会存在很多奇异现象,有悖于常规理论和方法。因此,启发式方法有必要被用于求解该类型的大规模问题。而为了评估启发式方法的效果,需要得到原问题的解的尽量紧的下界。该文基于Lagrange松弛、分解和对偶,计算出带有GPRs的DTCTP的一个较紧的下界。

带广义紧前约束的资源受限项目计划问题求解

介绍带广义紧前约束资源受限项目计划问题的约束条件和数学模型,对该问题的网络拓扑和时间约束条件进行了分析,对该问题求解的相关定义、定理、预处理过程进行了介绍,提出该问题的蚁群禁忌优化算法。

An Algorithm to Identify Positive Cycles in GPRs

The purpose of this paper is to identify cycles, and in particular positive cycle(s), in an activity network under generalized precedence relations (GPRs). An algorithm is provided to search for such cycle(s). An improved depth-first search is adopted. An efficient arc-oriented representation is used in the algorithm to save on computer storage requirement.

搭接网络中修正异常值的新方法

通过研究最新版《工程网络计划技术规程》(JGJ/T121-2015)中修正单代号搭接网络时间参数的方法,定义了搭接网络中异常值的范围及构建了对应的网络计划,揭示了其修正方法中存在的不足,并在保证网络结构和逻辑关系不变的情况下提出了修正搭接网络中异常值的新方法.首先采用分支定界法研究异常值产生的条件,揭示异常值与间隔时间的关系及修正方法的不足;然后依据影响因素分别建立研究思路并进行对比、分析和改进,提出了新的修正方法使之能够摆脱时间约束的限制;最后采用案例对新旧修正方法进行对比,观察各项指标的变化,验证新方法的科学性与合理性.