基于强化学习的自动化物料运输系统调度策略

为提高自动化物料运输系统生产运输效率,根据晶圆厂的混合式布局建立轨道的图网络模型,提出一种基于强化学习的动态调度策略。将调度过程划分为运输任务指派与运输路径规划两个阶段。任务指派使用基于实时交通信息的匈牙利算法求解。将运输路径规划问题表述为路径决策问题,使用基于离线策略的Q-Learning算法与玻尔兹曼探索策略构建的强化模型来求解路径决策问题。实验结果表明,所提方法可以有效提高自动化物料运输系统运输效率。

城市轨道交通网络跨线列车开行方案优化模型研究

通过开行跨线列车减少乘客换乘次数可有效提升城市轨道交通运输服务水平,本文结合线网客流特征提出跨线方案备选方法,构建跨线列车开行方案优化模型。首先,根据研制的出行路径推算系统分析线网全日各类客流量及比例,确定线网跨线列车的跨线次数,获得备选跨线长交路集;其次,以乘客换乘次数最小化为目标构建满足运营基本条件和跨线能力约束的跨线列车开行方案模型,并嵌套基于发车频率客流分配的改进遗传算法求解,获得本线交路和跨线交路的开行频率;最后,以某城市轨道交通线网为例,研究跨线列车开行方案的优化效果。结果表明:在换乘站开行跨线长交路,全网换乘乘客总换乘次数减少了2.02%~5.97%,降低乘客换乘时间和线网换乘系数,同时直达客流增加了1.58%~4.58%;跨线长交路在衔接线路上承担小交路以补充断面运力,减少本线交路列车的开行频率,可减少线网的上线列车总数和列车正线走行公里数;此外,当换乘站的换乘客流量较高时,跨线长交路因衔接线路上本线交路列车开行频率较高而无法实施,且随着跨线交路开行频率接近跨线能力上限,运营服务水平的提升效果呈逐渐降低趋势。

时空行为视角下上海市早高峰拥堵的形成模式与规划应对

从时空行为视角溯源导致拥堵的出行原因,有助于理解拥堵形成的时空全过程。以上海市早高峰期间常发拥堵路段与机动车出行为研究对象,使用手机信令数据与交通态势数据进行交通流分配,还原出行的时空轨迹,从空间、时间、行为3个维度刻画早高峰拥堵形成的总体特征,解析具体路段的拥堵形成模式。发现拥堵的主要来源是沿内环、中环连片的居住密集区,去向主要集中在内环内的就业集中区;道路拥堵模式可归纳为“时空集中型”“出发集中型”“到达集中型”“时空分散型”4种主要类型;进而结合时空行为规划理论框架提出针对性的缓堵策略。从时空全过程视角认识道路拥堵的形成原因,可以为精细化的拥堵治理提供参考。

客运专线旅客列车开行方案的客流分配方法

为了制定合理的列车开行方案,从旅客的出行需求及满意度出发,分析了影响客流分配的主要因素;根据开行方案中列车的运行区段及列车停站情况,构造了列车的运行网络;结合旅客的出行心理,给出了将旅客出行成本折算成旅客满意度的方法.在此基础上,建立了确定客流分配的多目标线性规划模型,模型体现了旅客对列车选择的主动性.通过研究影响客流分配的相关因素,给出了路网客流的合理分配方法.

交通分配的粒子群优化算法

为了方便合理地分配交通量,提出了交通量多路径分配的粒子群优化算法。算法的求解方法是在粒子群算法中构造了路径条数维的粒子空间,每维对应一条可行性路线,其值为对应路径所分配的交通量;对粒子进行归一化处理,使交通量守恒,并进行交通量的多路径分配;根据目标函数评价与筛选粒子,直到满足终止条件。实例计算结果表明:利用粒子群算法得到的目标函数值最小,各路段分配的交通量没有超容量现象,模型求解过程具有方向性,对交通分配的网络规模无限制,因此,粒子群优化算法可行、合理。

机场停机位指派模型及算法

为探索中小型机场停机位指派问题有效合理的解决方法,以乘客最小行走距离为优化目标,建立了中小型机场停机位整数规划指派模型,利用改进的启发式算法进行了求解。该算法可以缩小搜索空间,在最坏情况下的计算复杂度是多项式的,优于CPLEX软件的指数级计算复杂度,具有更高的计算效率;与CPLEX结果相比,距离误差仅为5.2%,指派结果令人满意。

基于转向的Logit交通分配算法

为避免交通分配中传统的网络扩展法在处理转向延误时的缺陷,通过分析网络基本要素节点、路段和转向之间的拓扑关系,借鉴Dial算法的基本框架,设计了一个基于转向的Logit交通分配算法。该算法以源点至路段的含转向延误的最短路径长度为依据处理各条路段,正向计算转向权重,反向分配路段流量和转向流量。算法计算结果与Logit路径流量和Dial算法数据相一致,该算法可直接求解既满足Logit路径选择概率又考虑转向延误对交通分配影响的路段流量和转向流量模式,而且Dial算法是其在转向延误为零时的一个特例。

非均衡价格—数量调节交通分配模型

运用经济学非均衡理论，在出行市场背景中研究了传统交通分配问题的特性．在出行行为中引入数量（交通流）信号，提出了比Ｗａｒｄｒｏｐ用户均衡原理更一般的价格—数量调节出行行为原理．并在此基础上建立非均衡价格—数量最优化数学模型．证明了最优化数学模型的一阶最优性条件与价格—数量行为原理等价。

基于VISUM仿真软件的O-D矩阵反推技术

提出了基于VISUM仿真软件的O-D矩阵反推技术,就该技术的核心原理与实施应用给予详细的阐述。该技术运用动态多路径的平衡分配法进行交通分配,充分利用了交通、土地利用和道路网现状调查所获取的各种信息,并以VISUM宏观交通仿真软件为技术基础。

城市轨道交通快慢车开行方案双层规划模型

针对城市轨道交通客流时空分布不均衡特征和乘客长距离出行时效需求,并考虑乘客的换乘行为,提出基于双层规划模型的快慢车开行方案优化方法.上层模型以乘客出行时间和列车周转时间最小为目标,考虑快慢车开行比例、线路通过能力等主要约束,构建多交路条件下的快慢车开行方案优化模型;下层模型通过设计换乘网络刻画乘客换乘行为,构建快慢车方案下的客流分配模型.设计粒子群算法求解所建双层规划模型,以广州地铁14号线为案例,验证本文构建模型的有效性和适用性.

非均衡交通规划初探

传统交通规划以微观经济学瓦尔拉斯均衡原理作为理论基础 ,交通规划是针对市场均衡点进行展开的 ,不涉及非均衡区域 .实际上 ,均衡状态是一种特殊的非均衡 ,在一定的市场条件下才能实现 ,即使实现了 ,也是暂时的 ,它不能代表真实的市场情况 .鉴于运输市场非均衡的普遍存在性 ,本文根据非均衡理论及相关研究成果 ,提出了非均衡交通规划的思想 .通过对市场调控机制的分析 ,研究了运输市场非均衡的存在性 ;利用变分不等式对均衡与非均衡的统一性进行了等价描述 .提出了非均衡交通需求预测的思想 。

最短路—最大流交通分配法

为确定公路网各路段交通量,在最短路交通分配法的基础上,引入了求最短路上最大流的分析技术,提出了最短路上最大流交通分配计算方法。依据对公路网中不同路段初定的技术等级所具备的最大服务交通量和拥挤度的要求,确定出该路段的容许交通量,当路段所分配到的交通量累计达到这一量值时,及时地对路段技术等级进行调整,进而对该路段的路权与容许交通量进行适时的调整。算例表明:该计算方法有效地提高了交通分配过程中有关路权处理的整体质量,较现行的最短路交通分配法和交通容量限制分配法的分配结果更趋合理。

基于服务网络动态配流的直达列车开行方案优化编制方法

将编组站视为服务网络的节点,编组站间可开行的直达去向视为节点间的有向弧(方案弧),并将该直达去向车流的集结时间和旅行时间之和作为方案弧的旅行费用;将服务网络节点进一步分解成入流节点和出流节点,由此区分车站的始发、终到和通过车流;在入流节点与出流节点之间构造1条有向弧(解体弧)供通过车流解体使用,并将车流的解体时间作为解体弧的旅行费用;从而将直达列车开行方案转化为服务网络。以全服务网络车流总旅行费用最小为目标函数,构建服务网络动态配流优化模型。基于动态配流算法求解模型,实现服务网络车流量的平衡。此时服务网络中有车流量的方案弧表示对应编组站间应开行直达列车,从而得到优化直达列车开行方案。以某地区铁路网络为例,验证了方法的可行性和有效性。

静态多路径分配法在公路网规划中的应用

介绍了静态多路径交通分配方法的模型建立和程序设计。并从有效出行路线的确定,最短路权的计算,有效路段的边权及节点点权计算,各路段交通量(简称OD)分配率及分配交通量的计算等方面给出了该模型的算法与程序框图。同时,对该方法在广珠高速公路规划中交通量分配预测的实际应用、软件实现,进行了分析探讨。根据所得结果,表明该方法优于最短路径法,为广珠高速公路的规划建设提供了科学的数据依据。

非合作交通网络中的Braess悖论及其避免

平衡交通流网络中存在一种看似矛盾的Braess悖论现象,即在交通网络中增加一条通路反而会降低网络性能。本文分析了悖论产生的机理,指出Braess悖论的出现是由于非合作网络中Nash平衡点不在Pareto边界上,并通过实例分析说明交通规划时应该尽量避免设计出可能导致Braess悖论发生的路网结构,而对于现有交通网络中存在的Pareto悖论现象,可以通过控制和诱导等策略使交通流的分配达到Pareto最优,从而避免悖论发生。

基于TransCAD的交通需求预测研究

基于地理信息系统,研究使用交通规划软件TransCAD进行交通量预测,TransCAD软件在交通规划中简化并完善了交通需求预测的建模过程,介绍了预测系统的创建和编辑,讨论了在TransCAD中进行交通量预测的模型,并结合实际项目进行交通量预测研究,得到部分路网交通量分配结果,并对基于TransCAD的交通量需求预测方法进行分析,总结项目研究过程中遇到的问题,提出在使用TransCAD软件进行实际项目研究时的建议以及在我国使用TransCAD进行项目研究的不足。

弹性需求的Logit随机共乘用户均衡模型和算法

基于Logit选择模型和弹性需求函数,建立了弹性需求的Logit随机共乘用户均衡模型,并提出了自适应并行投影算法以求解共乘出行交通分配问题,最后通过2个城市交通网络算例验证了模型和算法的有效性。结果表明:弹性需求参数和用户感知离散参数是影响共乘出行的重要因素,出行需求和平均出行时间随着弹性需求参数和用户感知离散参数的增加而降低;所提出算法可求解大规模共乘出行交通分配问题并获得全局最优解。

动态交通分配模型解的非唯一性问题

通过对动态交通分配模型和静态交通分配模型建模过程的比较，详细阐明了产生动态交通分配模型解的非唯一性问题的2个主要原因，即路段费用．流量函数的非单调性和先入先出（FIFO）原则约束条件的非凸性，在此基础上提出了在动态交通分配的路段费用函数中引入路段车辆数或路段密度的方法，建立了既能反映路段拥挤状态又具有单调特性的路段费用模型，从而显著提高了现有模型的求解效率．

基于直线型反λ基本图的交通流分配模型及算法

针对现有交通流分配理论难以处理路段拥挤状态的问题,以直线型反λ交通流量、密度和速度基本关系图为基础,提出了给定路段交通状态下的静态交通流分配新方法。通过分析基本关系图,得到两阶段的路段行程时间函数;通过引入路段交通状态指标量,构建节点流量守恒方程,建立了系统最优和用户均衡交通流分配模型;针对非凸的用户均衡模型,通过线性化目标函数中的非凸项,设计了一种有效的分支定界求解算法。数值算例验证了新模型和算法的有效性;新理论扩展了现有路段行程时间函数过于片面的单调递增特征假设,可有效处理路段拥挤状态,提高现有理论的实用性。

黑龙江省公路网规划的交通量分配

应用经济学和统计学理论,结合交通规划的理论建立数学模型,通过对人口、经济、公路客货运量预测及各节点发生量、吸引量预测和交通量分布预测,按照"四步骤"的方法逐步分析,通过检验、评价,最终实施全区交通量分配。