双种群混合遗传算法求解航空复合材料柔性调度问题

考虑航空复合材料柔性车间调度中的运输约束,以最小化完工时间为目标,建立调度模型,提出一种改进的双种群混合遗传算法进行求解。根据问题特点,基于工序排序、机器选择和运输约束3个子问题,设计三层实数编码以及对应解码方案。采用混合初始化提高种群质量,进化过程中采用交叉算子执行全局搜索,为双种群设计基于机器负载平衡和变邻域的局部搜索,提高全局和局部搜索能力。与对比算法相比10个测试算例中BPRD指标取得9个最优,APRD指标全部取得最优,t检验显著性有明显差异,验证算法的优越性。将算法应用于航空复合材料车间中,实现实际生产的调度,验证算法的可行性。

考虑Pareto最优的列车运行图与维修天窗协调优化

列车运行图与维修天窗之间的冲突始终无法避免,且维修天窗开设时间的长短显著影响列车总运行时间。针对此问题,综合考虑维修天窗对列车运行造成的限速约束、车站到发线数量约束等,建立列车总运行时间最小,以及维修天窗实际开设时长与理想时长总偏差最小的双目标混合整数规划模型;对困难约束设置中间辅助变量将模型线性化以提高求解效率,并设计约束转换算法求解双目标模型的Pareto最优;微观化处理铁路线,将站内资源和站间资源细化为一系列行车资源单元,得到更加符合实际旅客运输需求的运行图。以某地区铁路线夜间开行列车及维修天窗开设计划为研究背景,调用商业软件求解双目标函数模型的Pareto最优,并对双目标模型的最小支配解和最优支配解进行对比分析;针对最优支配解下的列车进入、离开行车资源单元的时间、停站作业时间及维修天窗的开始时间及开设时长,绘制列车运行图。求解结果表明:模型在满足维修天窗最小开设时长的同时,能够兼顾列车运行总时间最小和维修天窗开设时长更充裕。基于最优支配解绘制的列车运行图表明:微观路网下的列车运行时刻表优化结果更符合实际旅客运输生产作业需要。研究结果可为铁路运营管理部门进一步优化列车运行图编制与维修天窗开设提供参考。

基于改进生物迁徙算法的双资源柔性作业车间节能调度问题

节能调度是面向绿色制造的车间调度问题,已成为制造领域的研究热点。针对具有机器和工人双资源约束的柔性作业车间,综合考虑工人学习效应和工件运输时间的影响,以最小化车间能耗为目标,提出一种改进的生物迁徙算法(MBMA)。该算法采用基于工件-机器-工人的三段式编码方法表示调度解,并设计了一种种群初始化方法,以改善初始调度解的质量。考虑到基本生物迁徙算法无法直接应用于离散车间调度问题,提出一种基于交叉操作的离散迁徙算子,使算法能够直接在离散调度空间内进行搜索。此外,在迁徙算子中引入转换概率动态调整策略,以平衡算法探索与开发能力,另外增加了一种记忆池机制,避免算法过早收敛。对于个体更新算子,设计了一种局部搜索算法嵌入其中,以增强算法局部搜索能力。大量实验结果表明,MBMA算法的计算结果优于其他算法。

关于打通铁路网运输能力堵点对策探究

国铁企业落实党中央部署要求并加快推进铁路货运市场化改革,采取有效措施尽快打通铁路网运输能力堵点,有效降低物流成本。通过分析路网总体规模、旅客运输供给能力、货物运输保障能力等铁路网运输能力现状,剖析铁路网运输能力堵点及成因。在此基础上,提出加强铁路网运输能力经验借鉴,探析打通铁路网运输能力堵点对策,即:畅通普速干线通道,加强煤运通道能力保障,强化中欧班列通道能力,完善港口铁路通过能力,增强西部陆海新通道线路能力,完善枢纽点线配套能力,强化铁路货运设施设备卸车能力等方面,在助力降低全社会物流成本中发挥“火车头”的重要作用。

城市交通碳排放优化模型构建及其对大气污染的治理作用研究

构建了城市交通碳排放优化模型,测试优化效果以及对大气污染的治理作用。以X市为例,选取相关交通参数,求解最优城市交通出行结构的碳排放优化模型,为模型制定一系列约束条件,以实现最优的碳排放优化效果。通过linprog函数的调用求解了模型,获取数据后计算优化效果。优化后公共交通方式占据主导地位,交通结构得到改善。月平均拥堵时长大幅下降,各区域均得到降低。二氧化碳等污染物日平均浓度也得到降低,其中二氧化碳降低了200 mg/m^(3)以上。该模型具有显著的碳排放优化效果以及对大气污染的治理作用。

考虑生态限制的内河港口岸线等级评价研究

为明晰港口岸线的优劣情况,给港口开发及整合提供参考,提出了一种考虑生态限制条件的港口岸线等级评价方法。首先,选取自然条件、社会经济、交通发展等3个方面的12个指标,借助物元可拓模型进行港口岸线资源等级初评。然后,以生态限制条件为减分因素对初评结果进行修正,得出岸线等级可划分为4类:一级规划岸线、二级规划岸线、三级规划岸线、四级规划岸线。其中,一级规划岸线最适宜建设深水港,二级规划岸线适宜建港,三级规划岸线和四级规划岸线不宜建港。最后,基于长江重庆段五段不同岸线的数据进行案例分析,分析结果表明:评价结果与实际情况基本一致;改进的等级评价指标、定性定量相结合的方法能够提高评价结果的准确性;将生态因素作为限制条件从综合评价中独立出来进行等级结果修正能够有效避免岸线开发利用时侵占生态资源。

基于多目标进化的超限超重货物运输专列路径优化方法

针对超限超重货物运输专列路径优化问题,引入限界改造和桥梁加固要素,以铁路运能损失、运输时间和运输费用的最小化为优化目标,构建铁路超限超重货物运输专列路径优化模型;考虑专列同时运送多件超限超重货物的特点,设计货物综合投影算法,并以Pareto支配关系框架下的NSGA-Ⅱ多目标进化算法为基础,结合基于移动不可行解的自适应惩罚函数的约束处理技术及超限超重货物运输专列开行特征,提出一种基于多目标进化的铁路超限超重货物运输专列路径优化算法。实例分析结果表明:该方法能高效合理地处理路径优化任务中的多个目标;与常用的3种约束多目标算法相比,设计的优化算法能使计算耗时降低0.24%~29.94%、超体积指标值提高4.25%~13.11%,并得到一组收敛性和多样性更好的相对最优方案。该方法克服了传统专列路径优化中单纯依靠经验或从备选方案中择优的弊端,可为铁路超限超重货物运输专列路径决策提供技术支持。

不确定需求下铁路集装箱班列开行方案与定价联合优化

铁路集装箱班列开行方案与运价是影响铁路集装箱运输企业盈利的两个关键因素,且这二者相互联系、相互影响,对其进行联合优化可以提升铁路集装箱运输的市场竞争力。以最大化铁路集装箱运输预期利润为目标,构建联合优化班列开行方案与定价的随机混合整数非线性规划(SMINP)模型。此模型以二项Logit模型描述托运人在铁路集装箱运输与公路集装箱运输之间的运输方式选择行为,在集装箱总运输需求概率分布形式、一阶矩与二阶矩均不确定的情形下,基于分布鲁棒优化方法将此SMINP模型转化为其确定性等价类,根据转化后模型特点进一步利用增量分段线性化以及McCormick包络法对模型线性化,使其可通过调用Gurobi求解器高效求解。以大朗至大红门铁路集装箱运输线路进行算例分析,在线路通过能力与运价可变动范围等信息已知的前提下,求得最优集装箱班列开行方案与运价。算例结果表明本文所提方法能够提升铁路集装箱运输效率与收益。

陕煤外运铁路能力提升对策探讨

陕西省是我国煤炭生产的重要基地之一,其铁路煤炭外运能力和效率对全国能源供应和经济发展的稳定具有重要影响。在阐述陕西省煤炭生产现状的基础上,分析了其主要特征,包括生产总量增长空间有限、新增产能主要集中在榆林地区、煤炭就地转化比例将进一步提高、小型煤矿逐渐退出等,并结合陕煤铁路外运需求、运输线路分布以及能力限制因素,进而提出陕煤外运铁路能力提升对策,即:加快推进陕北铁路路网能力提升、完善集疏运体系建设、优化铁路运输组织、加强通道互联互通等发展对策,为进一步提升陕西省作为煤炭压舱石的地位,提高陕煤铁路外运能力提供有力支撑。

TACS车载设备复杂运营场景分阶段组合测试方法

基于车车通信的TACS(Train Autonomous Control System)列车运行系统通过深度融合车载控制系统和信号系统来实现线路资源管理、列车定位及追踪运行等各项关键功能,对可靠性和安全性的要求严格。针对TACS系统在复杂场景下的车载设备测试存在输入空间组合爆炸、测试用例冗余甚至无效等问题,提出一种车载设备分阶段组合测试方法。首先,以TACS车载设备自动折返场景为研究对象,依据相关规范文件分析其功能需求,提出测试阶段的划分原则与方法,辨识各个阶段下的测试参数、取值及约束,建立各阶段测试模型。其次,提出一种基于测试需求分阶段优化覆盖的组合测试用例生成算法,通过计算各阶段下的测试需求,采用基于贪婪覆盖策略的算法,结合Z3约束求解器,动态生成组合测试用例,实现约束异构影响下的测试需求全覆盖。最后,得到满足约束条件和覆盖强度的车载设备测试用例集。研究结果表明:该方法能够生成满足约束及覆盖率的测试用例集,有效减少了同一场景下模型间67.75%的冗余覆盖;与主流测试工具进行对比,该方法在覆盖强度为2时减少约50%的冗余测试用例,在覆盖强度为3时减少约36%的冗余测试用例。研究成果通过提高测试用例集的精简性,有效地降低了测试成本,为TACS车载设备测试用例的生成提供了参考。

油田集输系统能耗优化方法研究

为降低油田集输系统的总体能耗,在考虑站点约束、水力约束、热力约束和流程约束的前提下,以总运行费用成本最少的目标函数,以现场实际工况为决策变量,通过不断更新粒子群的位置和速度信息,对决策变量进行了求解。结果表明,当水滴最小分割粒径小于310μm,油滴最小分割粒径小于144μm时,可满足采出液预分离的要求,由此确定站内三相分离器的操作温度;通过沉降实验确定沉降罐的进口温度范围为40~50℃;系统动力消耗有所上升、热力消耗有所下降,冬季的节能效果最佳,日运行费用从15630元降至14016元,全年可节约运行费用51387元。

突发事件下的空地联运协同调度问题综述

突发性灾害事件背景下,充分发挥地面和航空运输领域各自的优势,建立空地联运协同调度应急救援体系,可以提升应急救援工作的质量和效率。对空地联运协同调度问题的研究现状进行系统梳理,探讨与协同调度相关的优化目标、物资分配、时间窗约束以及求解算法等关键问题,并展望空地联运协同调度研究趋势,对应急调度的研究具有重要意义。

考虑交通网络不确定性及SESS与MESS空间配合的分布式储能防灾应急规划

为在大规模停电后提供紧急电力支持,提出一种考虑交通网络不确定性及固定储能系统(SESS)和移动储能系统(MESS)空间配合的分布式储能(DES)防灾应急规划方法。基于正态分布区间数,建立通行时间不确定的MESS调度交通网络模型,提出考虑SESS与MESS空间配合效应的联合应急供电策略。采用机会约束描述交通网络不确定性,构建考虑供电可靠性最优的DES选址定容模型。将机会约束转换为确定性等价类,针对DES防灾应急系统多个供电可靠性衡量指标间的冗余问题,提出基于规格化法平面约束法的多目标优化求解方法。采用改进的IEEE 30节点系统及交通网络进行验证,结果表明所提方法能够实现多区域最优配置,验证了SESS与MESS的空间配合效应,并反映了交通网络不确定性对规划结果的影响。

散装物料运输车辆货箱密闭技术研究

基于交通运输扬尘污染治理需要,梳理散装物料密闭运输管理要求,分析散装物料运输车辆货箱密闭技术,研究实际应用中技术、质量、标准、监管、政策等方面的制约性问题,提出技术研发、推广政策、建立信息化监管体系等发展对策建议,以利于运输车辆扬尘污染治理长效化,以及绿色交通的发展。

带服务时间窗的绿色多式联运路径和速度多目标优化

在货物运输中,除考虑传统的成本目标外,最小化其对环境的影响具有重要的意义。本文研究了一类新的带服务时间窗的绿色公海多式联运多目标优化问题,旨在多式联运网络中决策货物运输路径和速度以满足货物运输需求,目的是同时最小化货物运输总成本和碳排放总量,并建立该问题的多目标混合整数非线性规划模型。为有效求解该问题,将上述非线性模型转化为线性模型,并提出了一种基于ε-约束法和模糊逻辑相结合的算法。最后以我国典型的绿色多式联运问题为例对模型和算法的有效性进行验证。计算结果表明,所提出的模型和算法能够有效求解所提出的带服务时间窗的绿色多式联运多目标优化问题,为决策者在进行绿色多式联运的路径和速度决策时提供参考。

财政紧约下Ⅱ型小城市公交都市建设策略探讨

Ⅱ型小城市在我国城镇化进程中发挥着重要的生力军和基础性作用,同时也面临着人口规模小、财政紧约和基础设施不完善等多重挑战,公共交通发展举步维艰。在资金受限条件下,探讨Ⅱ型小城市如何制定有效的公交都市建设策略,以实现可持续发展和提高市民出行品质。通过对Ⅱ型小城市公交都市建设现状和面临的挑战进行分析,提出了一系列切实可行的策略,包括以运营为导向优化资源配置、引入多元化的融资渠道以及动态评估响应和公众参与等。研究结果旨在为决策者提供理论依据和实践指导,促进Ⅱ型小城市公交系统的优化升级。

考虑库存与中断的双目标多式联运优化研究

跨境电商借助海外仓提高了物流时效,但面临库存管理与多式联运的问题以及道路中断风险。本文以拥有海外仓与自建物流的B2B跨境电商为研究对象,以最小化成本与最大化顾客满意度为目标,建立考虑库存与道路中断的多式联运鲁棒优化模型。针对中小规模算例在8-约束的基础上进行改进:通过性质求8的下界,规避不可行路径以及利用改进的标号法求解子问题,得到帕累托前沿;针对大规模算例在8-约束的基础上设计了CRASP-SA的混合启发式算法。不同规模的算例测试结果表明算法具有有效性。通过灵敏度分析得到管理启示:海外仓可以在减少总成本的同时缩小等待时间;企业需针对不同需求量在库存成本与运输成本之间进行平衡,以制定合理的安全库存与补货量。

改进NSGA-Ⅱ算法求解考虑运输约束的柔性作业车间节能调度问题

传统柔性作业车间调度通常忽略工件在机器间的运输时间和能耗,针对该问题建立了考虑运输约束与节能的柔性作业车间调度模型,并提出了改进的NSGA-Ⅱ算法求解该模型。首先,在柔性作业车间调度数学模型中设立最大完工时间、总延期、设备总负载、车间总能耗4个目标,并根据运输约束实现了调度模型矩阵编码、解码、交叉与变异,基于子代向最优解学习机制改进NSGA-Ⅱ算法迭代过程中易陷入局部最优解问题。最后,在考虑车间机器之间运输约束的前提下结合Kacem、Brandimarte算例对调度模型进行可行性分析,结果表明该模型与算法求解效率高,能有效解决车间运输约束导致的调度方案与实际加工偏差问题。

震后多时段应急物资联合配送路径优化研究

为了解决地震灾害发生后由于应急物资转运不及时所带来的人员伤亡及财产损失等问题,提出一种考虑时段划分的混合算法。首先,依据震中方位等确定受灾点及其物资需求;其次,按照灾区内的道路损毁约束条件等确定受灾点需求的配送方式;再次,根据道路损毁及恢复情况将震后“黄金72小时”划分为多个时段、多种配送方式联合的配送方案;最后,选取“四川泸定9·5地震”为背景进行算例仿真。结果表明,相较于传统遗传算法,混合算法的总配送成本降低了9.53%,配送总时间减少了7.03%;在考虑多时段情景下整体方案配送总时间比不考虑时段情景时减少6.33%,在配送总成本上降低18.9%。震后划分时段进行联合配送的方式能够有效解决受灾区域内的应急需求问题,提高应急物资配送效率。

大型装备航空运输装载规划优化方法

以运输机使用架次最少为优化目标,以运输机装载总重限制、空间限制、重心平衡和分区载重限制为约束条件,建立多台大型装备装载方案优化模型.采用随机搜索算法获得初始可行解,采用禁忌搜索算法得到最优解.以15台具备航空适应性的大型装备空运装载优化问题为例进行计算,结果表明:在满足运输机装载总重限制、空间限制、重心平衡和分区载重限制等4项约束基础上,运输机空间利用率平均83.8%,载重利用率平均66.8%,均达到较高水平.主要创新点:一是提出了一种解决大型装备在运输机货舱内跨分区装载优化问题的方法;二是将所有待装载大型装备按照要求排序成待装载装备序列,以构造可行解;三是采用运输机货舱总长度与总载重量约束作为分割装备序列的依据.