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基于列生成算法的不正常航班一体化恢复

航空计算技术 2024年第3期54卷 42-47页

作者：彭自琛董兵郝宽公吴悦刘安全中国民用航空飞行学院四川广汉618000

为解决突发事件引起的航空公司不正常航班恢复问题,在飞机飞行路线恢复问题基础上考虑机组飞行路线恢复,对不正常航班飞机-机组一体化恢复问题进行了研究。以航空公司的航班恢复成本最小为目标,在机场长时间关闭场景下采用更换飞机和机... 详细信息

为解决突发事件引起的航空公司不正常航班恢复问题,在飞机飞行路线恢复问题基础上考虑机组飞行路线恢复,对不正常航班飞机-机组一体化恢复问题进行了研究。以航空公司的航班恢复成本最小为目标,在机场长时间关闭场景下采用更换飞机和机组飞行路线、航班延误和航班取消4种恢复方法的组合,基于资源指派模型构建了飞机-机组一体化恢复模型,使用列生成算法求解。实验结果表明:与直接顺延航班相比,该方法将飞机停场率下降了8.7%,航班取消率下降了11.4%,恢复成本减少了18.7%,证明了一体化恢复方法的有效性。

关键词：突发事件航班恢复一体化恢复资源指派模型列生成算法

基于列生成算法的高速铁路动车组运用调整优化

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交通运输工程与信息学报 2024年

作者：李沁洋彭其渊张永祥李登辉钟庆伟冯涛姚志洪西南交通大学交通运输与物流学院西南交通大学综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室中国民用航空飞行学院空中交通管理学院香港理工大学工商管理学院

为解决高速铁路区间完全中断情况下动车组运用计划实时调整优化问题，本文基于构建的动车组接续网络，采用停运列车、空驶、重联/分解、改变接续以及备用车启用等调整措施，考虑动车组检修、动车所容量以及动车所日终库存状态等实际约... 详细信息

为解决高速铁路区间完全中断情况下动车组运用计划实时调整优化问题，本文基于构建的动车组接续网络，采用停运列车、空驶、重联/分解、改变接续以及备用车启用等调整措施，考虑动车组检修、动车所容量以及动车所日终库存状态等实际约束，以列车停运惩罚、动车组运用计划偏离惩罚、动车所库存偏离惩罚以及动车组运行成本的加权和最小为优化目标，建立基于动车组单元路径的整数线性规划模型，并设计列生成算法求解。在该算法中，主问题为动车组运用调整问题的线性松弛问题，子问题为资源限制最短路问题。主问题采用Gurobi求解，并将对偶信息传递给子问题，子问题使用标签算法寻找最优的动车组单元路径反馈给主问题，重复以上过程直至收敛。最后，选取郑州局集团公司配属动车组运用数据构造切实算例验证所提出方法的有效性，结果表明：所提模型和算法能高效求解不同区间、不同时长中断下的实际案例，且算法能最快在6 s内求解得到所有算例的最优调整方案，满足实时调度需要，可为现场调度员提供辅助决策支持。

关键词：铁路运输动车组运用计划实时调整列生成算法动车组区间完全中断

考虑多车场出退勤的城轨交通乘务任务配对模型及算法

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控制与决策 2024年第7期39卷 2142-2150页

作者：杨静石俊刚张玉清熊立龙杨立兴华东交通大学交通运输工程学院北京交通大学系统科学学院

针对多个出退勤车场的城市轨道交通线路,研究乘务任务配对问题的数学模型和算法,在满足各车场出退勤任务守恒的前提下,尽可能提高整体值乘效率.首先,考虑出退勤约束、轮换约束、用餐约束和工作量约束,构建任务段衔接网络有向图,并设计... 详细信息

针对多个出退勤车场的城市轨道交通线路,研究乘务任务配对问题的数学模型和算法,在满足各车场出退勤任务守恒的前提下,尽可能提高整体值乘效率.首先,考虑出退勤约束、轮换约束、用餐约束和工作量约束,构建任务段衔接网络有向图,并设计广度搜索算法搜寻满足各班种要求的候选任务池.然后,在此基础上,以乘务总值乘费用最小为目标,构建乘务任务配对问题的集覆盖模型.接着,为了提高大规模问题的求解效率,设计基于列生成思想的启发式求解算法.最后,以南昌地铁1号线为例,通过实例验证发现:所提出方法能够合理安排早班和夜班任务的出、回场方式,很好地满足了各车场夜、早任务守恒需求;相对于现行方案,有效减少了两个乘务任务,且任务段平均衔接时间减少了1分17秒;所提出模型和算法能够满足多车场出退勤需求,且保证了值乘效率,能够为实际运营提供决策支持.

关键词：城市轨道交通乘务任务配对多车场出退勤集覆盖模型列生成算法

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基于列生成算法的鲁棒电动车路径问题

计算机集成制造系统 2023年第7期29卷 2427-2439页

作者：胡剑鹏罗霞甘易玄西南交通大学交通运输与物流学院四川成都611756 西南交通大学综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室四川成都611756

为解决旅行时间不确定和柔性时间窗下的电动车车辆路径问题,建立了以配送成本最小为目标的混合整数规划模型。引入虚拟节点把电动车的车辆路径问题转化为网络模型,利用列生成方法进行求解,将模型转化为基于路径的主问题和有限资源约束... 详细信息

为解决旅行时间不确定和柔性时间窗下的电动车车辆路径问题,建立了以配送成本最小为目标的混合整数规划模型。引入虚拟节点把电动车的车辆路径问题转化为网络模型,利用列生成方法进行求解,将模型转化为基于路径的主问题和有限资源约束条件下求解最短路径的子问题,并构建了基于蒙特卡洛仿真方法的鲁棒模型。针对子问题设计了改进Bellman-Ford算法,引入了路径扩充机制加速模型求解速度获得模型近似解,并结合动态路径查找算法获得最优解。最后,对多组算例进行计算,结果表明:所提出算法可以在保证结果精度的同时提高问题的求解速率;时间窗约束对配送成本影响最为显著;鲁棒情形和确定情形下配送成本受续航里程约束、汽车载重约束和时间窗约束影响的变化规律具有一致性。

关键词：公路运输电动汽车旅行时间不确定性列生成算法最短路径整数规划

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混合泊位分配与专用泊位租赁的联合优化研究

交通运输系统工程与信息 2024年第1期24卷 262-271页

作者：郑建风王鑫珏刘惠斌大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026

针对港口同时存在普通泊位与专用泊位的现象,以及班轮公司难以制定合理专用泊位租赁策略的问题,本文提出混合泊位分配问题,并研究与专用泊位租赁的联合优化。以船舶运营成本、货物装卸成本和班轮公司租赁专用泊位成本最小化为目标,建立... 详细信息

针对港口同时存在普通泊位与专用泊位的现象,以及班轮公司难以制定合理专用泊位租赁策略的问题,本文提出混合泊位分配问题,并研究与专用泊位租赁的联合优化。以船舶运营成本、货物装卸成本和班轮公司租赁专用泊位成本最小化为目标,建立混合整数规划模型。为方便求解大规模问题,将模型转化为使用两组决策变量分别表示靠泊计划与泊位租赁策略的集划分模型,并设计考虑枚举的列生成算法求解模型。最后,以4家班轮公司在三大港口的船舶数据为基础进行算例测试与灵敏度分析。数值结果表明:本文构建的联合优化模型相较于传统泊位分配问题模型可分别降低28.38%的运营成本和26.25%的总成本;本文设计的算法能够在较短时间内求解300艘船的大规模问题,且相较于传统列生成算法有81.86%的计算速度提升;同时为港口与航运公司协调专用泊位出租价格、制定租赁策略提供建议。

关键词：水路运输泊位分配问题混合整数规划专用泊位列生成算法

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多块排样方式的二维板材下料优化模型与算法

运筹与管理 2024年第4期33卷 56-62页

作者：潘卫平樊治平黄敏计明军大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026 东北大学工商管理学院辽宁沈阳110169 东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819

针对矩形件二维板材剪切下料问题,提出一种多块排样方式的二维板材下料优化模型与求解算法。为了均衡考虑排样方式的计算复杂度和板材利用率,将多块排样方式的块数定为八块。通过3次一分为二剪切操作将板材分割成八个矩形块,并将每个块... 详细信息

针对矩形件二维板材剪切下料问题,提出一种多块排样方式的二维板材下料优化模型与求解算法。为了均衡考虑排样方式的计算复杂度和板材利用率,将多块排样方式的块数定为八块。通过3次一分为二剪切操作将板材分割成八个矩形块,并将每个块剪切成方向相同的同种矩形件。构造八块排样的优化模型及算法是按照排样价值最大原则来确定所有可能尺寸的块中矩形件的最优布局和板材的最优八块划分。提出的列生成算法迭代调用上述八块排样算法生成一系列下料方案,选择耗费板材最少的一个下料方案作为最终解。通过采用文献基准例题和实际生产实例验证了本文算法,实验结果表明:八块排样算法的排样价值高于3种文献排样算法,并且,八块排样方式的下料算法板材利用率高于已有文献给出的下料算法。本文给出算法计算时间可满足实际应用需要。

关键词：二维板材下料矩形件八块排样方式列生成算法板材利用率

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考虑自动编组的混合公交系统行车计划优化

系统工程理论与实践 2024年

作者：赵小梅周绪成刘云栋谢东繁北京交通大学系统科学学院

为解决可编组自动驾驶公交和传统电动公交混合运营下的行车计划问题，本文考虑二者的功能和成本差异，结合跨线调度和分段充电策略构建混合公交系统行车计划优化模型. 模型以两类公交的运行成本，空驶成本，购置成本以及充电成本最... 详细信息

为解决可编组自动驾驶公交和传统电动公交混合运营下的行车计划问题，本文考虑二者的功能和成本差异，结合跨线调度和分段充电策略构建混合公交系统行车计划优化模型. 模型以两类公交的运行成本，空驶成本，购置成本以及充电成本最小化为目标，决策场站车队规模及车辆的车次链. 针对该整数非线性规划模型，本文设计“初始解生成与列生成框架”的两阶段求解算法，并选取北京市某场站四条运营线路进行案例分析. 结果表明: 与单线调度的公交系统相比，跨线调度策略能够提高7.2%的车辆利用率，降低23.3%的运行成本和21.93%的购置成本. 相比于多车型的传统电动公交系统，可编组自动驾驶公交的引入使得编组单元的平均使用次数达到3.58次，系统的平均车辆使用次数增加0.53次，有效提高车辆使用率. 为混合公交系统下多线路公交行车计划提供优化建议.

关键词：交通运输规划与管理混合公交系统行车计划电动公交可编组自动驾驶公交列生成算法

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大规模飞机排班问题研究综述

交通信息与安全 2024年第1期42卷 1-10,27页

作者：张宝成冉博文中国民航大学空中交通管理学院天津300300

飞机排班是航班计划的关键环节,直接影响民航运输的安全和经济效益。随着中国机队规模的稳步扩张,大规模飞机排班问题的研究愈发迫切;然而,早期基于连接网络或时空网络的机型指派模型及侧重运营收益、维修需求或鲁棒性的飞机排班问题模... 详细信息

飞机排班是航班计划的关键环节,直接影响民航运输的安全和经济效益。随着中国机队规模的稳步扩张,大规模飞机排班问题的研究愈发迫切;然而,早期基于连接网络或时空网络的机型指派模型及侧重运营收益、维修需求或鲁棒性的飞机排班问题模型,在问题规模、约束条件数量等方面往往受限,不能满足大规模飞机排班需求。本文在分析各类排班问题关联性和局限性的基础上,归纳了大规模一体化飞机排班问题的模型及其求解算法,分析了各算法的适用范围、优势和不足,并发现:分阶段排班模型无法保证全局最优解,一体化飞机排班模型更具有实际意义;精确算法理论上可保证求得最优解,但运算复杂、耗时长、模型分解难度大;启发式算法计算速度快,步骤简单,但无法保证求解的质量和算法的稳定性。在此基础上,进一步提出了未来大规模一体化飞机排班问题的研究方向:①问题建模方面,可在优化航线网络结构的同时,综合考虑航线需求、时间均衡调度和个性化机组指派等因素,建立一体化飞机排班集成模型,以解决现有模型的局限性;②问题求解方面,可以将Benders分解和列生成算法相结合,将整个问题分解为相对简单的主问题和子问题的组合,减少求解难度;也可将精确算法和启发式算法相结合,在保证求解精度的前提下尽量减少运算耗时,提高求解效率。

关键词：航空运输飞机排班整数规划机型指派 Benders分解列生成算法

定制化产品供应链中“边打边送”模式的集成调度研究

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工业工程与管理 2024年第3期 127-136页

作者：李佳源赵沁钦崔维伟上海大学管理学院

传统供应链模式中的大型企业一般通过设置前置仓的方式将库存备货在距离客户更近的位置，以尽可能快地满足顾客订单需求，然而这种方式无法适应于定制的个性化产品。3D打印技术可以提升产品的复杂性，更加适应客户的定制化要求，为定制... 详细信息

传统供应链模式中的大型企业一般通过设置前置仓的方式将库存备货在距离客户更近的位置，以尽可能快地满足顾客订单需求，然而这种方式无法适应于定制的个性化产品。3D打印技术可以提升产品的复杂性，更加适应客户的定制化要求，为定制化产品在供应链中的生产配送问题提供了新的解决途径。本文旨在研究安装车载3D打印机的多车辆调度问题，即在“边打边送”模式下的订单生产-配送同步一体化问题。首先，以顾客访问顺序为基础建立了一体化问题的混合整数规划数学模型，并基于Dantzig-Wolfe分解原理将所建模型重构为主问题和子问题模型。其次，利用列生成的思想对线性松弛模型进行迭代求解，其中主问题采用线性规划软件求解，子问题采用动态规划算法求解。然后，在求得松弛最优解的基础上，设计了启发式方法获得原问题的整数解。最后，通过多组算例的数据结果验证了所提算法的有效性，分析了顾客的分布半径和打印时间对企业成本的影响，并提出了相应的运营管理策略，为3D打印配送的实际应用提供了决策支持。

关键词： 3D打印在线配送集成调度列生成算法