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交通运输工程学报 2022年第4期22卷 273-284页

作者：程琳宁翊森宋茂灿东南大学交通学院江苏南京211189

为减少车辆调度成本,优化车辆运输路径,在时空网络中研究路段作业车辆的弧路径问题;考虑道路出行的时变性,利用车辆运行的时间、空间特征,构建时间-空间网络,建立弧路径问题的时空网络流模型;设计了拉格朗日松弛启发式算法,引入拉格朗... 详细信息

为减少车辆调度成本,优化车辆运输路径,在时空网络中研究路段作业车辆的弧路径问题;考虑道路出行的时变性,利用车辆运行的时间、空间特征,构建时间-空间网络,建立弧路径问题的时空网络流模型;设计了拉格朗日松弛启发式算法,引入拉格朗日乘子松弛耦合约束,构建拉格朗日松弛问题;进一步通过拉格朗日分解,把松弛问题分解为单车最短路问题;用次梯度算法更新乘子,求解拉格朗日对偶问题,并更新原问题最优解的下界;使用启发式算法获得可行解,并更新原问题最优解的上界;用六结点运输网络和Sioux-Falls网络下的算例对算法进行实证分析。计算结果表明:六结点运输网络中6个算例的上下界间隙值等于0或接近0,Sioux-Falls网络中算例2的间隙值为0.02%,其余5个算例的间隙值等于0,均可以得到质量较高的近似最优解;在最复杂的算例(15辆车,70个任务)中,算法在可接受的时间内也得到了间隙值为0的解,找出了最优的车辆路径;随着迭代次数的增加,拉格朗日乘子会逐步收敛到固定值;当车辆容量从50增加到100时,最优解从52下降到42,说明在任务数和车辆数一定时,适当增加车容量可以降低运营成本。可见,与商业求解器相比,拉格朗日松弛启发式算法的间隙值更小,求解质量更高,可以更有效地求解弧路径问题。

关键词：交通规划弧路径拉格朗日松弛时间-空间网络时变最短路动态规划

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考虑返回补给的远海勘测弧路径优化

考虑返回补给的远海勘测弧路径优化

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作者：任双双大连海事大学

学位级别：硕士

海洋勘测是我国探索开发海洋资源、获得海洋信息数据的重要方式之一,其采取的方式是勘测船携带专业设备沿提前布设的测线工作,将获取的信息数据进行反馈。分析发现,随着我国海洋战略的稳步推进,海洋勘察测绘的活动范围也逐渐由近海区域... 详细信息

海洋勘测是我国探索开发海洋资源、获得海洋信息数据的重要方式之一,其采取的方式是勘测船携带专业设备沿提前布设的测线工作,将获取的信息数据进行反馈。分析发现,随着我国海洋战略的稳步推进,海洋勘察测绘的活动范围也逐渐由近海区域向远海区域延伸。远海勘测最主要的特征就是距离大陆较远,船舶需要往返始发港进行物资补给,以完成全部的勘测任务。然而此种情况下,船舶往返于始发港的空驶里程会大大增加,降低了工作效率,增加了勘测成本。因此,在满足勘测任务和保障船舶生产、生活物资需求的双重前提下,如何合理选择返回补给时机和补给港口,便成为远海区域勘测航线优化中亟待解决的重要决策问题。为解决这一问题,本文主要开展了以下工作:(1)针对类似研究中较少涉及测线特征、船舶动力燃料限制及人员生活物资保障等有关远海勘测作业的现实状况,基于备选港口的补给成本及繁忙程度,考虑船舶返回补给起始点的选址以及补给港的选择,以租船成本、作业成本及补给成本之和最小为目标,构建了考虑返回补给的海洋勘测弧路径规划(Capacitated Location-Arc Routing Problem,CLARP)模型。(2)由于所研究问题的解规模较大,以测线分配决策为第一阶段,船舶路径规划决策为第二阶段,设计了一个两阶段启发式算法求解模型。其中,第一阶段采用k-means聚类算法,首先生成测线的分配方案,并将其输入下一阶段,进而对各船舶路径进行规划;第二阶段则根据第一阶段的分配结果,利用禁忌搜索算法求解各船舶的最优走行路径。(3)为验证本文方法的优化效果,通过勘测区域与大陆距离不同的两个算例进行测试,将考虑返回补给的海洋勘测弧路径模型与基础海洋勘测弧路径模型进行比较。研究结果显示:(1)当勘测位置距离大陆较近时,两个模型求解得到的作业总成本差异相对较小;而当距离大陆较远时,考虑返回补给的海洋勘测弧路径模型求解得到的作业总成本与基础模型相比降低了10.4%。(2)通过对不同算例下两个模型各部分消耗成本的分析发现,远海勘测时,考虑返回补给的海洋勘测弧路径模型节约的成本主要来源于船舶返回补给部分,其比基础模型降低了39.1%。最后就考虑返回补给的海洋勘测弧路径模型,通过不同规模远海算例与禁忌搜索算法进行对比,结果表明本文算法在运行结果与稳定性方面均更优。上述结果验证了本文模型的合理性以及算法的有效性,其建模及求解思路可以为远海勘测作业中补给规划决策提供一定的借鉴。

关键词：海洋勘测返回补给两阶段启发式算法弧路径优化

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考虑远海物探船补给策略的选址-弧路径优化研究

考虑远海物探船补给策略的选址-弧路径优化研究

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作者：赵广伟大连海事大学

学位级别：硕士

进入21世纪以来,探索海洋资源逐渐成为世界的潮流,党中央、国务院在十八大报告也提出了海洋强国的宏伟战略目标,其中要求提高海洋资源的开发能力。当前我国仍然每年都会从海外进口大量石油,不稳定的石油价格极大地消耗了国家的资金投入... 详细信息

进入21世纪以来,探索海洋资源逐渐成为世界的潮流,党中央、国务院在十八大报告也提出了海洋强国的宏伟战略目标,其中要求提高海洋资源的开发能力。当前我国仍然每年都会从海外进口大量石油,不稳定的石油价格极大地消耗了国家的资金投入,已经威胁到国家的战略安全,因此经济性地开发我国的油气资源显得尤为重要。目前,我国海上油气勘探工作主要集中在近海海域,更为广阔的南海深水海域尚待开发之中。在这一现实背景下会使得接下来的油气勘探工作勘探规模更大、勘探区域距离大陆更远、勘探周期更长。物探船是专门用于海洋拖缆地震勘探的专业化船舶,其数量稀少,可装载生产生活物资有限,因此其所能携带的生产生活物资往往不能满足整个勘探任务,会涉及物资补给的问题。此时,当勘探海域不同时,选择不同的补给策略对于成本的节约至关重要。为解决这一问题,本文主要开展了以下工作:(1)考虑了测线的布置结构,船舶动力燃油限制,人员生活物资保障等远海物探工程的现实因素,以船舶的租船成本、船舶燃油成本、员工生活物资成本、员工工资成本之和最小为目标函数,基于弧路径问题模型分别建立了远海勘探作业返回补给的选址-弧路径问题模型和远海勘探作业补给船补给的选址-弧路径问题模型,并分别对应返回补给策略和补给船补给策略。(2)弧路径问题是以线为服务对象的路径问题,随着服务对象的增加搜索解的范围呈指数增长,故求解大规模问题时精确解往往不能胜任,研究重点主要集中在启发式算法上。本文设计了启发式算法来求解问题模型,将初始解的构造分为四部分表达分别为:决定测线分配及访问顺序、决定测线勘探方向、决定是否补给、决定回到始发港口前是否补给,最终利用禁忌搜索算法求解各船舶的优化航线。(3)为了验证模型和算法的有效性,以南海的某片海域为研究对象,列举了大量算例,讨论了勘探区域距海岸线的距离、勘探区域规模、作业船型、租船价格因素对物探船补给策略的影响,得出了如下结论:○1通过改变勘探中心距补给海岸线的距离观察返回补给策略和补给船补给策略在什么情况下更节约成本。研究结果显示:当勘探区域面积3000km,开展近海域的勘探工作(0-246.6km),考虑到高额的补给船租赁费用,采用返回补给策略最优;开展远海的勘探工程(246.6-822km),采用补给船补给策略是十分必要的。○2当勘探区域面积发生变化,同样改变勘探中心距补给海岸线的距离来比较返回补给策略和补给船补给策略,结果表明:当勘探区域面积由2000km-3000km且勘探海域距离相近时,返回补给策略的勘探成本增加近1倍,补给船补给策略成本增加约70%;当勘探区域面积由3000km-4000km且勘探海域距离相近时,返回补给策略、补给船补给策略成本均增加约50%。○3当物探船的燃油限制发生变化,向南平移勘探海域对比不同策略,结果显示:物探船燃油限制的变化对返回补给策略的影响巨大,对补给船补给策略影响不大,且当物探船的燃油限制为200吨、300吨时,在讨论的勘探区间内返回补给策略绝大多数情况下都要优于补给船补给策略。○4当船舶的租船价格发生变化,在平移区间内对比不同的策略,结果表明:当物探船的租船价格不变,补给船的租船价格升高时,两种补给策略的决策节点会距大陆变远;当补给船的租船价格不变,物探船的租船价格升高时,两种补给策略的决策节点会距大陆变近。通过以上大量算例可以发现,随着勘探区域不断向远海延伸,返回补给策略成本、补给船补给策略成本均有上升趋势并且计算的成本变化波动较小,说明以本文为优化方案计算的结果具有一定的鲁棒性。且当改变勘探规模,改变物探船的燃油限制,改变船舶的租船价格得出的相应结论均符合预期。上述结果,证明了本文模型和算法的可行性和有效性。这些建模和求解方法可以为远海勘探作业提供有价值的参考,帮助更好地选择最佳的补给策略。

关键词：物探船勘探作业补给禁忌搜索算法弧路径策略比较

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带容量约束的弧路径问题:文献综述

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物流科技 2015年第1期38卷 63-66页

作者：彭锦环马慧民上海理工大学管理学院上海200093 上海电机学院商学院上海201306

参考关于弧路径问题(ARP)的文献,可以将弧路径问题分为三类,中国邮路问题、乡村邮路问题和带容量约束的弧路径问题,文章对带容量约束的弧路径问题(CARP)作出综述,通过对CARP问题的了解来阐述目前带容量约束的弧路径问题的研究热点,以及... 详细信息

参考关于弧路径问题(ARP)的文献,可以将弧路径问题分为三类,中国邮路问题、乡村邮路问题和带容量约束的弧路径问题,文章对带容量约束的弧路径问题(CARP)作出综述,通过对CARP问题的了解来阐述目前带容量约束的弧路径问题的研究热点,以及目前CARP的主要应用领域。对CARP问题的综述重点是CARP问题的分类以及CARP问题的计算方法,通过对前人成果的总结能更加明确地理解带容量约束的弧路径问题。

关键词：弧路径 CARP 算法应用领域

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多车场洒水车路径问题的双层遗传算法

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微型电脑应用 2008年第6期24卷 1-3页

作者：朱征宇刘建辉杨永谢志华重庆大学计算机学院

论文提出了一种新的遗传算法对有多个加水点的洒水车服务路线问题进行优化求解,给出了一种多车场车辆弧路径问题的数学模型,并对传统遗传算法的染色体编码机制和种群结构进行了改进,设计了一种解决多车场车辆弧路径问题的双层遗传算法,... 详细信息

论文提出了一种新的遗传算法对有多个加水点的洒水车服务路线问题进行优化求解,给出了一种多车场车辆弧路径问题的数学模型,并对传统遗传算法的染色体编码机制和种群结构进行了改进,设计了一种解决多车场车辆弧路径问题的双层遗传算法,可以表示出各车场出动的车辆及路径,与人工安排的方案进行比较,安排效率高,总行驶路程缩短15%以上,车辆行驶路线更为合理,有效地实现多车场车辆弧路径问题的优化。

关键词：多车场弧路径车辆路径遗传算法洒水车

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