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学习型离散排超联赛算法求解带时间窗的绿色多车型两级车辆路径问题

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控制理论与应用 2023年第3期40卷 549-557页

作者：李正雯胡蓉钱斌金怀平吕阳昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500 昆明理工大学云南省人工智能重点实验室云南昆明650500

针对现实中广泛存在的带时间窗的绿色多车型两级车辆路径问题(G2E-HVRP-TW),本文提出一种结合加权K-means算法(WKA)的学习型离散排超联赛算法(LDVPLA)进行求解.首先,根据该问题规模大、约束多的特点,采用WKA将原问题G2E-HVRP-TW分解为... 详细信息

针对现实中广泛存在的带时间窗的绿色多车型两级车辆路径问题(G2E-HVRP-TW),本文提出一种结合加权K-means算法(WKA)的学习型离散排超联赛算法(LDVPLA)进行求解.首先,根据该问题规模大、约束多的特点,采用WKA将原问题G2E-HVRP-TW分解为一个绿色多车型车辆路径子问题(GHVRP)和一组带时间窗的GHVRP(GHVRP-TW),从而实现两级问题间的部分解耦,以合理缩小搜索空间.然后,利用LDVPLA求解分解后的一系列子问题,并将各子问题的解合并后得到原问题的解. LDVPLA在竞赛阶段将标准排超联赛算法(VPLA)中实数个体更新操作替换为一系列排序操作,使其能够直接在问题离散解空间内执行基于VPLA机制的搜索,可提高搜索效率;在学习阶段构建三维概率矩阵模型合理学习并积累优质解信息,有利于驱动算法较快到达解空间中的优质解区域执行搜索;在淘汰阶段设计一种重启策略,可避免算法过早陷入局部最优.最后,通过在不同规模算例上的仿真实验和算法对比,验证了所提算法的有效性.

关键词：两级车辆路径问题绿色多车型时间窗加权K-means算法排超联赛算法

带时间窗的无线可充电传感器网络多目标路径规划算法

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电子学报 2022年第8期50卷 1819-1829页

作者：魏振春傅宇马仲军吕增威石雷张本宏合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230009 安全关键工业测控技术教育部工程研究中心安徽合肥230009 工业安全与应急技术安徽省重点实验室安徽合肥230009

现阶段无线可充电传感器网络的研究中,充电规划问题往往只考虑单一目标,没有考虑能量空洞问题对无线充电设备(Wireless Charging Equipment,WCE)路径规划以及网络整体性能的影响.基于充电时间窗和惩罚函数,以最大化网络中WCE的能量利用... 详细信息

现阶段无线可充电传感器网络的研究中,充电规划问题往往只考虑单一目标,没有考虑能量空洞问题对无线充电设备(Wireless Charging Equipment,WCE)路径规划以及网络整体性能的影响.基于充电时间窗和惩罚函数,以最大化网络中WCE的能量利用率和最小化节点惩罚值为目标,提出了带时间窗的多目标路径规划模型,优化WCE对节点的充电时间并提高WCE的能量利用率.为求解多目标优化问题,在多目标连续烟花算法的基础上,提出了一种多目标离散烟花算法,通过烟花爆炸操作加快收敛速度并防止陷入局部最优.仿真结果表明,相较于传统算法,本文提出的算法所求得的Pareto最优解的分布均匀性提升22.5%以上,分布范围性能提升14.5%以上.

关键词：无线可充电传感器网络时间窗移动充电规划多目标优化离散烟花算法

时间窗约束下多式联运企业收益分配优化模型研究

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公路交通科技 2022年第12期39卷 247-254页

作者：朱文英赵雨张红英牛雨晨高超长安大学运输工程学院陕西西安710064 兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 陕西汇德通市政工程有限公司陕西西安710086

多式联运采用多种运输方式,联合多个运输主体,在一定的运输任务下形成多式联运联盟。作为多种运输方式联合运输的运输组织方式,其发展依赖于各方参与者的共同稳定协作,公平合理的收益分配模式有利于提升总收益,有利于保持联盟稳定性。首... 详细信息

多式联运采用多种运输方式,联合多个运输主体,在一定的运输任务下形成多式联运联盟。作为多种运输方式联合运输的运输组织方式,其发展依赖于各方参与者的共同稳定协作,公平合理的收益分配模式有利于提升总收益,有利于保持联盟稳定性。首先,以Shapely值为基本收益分配模型,考虑各多式联运参与方的贡献程度、风险承担比例,以及运输过程中的不稳定因素与时间窗约束影响,引入贡献程度、风险承担比例、动态惩罚因子与时间奖励因子等企业收益分配修正因子,并基于修正因子建立了各影响因素的企业收益修正函数。其次,通过AHP法确定贡献程度、风险承担比例、动态惩罚、时间奖励等修正因子的修正权重,提出了时间窗约束下多式联运企业收益分配优化模型。最后,给出了多式联运企业收益分配算例,并对算例求解得出了其最优多式联运企业收益分配方案。结果表明:优化模型具有可行性,联盟具有稳定性;时间窗约束下的多式联运企业收益分配优化模型能够体现其收益分配的公平性和合理性,有助于提升多式联运企业联盟的稳定性,有助于多式联运发挥更大的系统效率,实现可持续发展。

关键词：运输经济收益分配优化模型 Shapely值法多式联运时间窗

面向传感器攻击的概率时间窗感知融合算法研究

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计算机学报 2023年第6期46卷 1227-1245页

作者：陈彦峰邓庆绪张天宇孙磊东北大学计算机科学与工程学院沈阳110169

信息物理系统需要部署传感器对真实物理状态进行测量,通过网络传输到控制器实现各类功能.传感器攻击使得控制器接收的物理状态测量值存在较大误差,不能准确反映真实物理状态,从而促使控制器生成错误的决策和控制指令.除传感器攻击外,物... 详细信息

信息物理系统需要部署传感器对真实物理状态进行测量,通过网络传输到控制器实现各类功能.传感器攻击使得控制器接收的物理状态测量值存在较大误差,不能准确反映真实物理状态,从而促使控制器生成错误的决策和控制指令.除传感器攻击外,物理状态估测的准确性还受到两个因素影响:传感器测量过程中存在随机噪声,测量值在网络传输过程中存在随机延迟.针对以上因素,本文设计了能够抵抗传感器攻击的概率时间窗感知融合算法,对随机延迟进行补偿并计算在时间窗内不同传感器的正确概率累积值,进而作为权重调整卡尔曼滤波更新值,减小受攻击的传感器测量值带来的负面影响.自动驾驶车队仿真结果表明,在噪声和延迟的概率信息准确的条件下,与传统卡尔曼滤波、欧拉卡尔曼滤波、间隔融合等算法相比,本文所提出的延迟补偿-概率时间窗卡尔曼滤波算法具有最小的测量误差,物理状态估测累积误差较传统卡尔曼滤波降低67%;即使攻击者完全掌握本文融合算法对传感器进行自适应攻击,本文算法能够将融合值误差控制在可接受范围,系统仍能正常工作.

关键词：信息物理系统随机延迟随机噪声概率论时间窗传感器攻击感知融合

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考虑时间窗约束的海上风电机组运维方案优化

太阳能学报 2022年第10期43卷 177-185页

作者：吕致为王永邓奇蓉华北电力大学新能源学院北京102206 塔里木大学机械电气化工程学院阿拉尔843300

降低运维成本是保障海上风电经济效益的关键,运维方案优化对降低海上风电机组运维成本和提高发电量起着双重作用。根据风电机组零部件的可靠度模型,计算出每台风电机组最佳维修时机对应的时间窗,考虑提前维修和故障后维修的经济损失,建... 详细信息

降低运维成本是保障海上风电经济效益的关键,运维方案优化对降低海上风电机组运维成本和提高发电量起着双重作用。根据风电机组零部件的可靠度模型,计算出每台风电机组最佳维修时机对应的时间窗,考虑提前维修和故障后维修的经济损失,建立包含时间窗约束的海上风电机组运维方案优化模型,然后设计基于参数优化的改进遗传算法计算出最优运维方案。最后采用某海上风电场内风电机组运维案例验证模型和算法,结果表明考虑时间窗约束的运维方案可大幅度提高海上风电的经济效益,改进遗传算法比传统遗传算法具有更强的寻优能力。

关键词：海上风电遗传算法粒子群优化算法运维方案优化时间窗

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带时间窗的卡车编队路径优化

交通运输系统工程与信息 2022年第5期22卷 253-263页

作者：张泽锡钟文健林柏梁北京交通大学交通运输学院北京100044

卡车编队是一种极具前景的新型运营组织模式,多辆采用半自动驾驶技术的卡车以较小的车头间距共同行驶,达到减少能源消耗与环境污染和保障交通安全的目的,该组织模式也被称为“公路列车”。从运营管理及调度技术的角度进行研究,利用商品... 详细信息

卡车编队是一种极具前景的新型运营组织模式,多辆采用半自动驾驶技术的卡车以较小的车头间距共同行驶,达到减少能源消耗与环境污染和保障交通安全的目的,该组织模式也被称为“公路列车”。从运营管理及调度技术的角度进行研究,利用商品网络流理论解决某一特定卡车在何时何地编入哪个卡车编队的问题,尽可能地促进卡车编队的形成,最大限度地节约能源。本文分析卡车编队形成过程中额外产生的集结等待时间,并量化计算由于卡车编队成组运行,空气阻力的下降进而产生的燃油节省。在限制卡车编队规模的条件下,构建考虑合理绕行的卡车编队路径优化模型,将每个运输任务是否通过路网中的弧段设置为决策变量,优化结果既能反映每个弧段上卡车编队的构成情况,又能体现每个运输任务具体的走行路径。采用商业软件求解构建的卡车编队路径优化模型,形成卡车编队19个,节省燃油费用达到14%以上。结果表明:该模型能得出理想的卡车编队路径优化方案,为卡车编队的推广应用提供理论参考。

关键词：智能交通卡车编队整数规划模型路径优化时间窗半自动驾驶技术

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硬时间窗VRP的混合变邻域禁忌搜索算法

计算机工程与应用 2023年第13期59卷 82-91页

作者：贺琪官礼和崔焕焕重庆交通大学数学与统计学院重庆400074

为了寻求带硬时间窗的车辆路径优化问题的高质量近似解,针对现有数学模型对时间窗约束考虑不充分,建立了最小化车辆数和总行驶距离的双目标非线性优化模型,提出了一种混合变邻域禁忌搜索求解算法。一方面,采用改进的节约算法生成初始解... 详细信息

为了寻求带硬时间窗的车辆路径优化问题的高质量近似解,针对现有数学模型对时间窗约束考虑不充分,建立了最小化车辆数和总行驶距离的双目标非线性优化模型,提出了一种混合变邻域禁忌搜索求解算法。一方面,采用改进的节约算法生成初始解,设计了3种删除算子和一种插入算子对初始解进行扰动优化,为后续禁忌搜索提供优良的初始解;另一方面,基于4种邻域构造算子进行禁忌迭代搜索,利用禁忌搜索的灵活存储结构、避免迂回搜索的禁忌准则和增强多样性搜索的特赦准则有效摆脱局部最优解,最终实现全局优化。在56个Solomon和18个Homberger基准算例上的实验结果表明,该算法的求解质量优于文献中两种同类型搜索算法,具有良好的收敛性和稳定性,且在42个基准实例上获得了比当前已知最好解更低的车辆总行驶距离。

关键词：车辆路径优化时间窗禁忌搜索变邻域搜索

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考虑同时取送和时间窗的车辆路径及求解算法

计算机工程与应用 2023年第16期59卷 295-304页

作者：刘建胜蔡祥黄纪绘熊君星南昌大学先进制造学院南昌330047

针对带时间窗的同时取送货车辆路径问题(vehicle routing problem with simultaneous pickup-delivery and time windows,VRPSPDTW),构建了以车辆使用成本、车辆行驶距离成本总支出最小化的路径优化数学模型,提出自适应头脑风暴算法(ada... 详细信息

针对带时间窗的同时取送货车辆路径问题(vehicle routing problem with simultaneous pickup-delivery and time windows,VRPSPDTW),构建了以车辆使用成本、车辆行驶距离成本总支出最小化的路径优化数学模型,提出自适应头脑风暴算法(adaptive brain storm optimization,ABSO)进行求解。全局搜索阶段,采用多项惩罚方式扩大搜索区域,并使用聚类及三种路径搜索策略进行全局搜索;局部搜索阶段,将六种破坏-修复算子作为备选集合,进而设计自适应动态选择邻域搜索机制,增强局部搜索效能。选取测试数据集和实际案例对算法性能进行测试,实验结果表明针对小规模标准算例,所提算法全部取得了当前已知最优解;对于大规模标准算例,通过与遗传算法、并行模拟退火算法、离散布谷鸟算法对比,所提算法实验计算结果有7.52%~12.03%的提升;对于实际案例,所提算法在收敛速度和寻优能力方面均展示出优越性,充分验证了所提算法对解决VRPSPDTW问题的有效性。

关键词：车辆路径问题同时取送货时间窗头脑风暴算法自适应大邻域搜索

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考虑时间窗的地铁客货协同运输优化

铁道科学与工程学报 2022年第12期19卷 3569-3580页

作者：邸振肖妍星戚建国石俊刚华东交通大学交通运输工程学院江西南昌330013 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

在实现“双碳”目标的背景下,发展地下物流系统成为未来解决可持续城市货运问题的有效途径。就当前而言,依托现有的城市地铁网络,充分利用地铁线路在非高峰时段的冗余运力,是短期内缓解城市货运压力的一个替代方案。根据操作方式的不同... 详细信息

在实现“双碳”目标的背景下,发展地下物流系统成为未来解决可持续城市货运问题的有效途径。就当前而言,依托现有的城市地铁网络,充分利用地铁线路在非高峰时段的冗余运力,是短期内缓解城市货运压力的一个替代方案。根据操作方式的不同,基于地铁网络的地下物流系统包括客货分离和客货共车等多种模式。在客货共车模式下,研究基于地铁线路的客货协同运输问题,该问题包括客货列车车厢分配和客货流量控制2个子问题。先将该问题构建成一个整数线性规划模型,对地铁线路的客货列车车厢分配和客货流量控制进行一体化优化,其目标是使系统的广义成本达到最小,其约束条件充分考虑了客货需求在时间窗约束上的不同之处。然后将该模型应用于北京地铁八通线,并利用求解器CPLEX进行数值实验。实验结果表明,所建立的模型能够反映客货共车模式的实际情况,CPLEX能够快速精确地将其求解。得到的协同优化策略较大幅度地降低了系统的延迟惩罚,同时提高了地铁线路的客货运输效率。

关键词：地铁货运客货协同运输时间窗车厢分配流量控制