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线状需求下两阶段设施选址问题

上海海事大学学报 2020年第3期41卷 60-65页

作者：王紫萌周建勤北京交通大学经济管理学院北京100044

鉴于大型交通线路建设项目的物资需求随时间变化(在初期阶段需求较低;在后续阶段项目全面展开,需求显著上升),本文采用线积分对沿线连续分布的线状物资需求进行刻画,构建两阶段设施选址模型,第一阶段进行部分设施的选址,第二阶段对剩余... 详细信息

鉴于大型交通线路建设项目的物资需求随时间变化(在初期阶段需求较低;在后续阶段项目全面展开,需求显著上升),本文采用线积分对沿线连续分布的线状物资需求进行刻画,构建两阶段设施选址模型,第一阶段进行部分设施的选址,第二阶段对剩余设施选址,以实现系统总成本最低的目标。针对模型特点,设计基于Voronoi图的两阶段交替定位-分配(alternative location-allocation,ALA)算法进行求解,并进行实例分析,比较两阶段模型与传统模型的异同。研究表明,将两阶段设施选址模型应用于交通线路建设项目多物流节点选址,能节约运营成本,并缓解初期资金压力。

关键词：设施选址线状需求交替定位-分配(ALA)算法 Voronoi图

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考虑设施可靠性的线状需求物流节点选址研究

工业工程 2021年第2期24卷 148-154页

作者：周浩周建勤北京交通大学经济管理学院北京100044

为了解决交通线路建设物资的物流节点选址问题,在服务线路和需求密度已知的前提下,考虑物流节点可靠性以及物资运输时间约束,建立以运输成本和时间惩罚成本之和为目标函数的数学模型。为了求解该模型,在经典p−中值选址模型基础上,采用... 详细信息

为了解决交通线路建设物资的物流节点选址问题,在服务线路和需求密度已知的前提下,考虑物流节点可靠性以及物资运输时间约束,建立以运输成本和时间惩罚成本之和为目标函数的数学模型。为了求解该模型,在经典p−中值选址模型基础上,采用线积分取代离散点来表示线状需求,证明目标函数在给定区间内为凸函数,并利用二次插值和黄金分割法相结合的算法对模型进行求解。通过对是否考虑可靠性的2种选址结果进行对比研究,以及对可靠性间的相关性对选址结果的影响进行灵敏度分析。算例分析表明,与不考虑可靠性相比,提高可靠性可以降低选址系统运营总成本,也可定量地刻画出可靠性间的相关性对选址结果的影响。

关键词：线状需求设施选址可靠性时间惩罚成本 p−中值问题

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考虑横向转运的线状需求物流节点选址研究

工业工程 2020年第5期23卷 82-87页

作者：周建勤李敏隋雨函北京交通大学经济管理学院北京100044

铁路线路建设需要大量物资,沿拟建线路布局物流节点对成本控制具有重要意义。为决策物流节点的位置及其相应的服务区域,考虑拟建线路物资需求的不确定性,引入物流节点间的横向转运策略,以运营总成本最小为目标,建立了线状需求下的设施选... 详细信息

铁路线路建设需要大量物资,沿拟建线路布局物流节点对成本控制具有重要意义。为决策物流节点的位置及其相应的服务区域,考虑拟建线路物资需求的不确定性,引入物流节点间的横向转运策略,以运营总成本最小为目标,建立了线状需求下的设施选址-库存模型。在分析模型性质的基础上,设计了基于线搜索的求解算法。算例分析表明,横向转运增加一定的转运成本和运输成本,但大幅降低了物流节点的库存成本,进而降低运营总成本,考虑横向转运对物流节点的选址和服务区域决策有一定的影响。

关键词：线状需求横向转运选址

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考虑线状需求的物流节点选址鲁棒优化

考虑线状需求的物流节点选址鲁棒优化

作者：徐琳北京交通大学

学位级别：硕士

我国交通路网规模逐渐扩大,随之伴生着巨大的养护需求。交通线路建成之后,随着使用年限的增长,道路损害状况频出,道路养护的目的就是为了保障道路的顺畅通行,并延长道路的使用寿命,为国民经济助力。尽管道路养护逐渐受到重视,但是养护... 详细信息

我国交通路网规模逐渐扩大,随之伴生着巨大的养护需求。交通线路建成之后,随着使用年限的增长,道路损害状况频出,道路养护的目的就是为了保障道路的顺畅通行,并延长道路的使用寿命,为国民经济助力。尽管道路养护逐渐受到重视,但是养护成本依然较高,原因之一在于养护站点分布不合理。目前,养护站点的选址大多依照经验选址,缺乏有效的理论支撑。本文以道路养护为背景,综合考虑了养护需求的不确定性,保证了养护设施能抵御一定的需求变化,避免较大的成本增加,降低成本风险。道路养护需求具有一定的特征。从需求形态的角度,由于养护站点通常负责较长的养护期间,因此从长周期的角度看,线路上的每一点都存在需求,属于线状连续性需求。从需求的不确定性的角度,道路的养护需求通常受到道路状况、温度和载重量的影响,这些因素变化可能会导致养护需求的变化,使得未来的需求无法精确预测,出现不确定性。考虑到养护需求的线性和不确定性,本文采用需求密度函数描述连续性需求,并采用区间数表示养护需求的不确定性,在给定的椭球不确定集范围内,以最坏情况下的运输成本最小为目标,构建了面向线状需求的物流节点选址鲁棒优化模型。论文分别构建了单一物流节点和多物流节点选址鲁棒优化模型,并计算了相应的鲁棒对应模型,在分析模型性质的基础上,确定最优解满足的条件,并设计了迭代算法进行求解。为了验证模型的有效性,本文进行了案例分析。通过与确定型模型的对比,证实了鲁棒优化模型能以较小的成本增加带来较大的稳定性,尤其当需求偏离预测值较大时,鲁棒优化模型能带来较大的成本节约,降低成本风险。同时发现鲁棒预算越大,设施能抵御的风险越大,但会付出成本代价,需要对其进行权衡,论文还分析了波动半径对选址决策的影响,发现当需求变化范围较大时,鲁棒优化模型能显著降低成本风险。论文共有图12幅,表10个,参考文献64篇。

关键词：设施选址椭球不确定集鲁棒优化线状需求

考虑多边形障碍区域的线状需求物流节点选址研究

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考虑多边形障碍区域的线状需求物流节点选址研究

作者：韩心然北京交通大学

学位级别：硕士

在未来一段时期内,以铁路、公路、城轨、内河航道、油气管道等为主的大型交通运输线路的建设,仍将是我国基础设施规划的重点。线路工程的建设带来了种类繁多、数量庞大的物料需求,因而需要布局一定规模和数量的物流节点,来完成物料的储... 详细信息

在未来一段时期内,以铁路、公路、城轨、内河航道、油气管道等为主的大型交通运输线路的建设,仍将是我国基础设施规划的重点。线路工程的建设带来了种类繁多、数量庞大的物料需求,因而需要布局一定规模和数量的物流节点,来完成物料的储存和运输,以供线路建设使用。物流节点的选址需要综合考虑建设成本、设施规模、交通条件、自然环境等因素,确定所需设施的数量和位置,以实现节约物流成本,保证服务水平,提高运输效率的目的。我国地形地貌复杂,山河湖泊众多,也有部分地区的地质条件不适合进行货物运输,物流节点在为需求线路提供服务时需要避开这些无法通行的区域。经典的选址理论和方法多针对离散的点状需求,而线路工程建设中,物料需求呈线状连续分布,针对线状需求选址问题的研究并不丰富。有障碍区域存在的情形下,经典的选址模型和算法都以点状需求为研究对象,不能有效地解决需求呈线状连续分布的设施选址问题,缺乏同时考虑障碍区域和线状需求两种因素的研究。本文以大型交通运输线路为例,针对考虑多边形障碍区域的线状需求物流节点选址问题进行建模,并提出求解算法。本文的研究是对线状需求选址领域的延伸和拓展,也丰富了障碍选址理论。由于线路工程上的每一点均有物料需求,为保证线路的正常建设,所选择的物流节点必须能够服务整条线路。因此,本文引入障碍距离,建立了集合覆盖模型,在保证所选节点已给定的服务半径覆盖整条需求线路的前提下,用最少的物流节点服务整条线路的物流需求。并在此基础上设计了两种算法来对模型进行求解,一种是利用广义覆盖圆来确定各节点的服务范围,将问题简化为整数规划模型直接求解;另一种是使用结晶生成法画出所有备选节点的障碍Voronoi图,再设计启发式算法来逐步剔除备选节点,得到最优解。对比两种方法的优点和局限性后,选择了玉磨铁路建设项目中道砟储存场的选址问题作为实例,通过分析验证了本文所提出方法的实用性和有效性,为考虑障碍区域的线状需求物流节点选址问题提供了一种可行的解决思路和参考。

关键词：设施选址线状需求障碍距离整数规划障碍Voronoi图

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考虑线状需求的物流节点序列选址研究

考虑线状需求的物流节点序列选址研究

作者：王紫萌北京交通大学

学位级别：硕士

近年来,国家重点支持交通运输线路的建设,以满足不断增长的国民需求。交通运输的发展,对社会与经济具有重大意义。其中铁路建设不仅是我国的重点领域之一,也是实现“一带一路”和“走出去”战略的重要组成部分,属于未来持续发展的重点... 详细信息

近年来,国家重点支持交通运输线路的建设,以满足不断增长的国民需求。交通运输的发展,对社会与经济具有重大意义。其中铁路建设不仅是我国的重点领域之一,也是实现“一带一路”和“走出去”战略的重要组成部分,属于未来持续发展的重点建设项目。铁路等大型交通运输线路在建设过程中需要大量的原材料,包括混凝土、级配碎石、乳化沥青、道岔、钢轨和轨枕等,需建设混凝土拌和站、级配碎石拌和站、道岔存放场、铺轨基地和制梁场等物流节点,以满足铁路建设的物资需求。科学合理的物流节点选址可以降低交通建设工程的总成本,提高利润水平和建设效率,带来经济与社会效益。根据以上现实背景,本文研究了铁路建设项目中混凝土拌和站的选址问题。对于铁路建设工程而言,其混凝土物料的需求并非集中在拟建线路上的某一点,而是连续分布在整条拟建线路之上,此类问题可以定义为连续线状需求下的物流节点选址问题。另外,建设期内沿线混凝土物资需求随时间动态变化,在工程建设的初期阶段,物资需求量较低,进入中后期阶段,大规模施工建设开展,物资需求量迅速增长。传统的一次性静态选址策略导致物流节点的数量和位置与动态变化的需求不匹配,造成物流总成本的损失。考虑到铁路建设项目中物资需求连续线状分布且动态变化,本文使用线积分函数刻画需求密度,对物流节点进行动态序列选址,在保障物流服务水平的同时,降低物流总成本。本文针对连续线状需求与动态序列选址的特性,结合需求预测情况,构建了当前最优策略模型、远期最优策略模型和全局最优策略模型。通过对模型性质进行分析,结合基于Voronoi图的计算几何思想,结合增添法和微分法设计了当前最优策略模型的求解算法;对交替定位-分配（ALA）法进行了改进,结合动态规划设计了远期最优策略的求解算法;最后使用单设施和多设施的求解算法对全局最优策略模型进行了求解。本文以江苏南沿江城际铁路建设项目作为实例进行分析,使用MATLAB2018b编程求解其物流节点的最优位置和选址序列,验证了模型与算法的可行性与准确性。以物流总成本为衡量标准对策略进行比较,得出线状需求下的序列选址策略能够有效降低物流总成本,三种序列选址策略分别适用于不同需求预测情况的结论,为线状需求下的动态序列选址问题提供了参考。论文共有图32幅,表34个,参考文献81篇。

关键词：物流节点设施选址线状需求动态序列选址 Voronoi图

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基于欧氏距离的线状需求物流节点选址研究

基于欧氏距离的线状需求物流节点选址研究

作者：刘璐北京交通大学

学位级别：硕士

近年来,我国交通运输线路建设取得了突飞猛进的发展。在交通运输线路建设工程中,建设材料的物流成本占据较大的比重,最大化降低物流成本成为节约工程成本的重要途径。通常情况下,建设所需材料都是由事先建设好的物流节点运往待建线路。... 详细信息

近年来,我国交通运输线路建设取得了突飞猛进的发展。在交通运输线路建设工程中,建设材料的物流成本占据较大的比重,最大化降低物流成本成为节约工程成本的重要途径。通常情况下,建设所需材料都是由事先建设好的物流节点运往待建线路。因此,合理进行物流节点的选址,是降低物流成本的关键。而在交通运输线路建设工程中,物料的需求沿着待建线路产生,这区别于一般选址问题中需求产生于离散点的情况,需求具有"线状"特征。在选址研究中,将此类问题定义为线状需求物流节点选址问题。本文立足于交通运输线路建设蓬勃发展的时代背景,研究了一个线状需求物流节点选址问题。论文在借鉴既有线状需求选址研究成果的基础上,选择了欧氏距离作为距离范式,利用线积分刻画需求的线状特性,建立了一个基于欧氏距离的线状需求物流节点选址模型,并根据线积分的性质及积分定义,借鉴经典的重心法、微分法以及迭代法的思想对模型进行求解。论文首先介绍了研究背景、研究意义、研究内容、方法及框架,综述了选址问题、针对"顾客"的选址研究、针对衡量标准的理论研究,提出了需求为线状,衡量标准为欧氏距离的物流节点选址问题。为了解决这一问题,本文采用需求密度函数的线积分描述线状需求,选择欧氏距离函数作为衡量标准,并对各项参数进行分别研究和逐一设定,建立了基于欧氏距离的线状需求物流节点选址模型。再借鉴经典选址模型算法中的重心法和微分法,提出求解本文模型的有效算法,并借助MATLAB R2012a编写程序实现该算法。最后通过一个实际的算例验证了本文建立的模型及设计的算法具备可行性。基于对基本模型的深入探究,本文又提出了两个拓展模型,分别建立了基于平方欧氏距离的线状需求物流节点选址模型和多节点下基于欧氏距离的线状需求物流节点选址模型,从距离范式和节点个数的角度对基本模型进行了延伸。

关键词：物流节点设施选址线状需求欧氏距离

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竞争环境下的线状需求物流节点选址研究

竞争环境下的线状需求物流节点选址研究

作者：张璐北京交通大学

学位级别：硕士

交通运输行业在我国经济社会的发展当中一直发挥着重要作用,交通业的良性与快速发展无论对于我国的经济还是人们的生活,都能够起到积极的影响。随着近年来建设交通线路总里程的增长,交通相关的工程项目量也随之增加。然而在我国,很长一... 详细信息

交通运输行业在我国经济社会的发展当中一直发挥着重要作用,交通业的良性与快速发展无论对于我国的经济还是人们的生活,都能够起到积极的影响。随着近年来建设交通线路总里程的增长,交通相关的工程项目量也随之增加。然而在我国,很长一段时间内都存在着“重建轻养”的现象。本文选择公路的养护作业为背景,公路上的养护需求通常会在多家相互竞争的养护企业之间进行分配。因此,当一个新的养护企业进入市场时,需要通过合理的选址决策,来达到在竞争市场中获得更大利润的目标。对于交通线路上的作业而言,它对于物资的需求通常并不集中在线上的某一点,而是沿交通线路连续分布,在选址研究中,将此类问题定义为线状需求物流节点选址问题。本文提出的竞争环境下的线状需求物流节点选址研究是对竞争选址领域也是对线状需求选址问题的拓展,通过对研究问题的界定,以新进入市场的跟随者作为研究对象,结合竞争选址理论和线状需求特性,构建效用函数,运用需求密度的线积分表示一段线路需求,最终构建起新进入市场的养护节企业利润最大的目标函数模型。基于对模型性质的分析,在求解过程中提出使用微分法进行求解,推导最优解表达式并通过迭代得到最优设施位置。为检验模型的和算法的科学性与有效性,设计算例对其进行验证,本文以Matlab 2014a作为工具,基于模型和算法设计,求得算例下的最优解和目标函数值,通过与初始解的比较证实了模型的有效性和迭代算法的优化效果,同时设计不同算法基于不同情境对选址效果进行对比分析,从一定程度上证明了本文的研究意义和模型的价值,同时也为竞争环境下的线状需求物流节点选址问题提供了解决思路和参考方案。论文共有图20幅,表10个,参考文献80篇。

关键词：竞争选址物流节点线状需求效用函数微分法

基于线状需求的长江航道危险品运输应急中心的选址研究

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基于线状需求的长江航道危险品运输应急中心的选址研究

作者：宋佳大连海事大学

学位级别：硕士

长江航道因其安全系数高、运量大等优势成为国内危险品运输的主要通道。危险品作为一类特殊货物,在流通中是一种动态危险源,其包装、储存及运输的各个环节都可能发生意外险情,引发重大事故。危险品船舶运输事故的不确定性,使长江航线上... 详细信息

长江航道因其安全系数高、运量大等优势成为国内危险品运输的主要通道。危险品作为一类特殊货物,在流通中是一种动态危险源,其包装、储存及运输的各个环节都可能发生意外险情,引发重大事故。危险品船舶运输事故的不确定性,使长江航线上的任意一点都可能成为事故发生点。无数连续点对应急中心救援服务的需求形成了整个长江航线对危险品应急中心救援服务的“线状需求”。科学合理地设置沿长江航线的危险品应急中心是加强应急管理事前准备与提高应急服务能力的重要环节,可及时应对危险品船舶意外事故,降低财产损失。建设多少应急中心,具体建在何处,以全面覆盖长江航线上的所有风险点,同时使危险品应急中心的建设总成本最小是危险品应急中心选址所要解决的问题,也是本文研究的核心内容。论文结合长江航道危险品运输事故的现状,深入分析了危险品船舶运输事故的分布规律,客观总结了长江航道危险品事故的应急工作。根据应急中心的选址理论,论文针对危险品船舶对应急中心救援服务的线状需求特征,建立了全覆盖下以总成本最小为目标的长江航道危险品运输应急中心的选址模型,并运用LINGO软件开发算法对模型进行优化求解。论文最后给出了长江航道危险品应急中心的最优选址方案,并从平均救援到达时间、危险品运输量、水域风险级别三个方面论证了选址方案的合理性。研究结果表明：基于线状需求的特征,论文选址模型与算法能够科学地设置长江航道危险品运输的应急中心并使总成本最小。分析求解结果发现,应急船舶平均救援到达时间合理,可体现出事故应急的特性。本文的研究成果能够为长江航道危险品应急中心的选址提供决策依据,初步形成了针对多项风险因素齐发的危险品船舶运输事故的救援方案。

关键词：长江航道危险品应急中心线状需求选址问题