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多气源天然气管网运行优化问题的混合整数规划模型及其算法

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系统科学与数学 2023年第2期43卷 493-504页

作者：马越寇彩霞陈亮艾文宝北京邮电大学理学院北京100876 中国科学院数学与系统科学研究院北京100190

对于多气源天然气管网运行优化问题,文章首先引入了刻画压缩机开关的0-1整数变量,并对非线性的管道压降方程进行了合理的松弛化处理,建立了更符合实际的非线性混合整数规划模型.其次,基于序列线性化的思想,设计了一种求解该模型的序列... 详细信息

对于多气源天然气管网运行优化问题,文章首先引入了刻画压缩机开关的0-1整数变量,并对非线性的管道压降方程进行了合理的松弛化处理,建立了更符合实际的非线性混合整数规划模型.其次,基于序列线性化的思想,设计了一种求解该模型的序列混合整数线性化算法.最后,在不同规模的天然气管网系统中进行了多方面的对比实验.实验结果表明,新模型及求解算法能够有效降低成本、减少压缩机能耗,并且所需求解时间大大减少.

关键词：多气源天然气管网压缩机开关非线性混合整数规划模型序列线性化

铁路网多流向超限货物运输路径优化模型及算法

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西南交通大学学报 2016年第1期51卷 145-151页

作者：陈皓王文宪李雪芹西南交通大学交通运输与物流学院四川成都610031 综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室四川成都610031

为了将铁路网中具有不同去向的超限货物合理地分配至各条路径,以超限货物的运输路径里程、运输时间以及对既有线路正常运营组织干扰最小为目标,以路段运输限界、通过能力和途经桥梁乘载能力为约束,建立多流向超限货物运输路径选择的多... 详细信息

为了将铁路网中具有不同去向的超限货物合理地分配至各条路径,以超限货物的运输路径里程、运输时间以及对既有线路正常运营组织干扰最小为目标,以路段运输限界、通过能力和途经桥梁乘载能力为约束,建立多流向超限货物运输路径选择的多目标规划模型.根据模型特点设计多目标混合遗传算法进行求解,该算法采用自然数组编码方式以及特殊的交叉、变异算子用以满足约束条件,同时引入模拟退火策略提高邻域搜索能力.实例结果表明,对于包含14个节点车站、23个路段的复杂铁路网,利用本文模型算法获得方案的目标函数值均优于遗传算法和退火算法得到的方案,从而为铁路网超限货物运输路径选择提供技术决策方法.

关键词：超限货物路径优化非线性混合整数规划模型混合遗传算法

考虑货物时间价值的洲际班轮航线配船与航速优化

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系统工程学报 2022年第6期37卷 796-810页

作者：邢玉伟杨华龙郑建风宋巍大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026

针对价值较高且时效性较强的洲际班轮集装箱货物运输决策问题,基于时间价值原理,建立了洲际班轮航线往返长航段航速调整与即期市场运费率间的函数关系.结合班轮网络多航线多类型船舶联合配置的要求,构建了以船公司班轮运输周总利润最大... 详细信息

针对价值较高且时效性较强的洲际班轮集装箱货物运输决策问题,基于时间价值原理,建立了洲际班轮航线往返长航段航速调整与即期市场运费率间的函数关系.结合班轮网络多航线多类型船舶联合配置的要求,构建了以船公司班轮运输周总利润最大化为目标的航线配船与航速优化混合整数非线性规划模型,设计了结合枚举的离散线性化求解算法.算例结果表明,考虑货物时间价值的洲际班轮航线配船与航速优化,不但能够提高洲际航线往返长航段的船舶航速,减少货物运输时间,而且还可以减少船舶配置数量,有效地增加船公司的班轮运输总利润.研究结论可为船公司班轮运营提供科学的决策参考.

关键词：洲际班轮航线配船航速货物时间价值非线性混合整数规划模型

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基于公平原则的泊位-岸桥联合调度研究

工业工程与管理 2017年第2期22卷 60-68页

作者：范丽先王行苑尹静波上海大学管理学院上海200444 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

港口调度优化问题分为离散的泊位分配和时变的岸桥调度问题,并构建泊位-岸桥联合调度优化模型。对于到港船舶泊位分配问题,提出靠泊优先权概念,并以此作为基因编码基础。岸桥分配中提出岸桥调度的公平分配原则,使得岸桥分配存在初始分... 详细信息

港口调度优化问题分为离散的泊位分配和时变的岸桥调度问题,并构建泊位-岸桥联合调度优化模型。对于到港船舶泊位分配问题,提出靠泊优先权概念,并以此作为基因编码基础。岸桥分配中提出岸桥调度的公平分配原则,使得岸桥分配存在初始分配和最终分配。为解决非线性混合整数规划模型,改进了遗传算法,模型目标是使所有船舶在港总时间最小。实验算例验证了算法设计的优越性。

关键词：泊位一岸桥调度优先权公平原则非线性混合整数规划模型遗传算法

基于混合遗传算法的可变尺寸货物装箱问题研究

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包装工程 2024年第13期45卷 259-267页

作者：徐江王航周艳杰冯雪皓郑州大学管理学院郑州450001 浙江大学海洋学院浙江舟山316021

目的针对冷链运输中的生鲜打包及装载优化问题,提出一种允许货物以体积恒定为前提进行尺寸变化的包装装载方案,以最大化集装箱的空间利用率。方法基于上述问题,构建非线性混合整数规划模型,为了方便CPLEX或LINGO等求解器对该非线性混合... 详细信息

目的针对冷链运输中的生鲜打包及装载优化问题,提出一种允许货物以体积恒定为前提进行尺寸变化的包装装载方案,以最大化集装箱的空间利用率。方法基于上述问题,构建非线性混合整数规划模型,为了方便CPLEX或LINGO等求解器对该非线性混合整数规划模型进行求解,采用一种分段线性化方法,将该非线性模型进行线性化处理。由于所研究问题具有NP-hard属性,无论是CPLEX还是LINGO都无法有效求解大规模算例,因此设计一种有效结合遗传算法与深度、底部、左部方向优先装载(Deepest bottom left with fill,DBLF)的算法。结果大小规模算例实验验证结果表明,混合遗传算法能够在合理时间内获得最优解或近似最优解。结论所提出的可变尺寸包装方案有效提高了装载率,有益于客户和物流公司。

关键词：遗传算法三维装箱问题非线性混合整数规划模型

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基于平台经济的网约车调度问题研究

基于平台经济的网约车调度问题研究

作者：祝蕊山东大学

学位级别：硕士

近年来,随着移动和无线通信技术的飞速发展,各种网约车平台(如滴滴打车、优步、奥拉出租车等)已风靡全球。网约车平台方便快捷的信息交换,大大缓解了传统出租车系统由于乘客和司机之间的时空偏差造成的信息障碍,成为提高出租车市场效率... 详细信息

近年来,随着移动和无线通信技术的飞速发展,各种网约车平台(如滴滴打车、优步、奥拉出租车等)已风靡全球。网约车平台方便快捷的信息交换,大大缓解了传统出租车系统由于乘客和司机之间的时空偏差造成的信息障碍,成为提高出租车市场效率的有力工具,而网约车平台的调度方案则直接影响到网约车平台的运营利润以及网约车用户的行程效用。现有的网约车平台有抢单和派单两种调度模式,相比于抢单模式,派单模式虽然牺牲了司机的自由,但可以统筹考虑整个出租车市场中的供需关系以及乘客和司机的匹配程度,有利于提高调度效率。基于此,本文主要研究网约车平台在派单模式下的网约车调度问题。本文通过文献梳理、新闻收集等方法对网约车市场的运营方式、定价规则以及网约车乘客和司机的使用成本和收益进行了解,给出了乘客和司机的行程效用的表示方法以及网约车平台运营利润的计算公式。此外,根据车辆是否空闲,本文将司机分为空车司机和非空车司机两类,并将非空车司机划分为可用和不可用两种状态。在此基础上,本文首先建立了在网约车平台派单模式下,以最大化平台运营利润为目标,同时考虑用户行程效用和非空车司机可用性的非线性混合整数规划模型。考虑到非线性模型难以用现有的软件直接求解,本文介绍了线性化重构技术,采用该方法将非线性模型转化为可以直接求解的线性模型,并对相应的转化约束进行了简单证明,保证转化过程的可行性。对于混合整数线性规划模型,可以运用CPLEX直接进行求解,本文介绍了CPLEX的求解机制,由于CPLEX采用的分支定界算法对于拥有大量整数变量的大规模问题求解时间过长,本文为此设计了基于变邻域搜索算法的元启发式算法来求解本文的网约车调度问题。然后,根据滴滴专车的相关运营数据(起步价、里程费等),设置了相关算例参数,并设计了两种情景以进行案例分析。我们首先分别运用CPLEX和基于变邻域搜索的算法对不同情景下的算例进行求解,发现基于变邻域搜索的算法在较大规模问题以及非空车司机可用状态下拥有更高的求解效率;然后基于变邻域搜索算法,分析了乘客和司机规模比例以及非空车司机可用性对平台总利润、用户行程效用和求解时间的影响,发现对于平台来说,乘客规模与司机规模的比例越大,平台越有机会获得更好的调度方案;同时,我们发现,非空车司机可用时虽然会使乘客的平均等待时间增长,但乘客和司机的匹配数量可以保持相对稳定,因此平台能够获得更高的运营利润。最后,我们对本文的研究内容进行了系统性的总结,并展望了未来可能的研究方向。

关键词：网约车调度非线性混合整数规划模型变邻域搜索算法

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天然气管网稳态运行优化模型及算法研究

天然气管网稳态运行优化模型及算法研究

作者：马越北京邮电大学

学位级别：硕士

在天然气管网系统中,通过安装压缩机对天然气进行加压处理,其中目前使用较多的是往复式压缩机和离心式压缩机。往复式压缩机与离心式压缩机各有优劣,适合于不同的情形,在天然气管网系统中都有非常广泛的应用。本文针对以上两种不同类型... 详细信息

在天然气管网系统中,通过安装压缩机对天然气进行加压处理,其中目前使用较多的是往复式压缩机和离心式压缩机。往复式压缩机与离心式压缩机各有优劣,适合于不同的情形,在天然气管网系统中都有非常广泛的应用。本文针对以上两种不同类型的压缩机,分别进行了两部分研究,主要内容如下:(1)对于往复式压缩机,本文研究了多气源天然气管网运行优化问题的建模及求解。首先引入了刻画压缩机开关的0-1整数变量,并对非线性的管道压降方程进行了合理的松弛化处理,建立了更符合实际的非线性混合整数规划模型。其次,基于序列线性化的思想,设计了一种求解该模型的序列混合整数线性化算法。最后,在不同规模的天然气管网系统中进行了多方面的对比实验。实验结果表明,新模型及求解算法能够有效降低成本、减少压缩机能耗,并且所需求解时间大大减少。(2)对于离心式压缩机,完成一次大型天然气管网运行优化问题的求解需要数十个小时,并且压缩机功率的计算时间占绝大部分。为了提高计算效率、加快天然气管网运行优化问题的求解速度,本文提出了 3个新的压缩机功率拟合函数。以中国某天然气管网系统中配置的3种型号的压缩机为实验对象,测试了 3个新的压缩机功率拟合函数的数值效果。实验结果表明,对于3种不同型号的压缩机,3个新的拟合函数在精度上均有大幅度提高。此外,将3个新的拟合函数应用于一个虚拟的天然气管网系统进行运行优化问题求解,并与压缩机功率的传统计算方法进行对比。实验结果表明,使用3个新的拟合函数计算压缩机功率在保证求解精度的同时大大减少了求解时间。

关键词：天然气管网运行优化压缩机开关非线性混合整数规划模型序列线性化压缩机功率拟合函数

线上零售商销售策略差异性分析及策略组合优化模型

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经济数学 2018年第3期35卷 37-40页

作者：万昭曼胡朝明中南大学资源加工与生物工程学院湖南长沙410083 中南大学数学与统计学院湖南长沙410083

随着线上零售业的快速发展,线上零售策略优化研究对提高线上零售商决策水平,维持线上零售业继续健康发展具有积极意义.在概述关于线上零售策略优化已有研究成果的基础上,利用数学方法严格解析了两种常用销售策略之间的联系和差异,在考... 详细信息

随着线上零售业的快速发展,线上零售策略优化研究对提高线上零售商决策水平,维持线上零售业继续健康发展具有积极意义.在概述关于线上零售策略优化已有研究成果的基础上,利用数学方法严格解析了两种常用销售策略之间的联系和差异,在考虑冲量(市场份额)对消费者线上购买行为和销售量的影响的条件下,建立了线上零售商销售策略组合优化问题的非线性混合整数规划模型,并基于模型分析了零售商应该采用的销售策略优化方案.

关键词：运筹学销售策略非线性混合整数规划模型线上零售商