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多目标约束处理方法求解泊位岸桥联合分配问题

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控制理论与应用 2023年第4期40卷 761-771页

作者：黄涵季彬中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

为了制定合理高效的泊位岸桥联合分配方案,加快船舶周转,本文针对船舶动态到港的连续泊位建立了以船舶总在港时间最短为目标的泊位岸桥联合分配混合整数非线性模型.通过多目标约束处理策略将复杂约束的违反程度转化为另一个目标,从而将... 详细信息

为了制定合理高效的泊位岸桥联合分配方案,加快船舶周转,本文针对船舶动态到港的连续泊位建立了以船舶总在港时间最短为目标的泊位岸桥联合分配混合整数非线性模型.通过多目标约束处理策略将复杂约束的违反程度转化为另一个目标,从而将原单目标优化模型转化为双目标优化模型,并用基于快速非支配排序的多目标遗传算法(NSGA-II)对其进行求解.同时,针对问题特点,分别设计了基于调整、惩罚函数、可行解优先和综合约束处理策略的单目标遗传算法对原模型进行求解.通过多组不同规模的标准算例对本文的方法进行测试,验证了基于多目标约束处理策略的方法求解效果相较于单目标约束处理策略的方法更加高效和稳定.

关键词：泊位岸桥联合分配多目标优化约束处理遗传算法

碳交易机制下多中心混合车队配送路径和速度优化研究

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系统工程理论与实践 2023年第11期43卷 3320-3335页

作者：陈婉茹徐光明张得志曹健中南大学交通运输工程学院长沙410075

为助力物流企业实现“低污染、低排放、低能耗”的绿色配送,基于限额碳交易机制,考虑由传统燃油车和电动车构成的混合动力车队,研究多配送中心车辆路径-速度联合优化问题.引入综合距离、载重和速度等因素的实际能耗模型,以固定成本、能... 详细信息

为助力物流企业实现“低污染、低排放、低能耗”的绿色配送,基于限额碳交易机制,考虑由传统燃油车和电动车构成的混合动力车队,研究多配送中心车辆路径-速度联合优化问题.引入综合距离、载重和速度等因素的实际能耗模型,以固定成本、能耗成本和碳交易成本之和最小化为优化目标,构建混合整数规划模型.根据问题特征,设计考虑速度优化的并行改进变邻域搜索算法,以集成路由和速度决策;应用大邻域搜索的全局破坏-修复算子和并行局部搜索策略改进算法的搜索深度和寻优效率.基准算例和仿真算例的实验结果验证了算法的有效性,并揭示了车队配置、碳交易机制和速度优化对配送方案的影响.研究成果在丰富车辆路径问题相关研究的同时,能够为物流企业降本增效及政府引导市场行为提供理论参考.

关键词：绿色物流碳交易机制混合车队车辆路径速度优化变邻域搜索

基于改进SLP的铁路物流中心功能区布局方法

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中国铁道科学 2012年第2期33卷 121-128页

作者：冯芬玲景莉杨柳文中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

根据铁路物流中心业务流程及各业务间的关联性,将物流中心划分为基本功能、增值功能和辅助功能三大类12个功能区;通过对影响功能区布局因素的定量化分析,用数学方法对系统布置规划(SLP)方法进行改进;按照改进的SLP方法,根据物流中心各... 详细信息

根据铁路物流中心业务流程及各业务间的关联性,将物流中心划分为基本功能、增值功能和辅助功能三大类12个功能区;通过对影响功能区布局因素的定量化分析,用数学方法对系统布置规划(SLP)方法进行改进;按照改进的SLP方法,根据物流中心各功能区之间物流相互关系和非物流相互关系的密切程度,建立功能区综合相互关系表;据此在铁路装卸线位置固定、各功能区布局不相互重叠、各功能区的边界不得超出物流中心规划区域、物流中心出入口只能设置在物流中心规划区域的边界上等约束条件下,构建总搬运费用最小和总的综合关系最大的目标函数,然后经归一化处理得到功能区布局方案最优的单目标函数,运用遗传算法求解,从而得到科学、合理的功能区布局方案。算例验证了该方法的合理性和有效性。

关键词：物流中心功能区布局优化站场设计铁路运输

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铁路车站咽喉区进路排列优化方法

铁道学报 2004年第4期26卷 5-9,19页

作者：史峰谢楚农于桂芳中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

合理排列接发列车和调车作业进路是保证铁路车站行车安全和提高行车效率的重要内容,在车站接发列车和调车作业自动化、车站行车作业过程模拟等方面也有着十分重要的意义。本文从有利于后续作业进路排列的目的出发,按序列化逐项作业排列... 详细信息

合理排列接发列车和调车作业进路是保证铁路车站行车安全和提高行车效率的重要内容,在车站接发列车和调车作业自动化、车站行车作业过程模拟等方面也有着十分重要的意义。本文从有利于后续作业进路排列的目的出发,按序列化逐项作业排列进路的规则,分别提出了铁路车站咽喉区最大平行进路和最大概率进路的紧侧优化方法,该方法简明快捷,对现场计算和理论研究均有指导意义。

关键词：车站进路排列最大平行进路最大概率进路紧侧优化方法

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基于弹性需求的列车停站方案优化方法

中国铁道科学 2023年第6期44卷 184-195页

作者：徐光明刘依涵武润发秦进中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

为了更好地协调铁路运输能力分配和提升旅客出行服务质量、客观体现铁路企业和旅客间的博弈关系,提出一种弹性需求下的列车停站方案优化方法。首先,在考虑弹性需求和严格列车能力约束的基础上,分析列车停站方案、旅客出行成本和弹性需... 详细信息

为了更好地协调铁路运输能力分配和提升旅客出行服务质量、客观体现铁路企业和旅客间的博弈关系,提出一种弹性需求下的列车停站方案优化方法。首先,在考虑弹性需求和严格列车能力约束的基础上,分析列车停站方案、旅客出行成本和弹性需求三者间的相互影响关系,建立列车停站方案优化模型;其次,采用松弛和外近似技术等线性化方法,将模型重构为便于求解的线性规划模型;最后,通过小型算例和郑州—西安高速铁路实例,验证提出方法的有效性。结果表明:优化后的停站方案能够实现运输能力的合理分配;与真实的停站方案相比,优化方案在票价收益提高了0.30%的情况下,减少了22次停站,并使旅客总停站附加时间下降了76.14%,实现了对铁路运输效率和旅客服务质量的兼顾。

关键词：铁路运输停站方案弹性需求用户均衡线性化方法

机车车辆二系弹簧载荷分配优化的改进遗传算法

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中南大学学报（自然科学版） 2016年第7期47卷 2521-2527页

作者：韩锟潘迪夫韩洪飞中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

为解决现有轨道机车车辆二系弹簧载荷优化调整算法在加垫控制性能上的欠缺,避免冗余计算,在构建轨道机车车辆二系支承结构几何模型和二系弹簧载荷分布调整优化模型基础上,提出一种改进遗传算法。该算法针对标准遗传算法求解时存在的加... 详细信息

为解决现有轨道机车车辆二系弹簧载荷优化调整算法在加垫控制性能上的欠缺,避免冗余计算,在构建轨道机车车辆二系支承结构几何模型和二系弹簧载荷分布调整优化模型基础上,提出一种改进遗传算法。该算法针对标准遗传算法求解时存在的加垫位置过多、加垫总量过大的问题,结合二系弹簧载荷增减载系数矩阵的特点,引入加垫位置约束条件改进个体编码方式;针对标准遗传算法在迭代后期存在无为冗余计算的问题,引入车体无张力状态判别条件改进算法优化准则,对提出的改进遗传算法进行实验验证。研究结果表明:所提出的算法因为引入加垫位置约束条件和无张力状态判别条件,在减小搜索可行域的同时有效避免了冗余计算,在获得相同求解精度时,求解效率和加垫控制特性均优于未改进的遗传算法,效率提高35.50%,加垫总量减少28.44%。

关键词：机车二系弹簧载荷调簧遗传算法

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铁路客技站车底作业耦合窗时排序模型与算法

铁道学报 2010年第4期32卷 1-7页

作者：雷定猷张英贵王新宇汤波中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

车底作业耦合问题是指如何统筹安排车底在站各项技术作业,解决行车及调车作业干扰问题,对实现CTC条件下铁路客技站分散自律控制具有重要意义。以车底和调机、股道、进路等可再生资源为研究对象,结合维修、到达和完工时间窗,建立车底停... 详细信息

车底作业耦合问题是指如何统筹安排车底在站各项技术作业,解决行车及调车作业干扰问题,对实现CTC条件下铁路客技站分散自律控制具有重要意义。以车底和调机、股道、进路等可再生资源为研究对象,结合维修、到达和完工时间窗,建立车底停靠与取送作业窗时排序模型;通过构造车底作业到达时间和交货期的满意度隶属函数,以车底取送时间表为耦合因子,运用现代排序理论,构建车底作业耦合窗时排序模型。采用基本和合成分派规则,结合资源再生过程,提出自律耦合优化算法制订车底在站作业计划。实例表明,所提出的模型与算法能全面、合理地制订车底在站作业计划,有效解决行车及调车作业干扰问题,并充分运用车站各项设备。

关键词：客技站车底作业窗时排序分派规则耦合问题

基于数据替补修正的高速铁路日常客运量VMD-GA-BP预测方法

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中国铁道科学 2019年第3期40卷 129-136页

作者：史峰杨星琪胡心磊徐光明武润发中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

针对高速铁路日常客运量预测问题,提出消除节假日因素影响的数据替补修正法和融合变分模态分解(VMD)、遗传算法(GA)和BP神经网络的日常客运量VMD-GA-BP预测方法。数据替补修正法是根据日常客运量超常波动判定阈值识别节假日延续期,采用V... 详细信息

针对高速铁路日常客运量预测问题,提出消除节假日因素影响的数据替补修正法和融合变分模态分解(VMD)、遗传算法(GA)和BP神经网络的日常客运量VMD-GA-BP预测方法。数据替补修正法是根据日常客运量超常波动判定阈值识别节假日延续期,采用VMD-GA-BP预测方法得到预测值,用该预测值替换节假日延续期内的客运量。VMD-GA-BP预测方法首先采用VMD对被替换数据之前的数据序列进行分解,得到不同频率的模态分量;其次通过GA优化初始权值和阈值的BP神经网络对各模态分量分别预测;然后重构各模态分量的预测值,用预测值替换节假日延续期内的客运量,得到修正数据序列,据此预测得到高速铁路日常客运量。实例应用表明,VMD-GA-BP的预测误差远低于BP,EMD-GA-BP,SVR,EMD-BP等方法,且基于修正数据序列的预测误差明显低于基于原始数据序列。可见,VMD-GA-BP预测方法精度较高。

关键词：高速铁路日常客运量预测预测精度变分模态分解 BP神经网络遗传算法

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高速铁路旅客购票时间选择行为研究

铁道学报 2024年第4期46卷 9-19页

作者：徐光明林珊珊胡心磊秦进中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

研究高速铁路旅客的购票行为对铁路企业预测需求、优化票价、分配票额等具有重要意义。考虑旅客个体和群体层面的异质性,分别构建混合和潜在类别Logit模型,研究出行时段、票种和供需关系等因素对旅客购票时间选择的影响。利用售票数据... 详细信息

研究高速铁路旅客的购票行为对铁路企业预测需求、优化票价、分配票额等具有重要意义。考虑旅客个体和群体层面的异质性,分别构建混合和潜在类别Logit模型,研究出行时段、票种和供需关系等因素对旅客购票时间选择的影响。利用售票数据估计模型参数,得到高速铁路旅客购票时间选择的规律:一天中下午和晚上出行的旅客在出行当日或前一天购票的可能性更高;购买全价票、儿童票、半价票的旅客偏向于在距离出发日9~30 d内购票,免票旅客往往选择随到随走;供需关系会显著影响旅客的购票时间选择而且越临近出发日影响越显著。进一步结合预售期购票量预测值和旅客购票选择概率,计算各预售阶段的购票量,可为铁路企业制定票额预分和浮动票价等策略提供决策依据。

关键词：高速铁路购票时间选择购票量分布 Logit模型交互效应分析售票数据