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路测环境下无人驾驶小巴复杂场景运行评价

交通运输系统工程与信息 2024年第4期24卷 300-310页

作者：马千里王通邵帅贾鹏大连海事大学综合交通运输协同创新中心辽宁大连116026 大连海事大学航运经济与管理学院辽宁大连116026

以无人驾驶小巴为代表的客运自动驾驶工具在公交微循环中发挥着重要作用,为实现无人驾驶技术的商业化规模运用,除了传统的车辆性能测试外,还需评估其在复杂场景下的表现。由于测试数据缺乏,评价模型适用场景单一和评价方法主观等问题,... 详细信息

以无人驾驶小巴为代表的客运自动驾驶工具在公交微循环中发挥着重要作用,为实现无人驾驶技术的商业化规模运用,除了传统的车辆性能测试外,还需评估其在复杂场景下的表现。由于测试数据缺乏,评价模型适用场景单一和评价方法主观等问题,导致以往评价偏差较大。本文针对无人驾驶小巴的表现构建综合评价体系,并在实测数据的基础上,采用博弈论组合赋权的优劣解距离法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution,TOPSIS)模型,对车辆在复杂场景下的表现进行综合评价。选取驾驶安全性、乘坐舒适性、车辆智能性及车辆高效性这4个评价维度,并细分为12个客观评价指标。首先,通过实地测试采集无人驾驶小巴在运行场景中的数据;其次,利用基于博弈论的组合赋权法,对层次分析法和熵权法获得的权重进行组合;最后,为验证模型的有效性,运用TOPSIS模型对3条具有不同复杂度的测试路线进行综合评价值的计算。结果显示,无人驾驶小巴表现评价中,准则层的重要程度排序为车辆智能性、驾驶安全性、乘坐舒适性、车辆高效性,指标层敏感指标则为自动驾驶状态、平均角速度。基于博弈论组合赋权的TOPSIS模型对不同场景复杂度路线进行的无人驾驶小巴表现评价结果与实际运行情况一致,展示了方法的有效性。

关键词：智能交通车辆评价实地测试自动驾驶组合赋权法

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混合泊位分配与专用泊位租赁的联合优化研究

交通运输系统工程与信息 2024年第1期24卷 262-271页

作者：郑建风王鑫珏刘惠斌大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026

针对港口同时存在普通泊位与专用泊位的现象,以及班轮公司难以制定合理专用泊位租赁策略的问题,本文提出混合泊位分配问题,并研究与专用泊位租赁的联合优化。以船舶运营成本、货物装卸成本和班轮公司租赁专用泊位成本最小化为目标,建立... 详细信息

针对港口同时存在普通泊位与专用泊位的现象,以及班轮公司难以制定合理专用泊位租赁策略的问题,本文提出混合泊位分配问题,并研究与专用泊位租赁的联合优化。以船舶运营成本、货物装卸成本和班轮公司租赁专用泊位成本最小化为目标,建立混合整数规划模型。为方便求解大规模问题,将模型转化为使用两组决策变量分别表示靠泊计划与泊位租赁策略的集划分模型,并设计考虑枚举的列生成算法求解模型。最后,以4家班轮公司在三大港口的船舶数据为基础进行算例测试与灵敏度分析。数值结果表明:本文构建的联合优化模型相较于传统泊位分配问题模型可分别降低28.38%的运营成本和26.25%的总成本;本文设计的算法能够在较短时间内求解300艘船的大规模问题,且相较于传统列生成算法有81.86%的计算速度提升;同时为港口与航运公司协调专用泊位出租价格、制定租赁策略提供建议。

关键词：水路运输泊位分配问题混合整数规划专用泊位列生成算法

需求不确定下边远群岛海运物流网络选址—库存—路径优化

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交通运输系统工程与信息 2024年第5期24卷 268-282页

作者：吴迪韩欣丽石帅杰藉雪军郑建风刘保利大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026

为降低岛上物资需求不确定对边远群岛海运物流网络稳定性的影响,本文基于大陆补给港、中心岛及卫星岛3级轴辐式物资配送网络,考虑异质船队、运输组织模式多样性及库存容量限制等现实因素,将中心岛选址数量纳入决策,以系统总成本最小为目... 详细信息

为降低岛上物资需求不确定对边远群岛海运物流网络稳定性的影响,本文基于大陆补给港、中心岛及卫星岛3级轴辐式物资配送网络,考虑异质船队、运输组织模式多样性及库存容量限制等现实因素,将中心岛选址数量纳入决策,以系统总成本最小为目标,建立海运物流网络选址—库存—路径优化模型,通过设计嵌入蒙特卡洛模拟邻域遍历算子的遗传—退火集成优化算法,将复杂问题分解为选址与指派、航线分组及路径与仓储优化等多个子问题,并通过内外层算法的交互和迭代实现整个问题的集成优化。以我国南海群岛的实地数据进行实验,分析岛屿数量、密度分布及需求变动对海运网络系统的影响。结果表明:在岛屿物资需求量分布不变且岛屿数量相同的情况下,岛屿为聚集分布时的物流网络单位成本比离散分布时相对较低;在岛屿物资需求量分布不变且岛屿分布相同的情况下,岛屿数量变化对物流网络单位成本影响较小;岛上物资需求均值变化对系统各部分成本的影响较大,总成本与均值呈正相关关系;需求波动对仓储系统成本的影响较为明显,但对运输系统成本的影响较小。上述结果验证了本文算法在不同规模群岛情境下的适用性,可为需求不确定下边远群岛海运物流网络的构建与优化提供决策依据。

关键词：水路运输选址—库存—路径优化集成优化算法边远群岛海运物流网络不确定需求

基于深度强化学习的无人驾驶船舶避碰行为决策方法

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大连海事大学学报 2024年第1期50卷 11-19页

作者：关巍罗文哲崔哲闻大连海事大学航海学院辽宁大连116026

为解决无人驾驶船舶的多船避碰问题,结合船舶领域知识、国际海上避碰规则(COLREGs)及船舶操纵特性,提出一种基于深度确定性策略梯度(DDPG)算法的多船会遇避碰行为决策方法。采用门控循环单元(GRU)构建神经网络模型,并进行层归一化处理,... 详细信息

为解决无人驾驶船舶的多船避碰问题,结合船舶领域知识、国际海上避碰规则(COLREGs)及船舶操纵特性,提出一种基于深度确定性策略梯度(DDPG)算法的多船会遇避碰行为决策方法。采用门控循环单元(GRU)构建神经网络模型,并进行层归一化处理,可有效处理高维观测数据,提高了行为决策的效率。本文设计的奖励函数符合国际海上避碰规则,并考虑了尽量使用小舵角进行避让的船舶操纵习惯。多船会遇的仿真实验验证了本文避碰决策方法在灵活性和有效性方面的优势。

关键词：多船避碰行为决策国际海上避碰规则(COL⁃REGs) 深度强化学习门控循环单元(GRU)

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全渠道电商库存路径及定价问题优化研究

交通运输系统工程与信息 2024年第4期24卷 223-230页

作者：杨华龙石兴江辛禹辰大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026

针对全渠道模式下电商库存路径及定价问题,考虑各前置仓需求不确定因素,本文提出一种按照不同售卖渠道的商品差异化定价策略,通过设置电商关于需求不确定风险态度的保守系数,构建以总利润最大化为目标的混合整数非线性鲁棒优化模型,并... 详细信息

针对全渠道模式下电商库存路径及定价问题,考虑各前置仓需求不确定因素,本文提出一种按照不同售卖渠道的商品差异化定价策略,通过设置电商关于需求不确定风险态度的保守系数,构建以总利润最大化为目标的混合整数非线性鲁棒优化模型,并设计自适应模拟退火粒子群算法进行求解。选取含有10个和20个前置仓的两组算例,验证本文模型算法的适用性和有效性。实验分析结果显示,相比于统一定价,差异化定价可以提高电商总利润分别约5%和6%。敏感性分析结果表明,提升线上客户的线下购物体验以增加线上自提渠道客户数量,并组织线上营销活动以提高线上客户对电商促销努力的敏感度,能给电商带来更高的利润;掌控未来市场波动风险并准确预测需求信息以降低电商保守系数和需求最大偏离系数,亦可提高电商总利润。研究结论可为电商制定前置仓库存配送路径策略与各渠道商品定价方案提供参考。

关键词：物流工程库存路径及定价问题鲁棒优化模型全渠道电商自适应模拟退火粒子群算法

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自主船舶与有人驾驶船舶动态博弈避碰决策

中国舰船研究 2024年第1期19卷 238-247页

作者：崔浩张新宇王警王程博郑康洁大连海事大学航海学院辽宁大连116026

[目的]为实现船舶的高效避碰与安全航行,针对自主船舶与有人驾驶船舶混合航行环境下的交互避碰问题展开研究,提出一种多智能体交互的船舶动态博弈避碰决策方法。[方法]依据驾驶实践,理解并分析混行环境下的船舶避碰问题,基于《国际海上... 详细信息

[目的]为实现船舶的高效避碰与安全航行,针对自主船舶与有人驾驶船舶混合航行环境下的交互避碰问题展开研究,提出一种多智能体交互的船舶动态博弈避碰决策方法。[方法]依据驾驶实践,理解并分析混行环境下的船舶避碰问题,基于《国际海上避碰规则》量化船舶会遇态势及碰撞危险,引入动态博弈理论,将存在碰撞危险的船舶个体建模为博弈中具有独立思想的参与者,并以船舶的航向改变量为博弈策略,在船舶安全性收益、社会性收益及经济性收益约束下求解船舶的最优行动序列,以及将船舶驾驶员风格的差异化引入仿真实验中以验证避碰决策的有效性。[结果]结果显示,所提方法能够在自主船舶与有人驾驶船舶混行场景下实现多船的安全会遇;各船在面对不同驾驶风格的目标船舶时均能类人地调整自身的行为策略,从而实现安全避让。[结论]所做研究可为自主船舶及有人驾驶船舶的避碰决策提供参考。

关键词：混行场景船舶避碰驾驶风格博弈论

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基于生成对抗网络的高斯型数据的过采样算法

信息与控制 2024年第2期53卷 182-190页

作者：陈刚侯宾杰大连海事大学理学院辽宁大连116026

针对在非平衡数据分类中倾向于少数类而导致分类效果降低的问题,提出了一种基于生成对抗网络的蒙特卡洛过采样算法。首先,利用生成对抗网络(GAN)生成少数类数据的概率密度函数,通过少数类数据的概率密度值确定少数类数据的过采样权重;其... 详细信息

针对在非平衡数据分类中倾向于少数类而导致分类效果降低的问题,提出了一种基于生成对抗网络的蒙特卡洛过采样算法。首先,利用生成对抗网络(GAN)生成少数类数据的概率密度函数,通过少数类数据的概率密度值确定少数类数据的过采样权重;其次,为了保证生成数据的多样性,采用蒙特卡洛算法对少数类数据进行过采样;同时,为了避免与多数类产生交叉与重叠,通过高斯分布的3σ法则对进入到多数类区间3σ内的少数类数据进行翻转,使数据集达到平衡。最后,从UCI与KEEL数据库中选取7组数据集进行算例实验,将决策树分类器作为基分类器对数据进行分类。实验结果表明所提算法是有效的。

关键词：非平衡数据生成对抗网络蒙特卡洛算法概率密度函数过采样算法

有禁飞区的时间依赖型车辆与无人机协同配送路径优化

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控制理论与应用 2024年第2期41卷 321-330页

作者：范厚明甘兰张跃光白雪大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026

本文针对有禁飞区的时间依赖型车辆与无人机协同配送路径问题,综合考虑分时段禁飞的无人机禁飞区域、车辆行驶速度连续变化、车辆及无人机能耗等因素,以车辆派遣成本、车辆能耗成本、无人机能耗成本之和最小为目标建立优化模型.根据问... 详细信息

本文针对有禁飞区的时间依赖型车辆与无人机协同配送路径问题,综合考虑分时段禁飞的无人机禁飞区域、车辆行驶速度连续变化、车辆及无人机能耗等因素,以车辆派遣成本、车辆能耗成本、无人机能耗成本之和最小为目标建立优化模型.根据问题特征,设计遗传变邻域搜索算法对其进行求解.针对遗传算法易早熟、局部搜索能力较差等缺陷,将变邻域搜索算法与其结合以增强算法的局部搜索能力,引入自适应邻域搜索次数以增强对种群的搜索深度,采用精英保留策略不断改进最优解.通过多组算例验证了算法的有效性,并分析了配送模式、禁飞区数量、车辆行驶速度变化对配送方案的影响,结果表明禁飞区及车辆速度等因素在很大程度上影响物流配送成本.研究成果不仅丰富了车辆与无人机协同配送的场景,拓展了VRP问题的研究,也为物流企业制定配送方案提供了依据.

关键词：禁飞区时间依赖型车辆与无人机协同配送遗传变邻域搜索算法

海铁联运港站共享堆场的箱区分配及转场联合优化

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交通运输系统工程与信息 2024年第5期24卷 283-294页

作者：王小寒靳志宏大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026

海铁联运港站共享堆场前提下,海铁联运箱可堆存在港口堆场和铁路堆场,也可实现跨堆场箱区间的转场,不同堆存方案下载运设备作业和箱区利用存在明显差异。为充分利用海铁联运港站堆场空间资源,本文基于共享堆场,考虑进出口双向货流,以海... 详细信息

海铁联运港站共享堆场前提下,海铁联运箱可堆存在港口堆场和铁路堆场,也可实现跨堆场箱区间的转场,不同堆存方案下载运设备作业和箱区利用存在明显差异。为充分利用海铁联运港站堆场空间资源,本文基于共享堆场,考虑进出口双向货流,以海铁联运集装箱在港中转成本最小化为目标,构建非线性整数规划模型,决策箱区分配及箱区转场问题。针对问题自身特点,为自适应平衡种群多样性和全局收敛性,设计基于Q学习的协同进化遗传算法求解问题。通过不同规模的算例验证模型与算法的有效性。结果表明,本文提出的优化算法具备更好的收敛精度。相较于其他3种传统堆存形式,“共享—转场”堆存形式能有效地均衡转场成本和装卸效率,总转运成本平均降低了15.17%,11.96%,15.09%。最后,通过多个单位成本进行灵敏度分析,以验证算法的普适性。

关键词：综合运输箱区分配协同进化遗传算法海铁联运港站共享堆场箱区转场