货滚码头甩挂运输系统内牵引车调度优化

作业舱容限制与多船同步作业是导致货滚甩挂码头牵引车调度困难的关键原因.为提高牵引车的运作效率,降低系统运营成本,建立了货滚甩挂码头牵引车调度的混合整数规划模型,推导了目标函数的下界值.同时,开发模拟退火算法,求解滚装船在港时间无交叉和有交叉两大类算例.结果显示,模拟退火算法所得方案可大幅度降低现有调度规则下的运营成本,同时与下界值的差距较小,证明了模型和算法的有效性.而且,当滚装船在港时间无交叉时算法的优化效果更好.     

LRE试验台加注系统故障建模与仿真分析

在对液体火箭发动机试验台推进剂加注系统进行结构分析的基础上,对加注系统进行模块化分解,建立其工作过程模型,分析了动态系统中故障注入的方式,对加注系统的两种典型故障进行了故障建模与仿真分析,仿真结果很好地描述了故障状态下加注系统的工作性能,通过分析仿真结果能进一步丰富和完善试验台故障知识库。

Abstract：

Based on the structural analysis for LRE test-bed propellant filling system. The filling system was modularized and its working model was built. The method of injecting fault was analyzed. Two typical fault modes were injected into model and the simulation results were analyzed. The results described preferably filling system＇s working capability in fault condition. The simulation results and analysis can also be used to enrich and perfect the fault knowledge base of test-bed.     

面向随机环境的集装箱码头泊位-岸桥分配方法

针对船舶抵港时间和装卸时间的随机性,建立了面向随机环境的集装箱码头泊位-岸桥分配模型,其优化目标是最小化船舶的平均等待时间.考虑到模型求解的复杂度,本文设计了一种改进的遗传算法,并根据模型最优解的特点减少了搜索空间.试验算例验证了模型能够模拟码头泊位-岸桥分配问题的随机决策环境并能反映决策者对待风险的态度和偏好,其算法在允许的运算时间内能获得稳定的满意解.     

集装箱码头装卸作业顺序多目标优化调度模型

集装箱码头装卸是码头作业的基础环节,其作业进度和稳定性直接影响集装箱船舶的在港时间.针对码头装卸作业顺序优化问题中作业时间不确定并且可拆分的特点,本文建立了同时最小化作业总完工时间及"岸边无集卡与堆场无集卡的时间和"的多目标混合整数规划模型.所建立模型的作业时间变量受到决策变量影响且可行域不规则,使得其求解复杂性和难度增加且帕累托前沿解难以搜寻.为求解模型,设计了基于仿真模拟与调度经验规则的PNSGA-Ⅱ算法.最后,通过与传统NSGA-Ⅱ算法比较,以及对在静态情景与动态情景下的算例实验进行统计对比,验证了所建立模型与PNSGA-Ⅱ算法可有效求解集装箱码头装卸作业顺序优化问题,并对码头生成高效稳定的装卸作业调度方案提供决策支持.     

集装箱码头同贝同步装卸作业的序列优化模型

同贝同步装卸是集装箱码头提高装卸作业效率和资源利用率的有效途径和方法.其调度的复杂性体现在需要同时决策装、卸船两类集装箱在受堆场翻箱约束和舱口盖限制情况下的作业序列.针对该问题的柔性准备时间、成组调度和优先顺序约束等特点,本文建立了同贝同步装卸作业的整数规划模型.为求解模型,设计了基于遗传算法和贪婪规则的混合求解算法.最后,通过将算例实验结果与不考虑翻箱和舱口盖限制的简单下界进行比较,验证了模型与算法的有效性,说明所建立的模型有利于提高集装箱码头的装卸作业效率.     

集装箱码头集卡配置优化的闭合排队网络模型

以集装箱码头同贝同步装卸作业为研究对象,以提高码头作业效率、提升服务能力为目标,研究码头内部集卡数量配置优化问题.将码头作业系统视为服务网络,构建码头同贝同步装卸作业的闭合排队网络模型,刻画集卡在各个环节的作业过程,分析不同设备配置下码头作业系统服务能力,揭示制约码头整体作业效率关键环节.以码头作业成本最小为目标,考虑集卡在各个环节的排队等待时间及设备利用率,建立了基于同贝同步装卸作业的集卡数量优化模型,并设计算法对模型进行求解.本研究从服务网络角度揭示了码头作业效率与岸桥、集卡、场桥配置的关系,为码头设备调度与服务流程设计提供了依据.     

时变条件下允许等待的最短路问题

在组合优化过程中,往往需要获得从起点到终点之间的最短路,而其所考虑的目标可能是一个与时间相关的变量.有时,网络中的节点进行一定时间的等待,可以在一定程度上减少目标值.给出了求解时变条件下允许等待且有到达时间限制的最短路模型,并设计了无等待时间限制和有等待时间限制条件下的算法,并对算法的复杂性进行了分析.最后,给出了一个应用算例.     

考虑潮汐的多港池港口船舶调度优化

针对多港池港口船舶调度优化问题,重点考虑大型船舶乘潮进出港口的影响,兼顾单向航道下进出港船舶间需保持安全航行距离、进出港时段交替条件及连续泊位靠泊限制等现实约束,以所有船舶总等待时间最小为目标,构建了混合整数线性规划模型.基于船舶调度问题的特点,提出了启发式规则,将原问题分解为五个子问题进而获得初始解,并设计了改进和声搜索算法求解.在数值实验中,将该算法的求解结果同下界对比,平均相对偏差为2.19%,且求解耗时均少于1分钟,验证了算法的有效性;将方案的求解结果同两种现行调度规则对比,不同算例规模下平均目标值优化率分别为13.30%和27.35%,可显著提高港口船舶服务效率,验证了方案的有效性.     

多机种油料加注系统设计的探索性分析与仿真

多机种综合保障基地油料加注系统设计,必须考虑战时复杂多变环境条件下不确定性因素的影响。采用探索性分析方法对具有涌现特点的多机种油料加注系统问题进行分析,对油料加注系统解析模型采用聚合抽象的方法建立探索性元模型,运用探索性分析平台analytica optimizer 对多机种综合保障基地油料加注系统进行探索性元模型仿真分析与实例求解,取得既能满足各项需求约束要求,又能适应各种不确定性因素影响的设计方案。解决了复杂环境条件下,多机种综合保障基地油料加注系统设计难题。为设计者设计复杂多变环境下的多机种综合保障基地油料加注系统提供了参考。     

集装箱码头ALV调度与堆场位置分配集成优化模型

针对自动化集装箱码头水平搬运作业和堆场作业,提出一种集成调度优化方法,以最小化最大完工时间为目标,同时考虑船舶装、卸作业,建立自动升降车(automated lifting vehicles,ALV)调度与堆场位置分配集成优化模型,提出求解模型的优化算法,设计基于遗传算法的启发式算法,利用算例对模型与算法的有效性进行了验证.计算结果表明,提出的启发式算法可以提高运算效率,能够在很短的时间内对大规模算例求出高质量的解.另外,集成优化模型同时考虑码头多个作业环节,有利于提高自动化集装箱码头的装卸作业效率.     

最小化最大完工时间与等待时间的岸桥作业调度双目标优化及其遗传算法

分析了岸桥支援对船舶装卸作业效率的影响,指出减少岸桥等待时间,有利于加强岸桥支援,并能提高码头整体运作效率。考虑岸桥作业不可相互穿越与安全距离等特有约束,建立了岸桥作业调度双目标混合整数规划模型,其优化目标是最小化最大完工时间与岸桥等待时间。针对该问题的NP-hard特性,设计了一种遗传算法,对算法搜索空间进行了讨论,并推导了问题的一个下界。数据实验表明,所建立的模型能够在最小化最大完工时间的同时,有效地减少岸桥等待现象的发生,其算法在允许的运算时间内能获得稳定的满意解。     

一种高效的实时交通信号灯控制算法

针对交通信号灯实时控制问题,设计了一种以最小化车辆等待时间为目标的数学模型,并给出了一种能求解该模型最优解的启发式搜索算法.仿真结果显示启发式搜索算法存在求解时间长,求解效率不稳定等问题.因此在原算法基础上加入了多阶段决策优化方法,并且在各个阶段中采用了限时搜索,使得算法能在固定时间内得到结果,保证了算法的稳定性和实时性.通过实际数据仿真显示,优化后的算法对比固定周期算法减少了车辆的等待时间;对比原始的启发式搜索算法,提高了求解效率,满足了实时控制的要求.     

差异化定价策略下的远洋洲际班轮航速与航线配船优化

针对远洋洲际集装箱班轮航速与航线配船优化问题,在考虑集装箱货物时间价值的基础上,通过分析在往返两个长航段上船舶航速变化对货物运输时间的影响,构造了对即期市场客户随航速变化的差异化定价函数,以船公司周利润最大化为目标,构建了集装箱班轮航速与航线配船混合整数非线性规划模型,设计离散化求解算法.算例验证了模型和算法的有效性和适用性.结果表明,差异化定价策略下的航速与航线配船优化,不仅可以降低客户集装箱货物的时间成本,而且也能够明显地增加船公司的运输收益.此外,使最优航速阶梯型下降的燃油价格阈值会随着收益增量比例系数的提高而增大.研究结论可以为船公司航线配船决策提供科学的参考.     

基于集划分的精确算法求解机场接送车辆调度问题

通过对免费接送机场服务的进一步研究, 本文为基于租赁车辆模式的票务企业提出了用于求解发车次数与顾客满意度均衡模型的基于集划分的精确算法. 在该算法的设计过程中, 综合考虑了机场接送服务中顾客对接送时间窗, 到达机场时间窗以及绕行限制的要求. 最后通过一系列实例的计算分析, 验证了该算法用于求解免费接送机场服务车辆调度问题的有效性和适用性.     

具有时间约束的电梯节能调度算法

针对电梯节能问题, 提出电梯能耗损失计算方法, 构建具有时间约束的电梯节能调度模型, 应用粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)分别对已知目标楼层和预测目标楼层两种情况的电梯节能调度问题进行建模和求解. 通过数值仿真分析, 从等待时间和能耗两方面比较了三种算法(最近服务原则(nearest car, NC)、已知目标楼层的粒子群算法和预测目标楼层的粒子群算法)的性能. 研究结果表明, 与NC算法相比, 在保证80%以上 乘客等待时间小于60s的情况下, 已知目标楼层的PSO算法可以实现系统节能18.2%; 预测目标楼层的PSO算法可以实现系统节 能9.6%. 随着等待时间约束的放宽, PSO算法可获得的节能比例显著增加. 目标楼层的准确性对节能调度具有重要影响, 已知目 标楼层的PSO算法会比预测目标楼层的PSO算法约多节能10%.     

大规模海战场景建模与绘制技术研究

提出了一种考虑球面曲率影响的海浪建模方法,解决和消除了模型生成中存在的计算量大和高纬度"压缩"等问题;依靠可逐点计算生成海浪模型,利用屏幕细分自适应算法将计算和绘制限制在与视点相关的可视球面海洋区域.基于船行波理论和粒子系统理论方法,根据船行波粒子所受外力构建其运动方程,模拟船行进过程中船首波.船尾波.最后,在PC机上进行了实验,结果表明用户可以在数字地球平台上实现大规模海战场景交互漫游.     

不同装卸作业模式下的集卡指派问题

以集装箱码头的进出口作业流程为研究对象,探讨了码头岸边与堆场间的集卡指派问题,即规划每个集装箱堆存/提取的位置,及确定完成箱次装载任务的集卡。以最小化总装卸完工时间为目标,构建了非线性整数规划模型,并开发了符合实务作业的启发式算法进行求解。数值实验表明,提出的模型与算法不仅可为码头预先制定集卡指派计划与估算完工时间,还可为码头长期规划中机械数量的部署决策提供参考。     

集装箱码头装卸系统集成调度的建模与优化

为提高集装箱码头作业效率,在码头集装箱卡车作业能力充足的条件下,对集装箱码头作业装卸系统集成调度问题进行了研究.针对集装箱码头装卸作业的特点,提出了装卸作业的预定义顺序约束、作业次序依赖的设备调整时间及岸桥碰撞干涉约束等,并在此基础上建立了整数规划模型.针对这一模型设计了两阶段启发式算法对问题进行求解.通过在数值实验中将结果与低界相比较,证明该算法效果良好.特别对于规模较大的问题,算法也可以进行有效的求解.     

集装箱码头集成调度模型与混合优化算法

为提高集装箱码头作业中各种设备的协调性,提高整体作业效率,建立了集成调度模型,模型集成了装卸桥、集卡与龙门吊的调度问题.同时,设计了求解模型的混合优化算法,此算法集成了神经网络良好的近似估计功能与模拟退火算法有效的搜索能力.算法流程是:初始化集装箱装卸序列;基于一定的分配规则为集装箱分配作业设备;采用模拟退火算法搜索解空间,更新装卸序列.在算法过程中,用神经网络预测目标函数,并且过滤明显的劣质解.最后,通过算例分析验证了模型与算法的有效性.结果表明,混合优化算法可以提高模型求解效率,对于规模为400个集装箱的调度问题,平均偏差为7.52%,计算时间为8.9s,模型与算法可行.     

等待时间受限的流水车间调度问题的若干性质

等待时间受限的流水车间调度问题广泛存在于高温连续作业或中间产品不稳定的流水车间生产管理过程中, 要求工件在相邻机器上的等待时间不能超过一定的上限. 针对以最小化最大完工时间为目标函数的该类问题, 研究了加工机器上的工件序列特征, 并在此基础上分析了基于排列排序进行问题求解的可行性和有效性, 为算法求解提供了理论依据.