我国航空网络枢纽机场中心化水平比较分析

建立了2010年我国航空旅客航班时刻形成的航空网络样本,根据"轴—辐"航空网络的本质特性,运用复杂网络中心化理论的度指标、集群系数指标和特征向量指标等分析工具,比较分析了我国航空网络枢纽机场的发展水平。分析发现,航空网络表现出不同水平层次的中心化倾向且逐渐增强;作为顶层枢纽的三大机场集聚性明显,但顶层中心枢纽地位不突出;度数较小的支线机场与区域枢纽机场连接较弱,区域枢纽的功能不强,结构层次不明显;度值较小的小型机场与区域枢纽中心机场还有较大的连接容量空间。     

面向拥堵问题的枢纽航线网络优化模型

为解决枢纽机场客流拥堵问题,提高机场运行效率,减少运营成本,提出了一种面向拥堵问题的枢纽航线网络优化模型。该模型基于非严格枢纽航线网络结构,以不同运输方式的费用和流量为约束条件,以枢纽航线网络成本最低为目标，设计了能够减少求解运算的复杂变量表示方法,以及减少陷入局部最优解概率的模拟退火粒子群优化(simulated annealing particle swarm optimization, SAPSO)算法。实验结果表明,相较于严格的枢纽航线网络,所提优化模型能够显著地缓解枢纽机场的拥堵,均衡枢纽机场间客流量,减少网络成本;同时,所提算法具有较快的收敛速度和良好的稳定性。     

面向拥堵问题的枢纽航线网络优化模型

为解决枢纽机场客流拥堵问题,提高机场运行效率,减少运营成本,提出了一种面向拥堵问题的枢纽航线网络优化模型。该模型基于非严格枢纽航线网络结构,以不同运输方式的费用和流量为约束条件,以枢纽航线网络成本最低为目标,设计了能够减少求解运算的复杂变量表示方法,以及减少陷入局部最优解概率的模拟退火粒子群优化(simulated annealing particle swarm optimization, SAPSO)算法。实验结果表明,相较于严格的枢纽航线网络,所提优化模型能够显著地缓解枢纽机场的拥堵,均衡枢纽机场间客流量,减少网络成本;同时,所提算法具有较快的收敛速度和良好的稳定性。     

全连通航线网络和枢纽航线网络的比较研究

以网络利润最大化为目标,分析了几种网络模型参数对全连通航线网络和枢纽航线网络中航班频率、客流量以及单航班座位数的影响.基于相同的网络模型参数,对全连通航线网络和枢纽航线网络中的航班频率、客流量、直达票价、单航班座位数之间的关系进行了研究,结果发现枢纽航线网络中的航班频率、直达客流量和直达票价分别大于全连通航线网络中的航班频率、直达客流量和直达票价,但是不能确定两种航线网络中单航班座位数之间的大小关系.     

考虑CO_2排放的轴—辐式集装箱海运网络设计

全球海运CO_2排放体系对航运公司设计轴-辐式集装箱海运网络具有直接影响.通过度量集装箱运输成本、港口挂靠成本、CO_2排放成本,结合集装箱流量守恒与枢纽港口容量限制两个约束,构建了考虑CO_2排放的轴-辐式集装箱海运网络优化模型.运用拉格朗日松弛算法对模型进行求解,仿真结果验证了模型与算法的有效性,也表明CO_2排放成本与枢纽港口利用率之间存在着负相关关系,枢纽港口容量影响着航运公司的港口选择行为.     

竞争环境下轴–辐式海运网络设计与定价决策

针对海运市场上处于不同地位的海运企业以轴–辐式海运网络设计与定价决策进行竞争的问题,建立了领导者以成本导向的离散枢纽选址模型与跟随者以需求导向的连续枢纽选址模型,分别采用CPLEX与Lambert W函数、NCP函数、凝聚函数和增广Lagrange乘子罚函数法进行求解;最后,通过算例验证了模型和算法的有效性.仿真结果显示,跟随者只有在领导者经营少量的枢纽港口且定价的成本加成较高时,通过建立多个枢纽港口享用较大的规模经济效应来获取丰厚的利润;跟随者还可通过提高定价决策以争取额外的利润,这是因为海运市场上始终存在着一些愿意支付更高价格的托运人.     

基于无容量限制的p-枢纽中位问题的随机优化

在枢纽网络设计时, 未来的成本和需求等参数具有不确定性. 为了使设计的网络能在各种情景下具有最优的期望成本, 提出了无容量限制的多分配严格p-枢纽中位随机优化模型. 考虑到模型本身的结构特点和复杂程度, 采用了PH分解算法结合增广拉格朗日松弛算法, 将原问题转化为若干个独立子问题来求解. 使用了基于经典算例的随机数据集合对模型和算法进行了测试, 算例结果表明尤其在情景数量较大的情况下, 算法体现出较高的效率. 同时, 通过随机解价值分析了使用随机优化模型对于该算例的意义.     

基于多模式竞合关系的高铁网络差异化票价策略

针对目前中国高速铁路线网客流分布不均衡、线路需求差异大的问题,提出高铁线路差异化定价策略,基于Bush Mosteller强化学习模型刻画更加符合实际群体决策特征的客流分配机制,设计了新的客流OD矩阵均衡算法;以客票收入最大化与广义费用最小化为目标,建立多种出行方式耦合联动的高铁线网差异化票价优化模型,优化各线路单位里程票价及出票限额;采用量子退火算法求解模型,将模型运用于代表性真实铁路网,通过比较不同客流分配机制下的优化结果发现:(1)本文模型得到的高铁票价差异化策略降低了社会总成本,提升了铁路线网客流分配的均衡度;(2)旅客群体的决策复杂性会使出行需求发生均衡转移并对票价策略实施结果产生影响。     

航线网络区间型相对鲁棒优化设计

枢纽航线网络的设计参数如果发生变化,最优的航线网络可能也发生变化,此时航线网络缺乏鲁棒性.为增强枢纽航线网络的鲁棒性,引进区间型设计参数情形集,建立了区间型枢纽航线网络相对鲁棒优化模型,修正了最短路算法,并与模拟退火法相结合,设计了模型的混合求解算法.最后,采用航线网络设计的经典数据集进行了算例仿真,结果表明相对于确定性优化设计和离散型鲁棒优化设计的方法,该方法获得的枢纽航线网络具有更强的鲁棒性.     

基于航空信息网络的枢纽机场航班延误预测模型

航班延误一直是机场运营管理的一大难题，本研究报告面向区域多机场，重点针对机场集团内枢纽机场的航班延误问题，提出基于航空信息网络的航班延误预测模型NBFDM. 该模型不仅使用了航班自身的相关属性，并且还考虑了航空信息网 络内其他机场的因素对航班延误的影响. NBFDM模型首先提取航班本身的特征和该航班飞行前一段时间内航空信息网络的特征，然后使用PCA进行降维，对降维处理后的特征再使用SVR方法，得到非线性回归模型，用于预测航班的延误时间. 实验表明本研 究报告所提模型NBFDM相比仅使用航班自身属性的模型，对航班延误时间的预测误差降低约20%.     

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.     

基于进离场容量转换的协同决策系统

针对机场在突发情况下造成交通流拥挤的问题,引入了CDM理论及算法,并对CDM GDP实施过程及其中的RBS/Compression算法进行研究.研究发现,CDM GDP单纯考虑了进场时隙的分配,未涉及离场容量以及离场时隙的分配问题.因此,基于CDM思想,协同、实时地考虑机场进、离场容量转换问题,在增加机场吞吐率的基础上协同决策进离场序列,给出了进、离场容量优化模型及算法,采用动态规划法进行求解,并结合实际机场航班时刻表数据进行了仿真.结果表明,在特殊外因条件下,进、离场容量相互转换时,协同决策系统能提供最优的解决方案,使机场的进、离场达到最大的吞吐量,并将延误减到最小.     

基于拥堵控制的轴辐式快递主干网规划

根据快递运输主干网的设计特性,建立具有拥堵控制、考虑OD货运流配送时间限制的轴辐式快递运输主干网设计数学模型。根据模型特点设计组合优化版本全局人工鱼群算法(CO_GAFSA)求解该模型,并通过实验确定算法参数。算法将模型中的运输时间和枢纽点容量两个强约束纳入适应度函数进行处理,降低算法计算复杂度。为了检验算法的效率与适用性,采用CAB测试算例,将文中的算法与CPLEX软件求解结果进行比较,验证了模型与CO_GAFSA算法的有效性。最后,实验通过比较引入拥堵控制前后各枢纽点的利用率方差来评价模型的拥堵控制效果。     

库存容量有限的产品选择及联合采购决策研究

考虑到市场上种类繁多的商品,基于经济批量订货模型,在最小订货量和库存容量约束下建立了产品选择和采购的联合决策模型,并设计了相应的多项式时间算法进行求解.为进一步提高零售商的利润,接着建立了库存共享的联合采购决策模型.并基于合作博弈理论,设计了相应的利润分配方案.在合作联盟的库存容量充足时采用的利润分配方案是核分配方案;在合作联盟的库存容量不足时采用的利润分配方案满足个人理性并且能够激励采购联盟提供真实的库存容量信息.数值试验表明:产品种类越少,库存容量越大,联盟成员越多,联合采购提高的利润越多;联合采购最高可以提高合作联盟总利润的26%.     

基于列生成法的不正常航班调度

不正常航班调度是一个非常复杂的实时网络优化问题,属于NP难问题.同时考虑由飞机资源短缺和机场关闭造成的航班不正常情况,采用时空网络技术为每架飞机构建恢复网络,在此基础上将该问题视为带有容量约束的多个商品的整数最小费用流问题,建立了多商品网络流数学模型.采用列生成算法求解该大规模整数规划问题,对于求得的非整数解采用分支定界法进行处理.最后,给出的算例验证了该方法的正确性和有效性.     

航空弹药运输模型研究

根据图论理论生成符合时限要求的运输网络形图,构建了在运力约束下多种航空弹药的运输模型,并用KSHWC算法对模型进行求解,同时也运用单纯形法对无约束的情况进行了求解,并对两种求解结果进行了比较,发现KSHWC算法能够在容量限制的范围内,充分优化运输方案.     

考虑多航段服务需求响应的航班时刻表安排与机型分配集成模型

针对航班时刻表安排与机型分配集成问题，考虑多航段服务市场需求波动情形，引入航空服务对消费者的吸引力，复制多个可选起飞时段的航班，借助时空网络理论，构建了混合整数线性规划模型。将航空服务市场需求波动的多种情形按照离散分布作为输入数据，将航班时刻表安排与机型分配问题集成，使用优化求解器CPLEX进行求解。设计一种潜水启发式算法，生成包含10～20个机场的6个算例进行仿真测试，结果表明：当算例的规模超过12个机场时，该算法在速度和目标值上都优于CPLEX。最后，灵敏度分析验证了该算法的鲁棒性，说明该算法可以帮助航空公司找到比CPLEX更快更优的即时决策解决方案。     

面向换乘枢纽的公共汽车驻站协调优化

公交网络运输组织是提升大城市公共交通网络运行效率及可靠性的关键技术.面向换乘枢纽的公共汽车协调调度是公交网络运输组织的基本手段.在面向换乘枢纽的公共汽车协调调度模式框架内深入研究了一类动态调度方法--面向换乘枢纽的公共汽车驻站协调优化.文章首先基于先进的公共交通系统(Advanced Public Transportation Systems, APTS)环境研究了驻站协调优化流程;然后建立了公交车辆驻站时间优化模型并设计了相应的求解算法;最后给出算例说明该优化策略.     

基于产品差异化的航空联盟定价

考虑产品差异化的航空联盟跨市场定价问题,内生地考虑了联盟航空公司和非联盟航空公司选择价格领导者还是价格跟随者的价格博弈均衡问题.研究表明,与单市场相比,跨市场的航空公司更愿意争取后动优势,做价格制定的追随者而不是领导者;联程票的价格低于单市场的直接航班票价之和;联盟使得航空公司的利润增加,大多数情况下使得非联盟航空公司利润减少.从社会的角度而言,产品差异化大的航空市场,航空联盟的出现会增加总消费者剩余,提高整个社会的福利,政府应该持支持态度.     

社会网络下更新产品扩散的投放时机和种子优化

近年来，更新产品的延期投放成为许多企业的产品运营策略。目前关于产品投放时机的研究主要基于Bass模型，假定同质用户，没有考虑具体的社会网络，也没有优化初始的投放种子选择。基于社会影响力最大化模型的更新产品投放时机和种子优化问题：在一个已存在旧产品的社会网络 中，产品以扩散模型 的形式传播其影响力，但更新产品投放时旧产品停止扩散，如何选择投放阶段 和 个更新产品的种子使得新旧产品利润之和最大化。在本文的扩散模型中，如果用户来自已购买产品的邻居影响力超过某一确定阈值，则该用户保持激活并影响其未激活邻居，当未有新的激活用户时停止扩散。本文建立了更新产品扩散的投放时机和种子优化问题的整数规划模型，设计了求解大规模问题的多阶段贪婪算法。计算实验显示，相比传统贪婪算法，该算法具有更高的求解效率，相比度数下降算法、随机算法，该算法具有更好的求解质量。同时在一个真实网络中进行扩散模拟，发现：更新产品利润小、种子数量少、计划阶段限制大时，延期投放容易使厂商获得更高的利润和市场效果。