中国列车运行调度指挥智能化系统研究

列车运行调度指挥智能化是铁路运输现代化的重要标志,本文根据中国列车运行的特点及实情,结合国外的先进经验,对中国开展列车运行调度指挥智能化系统的研制与开发进行了系统的规划与设计,并对各个阶段的研制与开发内容进行了系统分析与论述。     

嵌入式操作系统μClinux进程调度研究

现今嵌入式系统是发展最为快速的计算机领域,Linux在嵌入式领域占有举足轻重的地位。μClinux从Linux2．0内核版本演化而来,主要针对没有MMU的CPU而定制的操作系统。在实际的应用中将原内核没有使用到的模块裁去,保留最为精简的内核。而所做的这些在微控领域的应用已经足够,并没有关注实时问题。本文着重分析μClinux进程调度算法,提高μClinux操作系统的实时处理能力。借鉴Linux2．6内核进程调度原理,对μClinux进程调度算法改进进行可行性研究。     

一种基于加工匹配度的车间作业调度方法研究

单件小批量生产形式下的作业车间调度是生产调度中的重要问题.在综合考虑订单优先级、加工时间等诸多因素的基础上,提出了加工匹配度的概念来研究作业调度问题,建立了相应的调度模型,设计了一种启发式作业调度算法.在某制动阀生产企业数控车间的实际应用结果表明,该方法能够较好的辅助车间调度人员进行车间作业调度.     

应用于微结构制造自治系统的流水线作业调度

在微结构制造自治系统中,作业调度起到至关重要的作用。当前大多数的IC作业调度都是基于组合优化技术的,与以往这些工作不同,本文提出了一种新的基于流水线的调度方案。流水线对于串行作业来说能够达到最佳的运行效率,因此获取最优调度方案问题的关键即在于对IC制造设施进行配置,使之成为流水线。本文对于流水线调度的基本算法进行了讨论。对一个实例进行了基于流水线技术的调度,结果表明多数机器都能够达到100%的最高运行效率。本文所开发的一个调度模拟程序,除了对流水线运行的情况进行模拟外,还能够用作实际的调度器,进行最优化作业调度。     

具有切换时延的抢占和非抢占式光交换调度研究

在分组交换和路由器设计中弓』入光交换技术，在可升级性、带宽、功率消耗和成本等多方面具有好处．然而，光交换机的切换时延比电交换机的切换时延长得多，使得传统面向电交换的时隙调度算法不适合于光交换环境，因此，需要设计新的调度算法，以便在传输的时隙空隙和切换次数间找到折衷．将此类光交换调度问题分为抢占式调度和非抢占式调度两种不同情形，分析并指出了它们各自的优缺点．尽管非抢占式调度不利于在时隙空隙和切换次数间取得折衷，但对于任意的切换时延，给出的基于最大加权匹配的贪心算法都可以实现2-近似（成本不高于最优调度的两倍），而且算法复杂度不高，为O（N^2）．对于抢占式调度，也给出了一种新颖的调度算法——2-近似启发式算法．每次在查找交换机的切换矩阵时，该算法都能保证剩下的业务矩阵都是2-近似的．仿真结果和分析表明了2-近似启发式算法：1）非常逼近最优调度；2）比ADJUST和DOUBLE算法无论是在业务传输时延，还是在计算复杂度上，都有显著改善．     

流域水量调度自适应模型研究

针对流域水量调度中来水和用水随机性特点,将自适应控制理论引入流域水量调度,建立了黄河流域水量调度模型,提出了自适应轨迹跟踪水量调度方法.水量调度控制目标是在整个调度期,各用水单位的用水比例始终逼近既定的分水指标.系统控制参数通过约束条件实现,可调系统参数通过水量平衡模型、水库自调节模型和水量分配模型确定.模型计算表明,水量调度自适应模型能够控制分水过程,使分水比例始终逼近既定的指标.     

基于遗传算法的列车运行调度指挥系统满意优化模型的求解

由于遗传算法为满意优化模型提供了有效的寻优算法，本文对简单遗传算法进行了改进，并应用于列车运行调度指挥系统满意优化模型，对主要步骤及主要参数进行了描述和设定。     

基于不同风险源组合的水库防洪预报调度方式风险分析

水库防洪预报调度方式风险分析是设计与实施水库防洪预报调度方式的重要依据,目前对此问题的研究多数为仅考虑洪水预报的狭义风险,然而水库预报调度过程中存在着多种不确定性因素.为了能够更为全面的得到水库防洪预报调度方式的综合风险率,本文分析了水文、水力、水位-库容和调度滞时4种不确定性因素及其分布特性,建立了考虑上述4种不确定性因素的水库防洪预报调度方式的水库本身和下游综合风险分析模型,采用基于拉丁超立方体抽样的蒙特卡洛方法对模型进行求解,为实施防洪调度方式提供信息支持.结合白龟山水库实例,论证了防洪预报调度方式风险率小于常规调度方式风险率,对水库及其下游是安全的,并给出满足下游防洪安全约束的最高汛限水位抬高值.     

电力系统能量与备用联合优化与精确调度

随着能源与环境危机日益严重,如何建立精确调度模型成为电力市场逐步完善过程中的一个迫切需要研究的课题．目前广泛采用的建模方式是将时间离散化,建立离散时间调度模型,本文首先举例说明离散时间调度模型中所定义的备用容量上、下限存在不可达的情况,即离散时间调度模型中的备用容量上、下限约束条件不严格,从而造成实际调度时存在旋转备用容量无法满足实际需求的情况．通过对机组出力方式与爬坡率关系的详细分析,证明了任意调度时段内机组精确可达的备用容量上、下限与该时段首末时刻机组输出功率相关,并给出了精确可达备用上、下限的计算方法．基于上面的分析结果,建立了能量与备用联合优化与精确调度模型,该模型将能量与备用联合精确调度这样一个连续时间最优控制问题建模成一个非线性规划问题,从而极大地降低了问题的复杂性,避免连续时间最优控制问题所存在的求解困难．应用序列二次规划法对模型进行了数值求解,并对结果进行了讨论,进而验证了模型的有效性．     

基于满意优化原则的列车运行调度指挥系统模型体系研究

本文针对列车运行调度指挥系统中各项性能指标设计了适合各自特点的评价函数-满意度函数,并依据列车等级确定权重值来完成复线列车运行调整综合满意度的建立,从而构造出可靠反映复线列车运行调整过程及调整优化规律的列车运行调度指挥系统的满意优化模型。     

一类含积分约束的生产制造系统优化调度

“即时消费”类生产制造系统的优化调度具有重要学术和应用价值. 满足此类系统对产量的实时需求, 考虑调度计划的可实现性具有挑战性. 如何得到精确满足累积产量实时需求的最优调度目前尚无系统方法, 迫切需要研究. 本文建立了含积分约束的生产制造系统优化调度新模型. 通过对生产量变化率约束的深入分析, 证明了该类优化问题等价于光滑非线性规划问题. 生产设备在各时段的产量上下界可表述为时段初、末时刻瞬时生产率的二元函数, 且为精确可达的上下界. 本文结合梯度映射的单调性, 证明了上下界函数的凸性(凹性), 在生产成本为凸函数时, 进一步证明了此类优化调度问题等价于凸规划问题. 本文以上述分析为基础, 针对含积分约束的生产制造系统优化调度问题, 提出了两阶段数值求解方法, 在许多情况下可以迅速获得调度问题的全局最优解. 新模型和相应求解方法克服了生产量变化率约束带来的困难, 获得了精确满足累积产量实时需求的最优调度. 本文同时以电力生产优化调度问题为例, 进行数值求解, 并对结果进行了讨论, 验证了新模型和相应方法的有效性.     

基于多服务类比例公平的分组调度算法

研究了同时满足多性能目标的资源管理模型和算法, 基于服务质量模型实现比例公平性原则, 考虑了包括延迟、丢失率在内的服务质量要求及对于综合的多服务类数据流非常重要的公平性问题, 提出了一种分组网络中的比例公平调度模型, 该调度模型综合描述了网络效率、用户QoS要求和系统公平性等多维目标. 分析论证了能有效满足比例公平的调度策略PFS(proportional fairness scheduling), 同时在Linux上实现了该算法. 最后在模拟和实验测量的基础上对PFS调度算法的性能和系统开销进行了分析讨论.     

并行处理系统的有序调度问题及其渐近最优算法

研究一类并行处理系统的有序调度问题. 详细讨论了有序调度问题的背景及研究有序算法的意义, 给出了有序算法有别于经典算法的主要特征. 对目标为极大化处理器最小负载的并行有序调度问题, 给出了两个近似算法族, 它们是渐近最优的, 并且对固定的m, 最坏情况界与问题的上界非常接近, 从而大大改进了已有文献中的结果.     

黄河调水调沙的模式及其效果

黄河调水调沙就是利用干支流水库群对进入下游的水沙关系进行调节和控制,塑造出相对协调的水沙关系,以充分发挥下游河道的输沙能力,遏制河槽萎缩、恢复并维持中水河槽．经多年研究,黄河水利委员会探索出了使下游河道不淤积的水沙关系,基于此种关系和黄河流域来水来沙条件,充分利用干支流水库,创立了基于小浪底水库单库调节为主、空间尺度水沙对接、干流水库群水沙联合调度的黄河调水调沙三种基本模式．按以上三种模式进行了10次调水调沙,结果：黄河下游800km长河道主河槽平均下降1．5m,最小过流能力由1800m3／s提高到4000m3／s．同时,河口三角洲生态系统得以恢复和改善．     

考虑降雨预报的跨流域调水供水调度及其风险分析

建立考虑降雨预报的跨流域调水供水调度模型,利用决策树算法根据水库当前状态和GFS降雨预报信息获取跨流域调水规则,以确定跨流域调水量,然后进行水库供水调度;选择调水保证率,供水可靠性（缺水风险率）,供水恢复性,供水破坏率作为风险评价指标建立风险综合评价体系,对跨流域调水供水调度模型进行风险评估．实例表明,采用考虑降雨预报信息的跨流域调水供水调度模型较水库常规调度和优化调度,综合风险率低,且能有效的提高水资源的利用效率．     

基于满意优化原则的列车运行调是挥系统的性能指标体系研究

本文基于满意优化理论在求解大规模组合问题的优越性及列车运行调整模型的重杂性,首次尝试将满意优化理论用于列车运行调度指挥系统,并就其关键内容－性能评价指标体系进行了详细地探讨,建立了完善的复线列车运行调整的性能评价指标体系。     

加工时间离散可控作业车间调度问题分解方法

给出了加工时间离散可控的作业车间调度问题（job-shop scheduling problem with discretely controllable processing times,JSP-DCPT）基于析取图的模型及其数学描述.提出一种三步分解方法,使得JSP-DCPT可以通过求解一个作业车间调度问题（job-shop scheduling problem,JSP）以及一系列离散时间-成本权衡问题得到解决.为简化分解方法,引入时间-成本相平面描述离散时间-成本权衡问题的权衡点,并详细阐释了一种基于极限模式的集合支配理论以确定用于消减JSP-DCPT分解所得离散时间-成本权衡问题的一个上界.随后提出一种基于极限模式的集合支配分解算法EMSDDA（extreme mode-based set dominant decomposition algorithm）.基于JSP标准算例FT10构造了测试算例JSPDCPT_FT10,实验仿真验证了提出的理论及分解方法的有效性.     

基于压缩感知的土壤呼吸监测传感网动态采样调度策略

土壤呼吸监测传感网通常部署在野外,无法直接访问电力,并且土壤呼吸测量过程比较复杂、能耗较高,因此在满足重建准确度要求的前提下,希望以尽量少的采样次数来进行测量.利用土壤呼吸真实物理过程中时间序列的相关性,可以采用压缩感知理论来实现采样调度.本文提出了一种基于压缩感知的分段动态采样调度策略:利用前期测量数据进行分析得到的先验知识,对测量时间区间的数据序列进行分段线性拟合,依据分段数据子序列的线性程度度量指标,动态确定各段的采样率.土壤呼吸测量仪在进行监测时,按照分段动态变化的采样率构造压缩感知采样和重建所需的测量矩阵.实验结果表明,相比平均采样率相同的固定采样策略,本文提出的分段动态采样策略能够得到更好的重建质量,即如果以确定的重建误差阈值作为需求,则本文的动态采样策略具有更小的采样率.虽然计算动态采样率会带来一定的计算开销,但减少的采样次数可以节省更多的能量.本文提出的基于压缩感知的分段动态采样策略,虽然在土壤呼吸监测传感网的应用场景中进行了实验和分析,但其思想对于其他类似应用的采样调度和节能问题也具有借鉴价值和潜在的可应用性.     

考虑公平偏好的项目型知识员工调度

在考虑员工公平偏好的情境下,对项目型知识员工调度问题进行了研究。依据公平偏好理论的思想,以项目延迟成本最小化和全体知识员工公平效用值最大化为目标,构建了考虑公平偏好的知识员工调度的多目标优化模型,并运用遗传算法对建立的模型进行求解从而得到调度结果。最后,实例分析表明了模型的可行性和算法的有效性。