列车通信网络设计问题中的双层规划模型

列车通信网络的物理拓扑结构和逻辑拓扑结构优化问题关系到列车控制系统及安全监测系统的性能和经济效益。对列车通信网络的设计问题进行建模,通过双层规划的思想,将列车通信网络的可靠性、建造费用与通信效率纳入统一的决策过程,从而建立科学的列车通信网络最优性能模型。上层规划以最低建造成本为目标,约束条件为网络可靠性;下层规划以最大通信效率为目标,约束条件为建造费用和网络物理拓扑。最后利用一种基于遗传算法和Floyd算法的混合求解过程对列车通信网络综合规划模型进行求解,得到满足网络稳定性要求下的最小费用设计方案及该方案下的最优效率通信方式。通过对实例结果的分析表明,文中提出的模型是切实有效的。     

考虑网络韧性的三级轴辐式物流网络模型及算法研究

为了实现城市物流运作的集约化，并尽可能降低因突发事件导致的物流供需中断，以物流节点定位和通道布局为落脚点，研究了三级轴辐式物流网络的多目标规划。考虑轴辐式网络的结构约束、多级节点间的连通关系限制，以多级轴辐点选址、轴辐点间的连通关系及强度为决策变量，以网络建设成本最小和网络韧性度最大为目标函数，构建三级轴辐式物流网络模型。结合模型的特点设计了具有双层结构的遗传算法，其中外层为三段编码结构的小生境Pareto遗传算法，用于求解多目标规划，内层为0-1编码的遗传算法，用于求解网络韧性度。以某区域14个节点城市作为案例，验证模型及算法的有效性，并将优化结果与两类传统的单目标物流网络进行了比较。研究结果表明：双层遗传算法能够有效求解三级轴辐式物流网络规划模型；选取案例计算得到的Pareto最优解参与比较分析，优化结果与传统三级轴辐式物流网络相比，网络韧性度提高了6倍，但网络建设成本也随之增加；与单纯以韧性度最大化为优化目标的物流网络相比，网络建设成本降低了7倍，网络韧性度也随之降低。可见提出的双目标三级轴辐式物流网络模型实现了网络建设成本和网络韧性度间的均衡，对于追求具备一定抗毁性能的轴辐式物流网络规划人员，具有参考和应用价值。     

连续型公交专用道网络布局优化模型

针对以往离散公交专用道网络布局的局限性,从公交专用道布设的现实条件、规划与建设实践入手,利用网络优化方法提出了面向公交走廊的连续公交专用道网络布局双层优化模型.该模型的上层模型是以最小化路网用户总出行时间为目标的连续公交专用道网络布局设计决策,下层模型是以最小广义出行成本为目标的小汽车和公交车客流分配模型,并应用遗传算法(genetic algorithm,GA)求解该模型.通过算例验证了该双层优化模型有效性与实用性,以及连续型专用道网络布局方案相较与离散型方案的优越性.     

考虑时间维的城市公交专用道布局优化模型

针对一定规划时段内的城市公交专用道布局方案及时序安排,从公交专用道布设规划与建设实践以及路网需求的动态变化入手,利用网络优化方法提出了考虑时间维的公交专用道网络布局双层优化模型.该模型的上层模型是以最大化路网消费者剩余为目标的公交专用道网络布局设计决策,下层模型是以最小广义出行成本为目标的小汽车和公交车客流分配模型,并用遗传算法求解.文中还通过算例分析验证了该双层优化模型的有效性与实用性,以及考虑时间维的专用道网络布局方案相较于单一分阶段公交专用道布局方案的优越性.结果表明,文中建立的模型能够同时优化公交专用道的布局方案及建设时序.     

基于公交分担率的城市客运交通枢纽选址优化

在用户均衡理论的基础上,首先研究超级网络条件下公交车与小汽车交通流量的相互影响,并以公交分担率最大为目标,建立在不同的枢纽选址方案下城市交通网络中公交车流量和小汽车流量分配最优化模型.进而,以公交车与小汽车的出行成本、枢纽建设的土地成本之和作为总成本,以总成本最小为优化目标,建立城市交通枢纽选址优化的双层规划模型.最后,运用案例验证模型,并提出枢纽选址优化的相关建议.     

基于拥堵辨识的城市路网优化模型

为了改善道路交通拥堵状况,在分析城市道路网络交通拥堵博弈关系的基础上,建立了以交通拥堵程度为下层决策目标、经济费用为上层决策目标的城市路网优化双层规划模型.上层模型以管理者对路网运营成本投入最优为目标,下层模型力求路网的出行效率最高,针对该模型提出遗传算法求解流程.以南京市某区域道路网络为例进行分析研究,结果表明:优化后的路网效能优于原始路网,路网运行速度、服务水平均有提升;维护费用及延误均下降.双层规划模型主要针对路网中道路等级低、饱和度高的路段进行改造升级,在一定投入费用范围内实现路网交通拥堵与投入费用的最优平衡关系,能够为路网优化决策提供参考.     

新能源发电接入下储能系统双层优化模型

针对风力发电、光伏发电等可再生分布式电源接入电网带来的网损增加、电能质量降低等问题,提出了一种风光接入下储能系统的双层优化模型.综合考虑储能规划和运行两个方面的耦合效应,上层模型考虑储能规划,以储能配置的位置和容量为决策变量,以储能系统规划成本为目标函数,下层考虑储能系统运行时电网的经济性和稳定性,以储能系统每一时刻（时间刻度为1 h）的出力为决策变量,以电网脆弱性、有功网损、购电成本为目标函数.采用改进鲸鱼算法与YALMIP+CPLEX联合方法在MATLAB中进行求解,选取改进后的IEEE33节点系统进行仿真验证,结果验证了所提模型的合理性,对比不同的场景与结果得到储能的最优配置方案与运行策略.     

含光热电站的热电联供型微网储热容量双层优化配置

含可再生能源的微网已成为能源领域重要的发展趋势，在此背景下，针对热电联产微网中储能优化配置的不足，构建了含有光热电站的热电联供型微网储热容量双层优化配置模型。上层模型以极小化光热电站日投资成本和热电联产微网日运行成本为优化目标，下层以极小化热电联产微网日运行成本为优化目标。利用Karush-Kuhn-Tucker最优性条件将双层模型转化为单层模型。算例证明了基于光热电站的储热系统提升了微网的经济性以及微网消纳可再生能源的能力，并分析了光热电站的储热容量和储热成本对热电联产微网投资成本和运行成本的影响，同时验证了所提双层规划模型的有效性。     

突发事件下旅客列车行车组织双层规划模型

针对突发事件条件下行车组织所具有的结构复杂、涉及对象多样、运营环境动态变化等特点,建立了列车开行方案与运行计划调整的双层规划模型.上层对列车迂回、列车重联、列车停运等调度策略进行优化,以充分利用路网能力,完成旅客输送过程.在给定上层调度方案后,下层采取改变列车区间运行时间、列车停站时间和列车越行方式等策略,以尽量减少列车晚点的情况和被严重影响的列车数量,恢复按图行车.下层为上层提供调整后的运行时刻表,实现双层迭代整体优化.以京沪高速及相关铁路进行实例分析,实现了在不同突发事件影响范围和限速条件下双层规划模型的迭代过程.实验结果证明,借助双层规划模型可充分利用路网能力,减少突发事件造成的不利影响.     

基于双层规划的危险货物高速公路运输网络收费

以危险货物高速公路运输网络为研究对象,以控制网络总风险为切入点,借鉴次优收费原理,考虑以路段收费为决策变量,建立带有变分不等式的双层规划模型,对危险货物运输管理进行优化研究。设计粒子群算法嵌套对角化算法求解所提出的模型,并应用实例进行计算验证。相应数值结果和参数灵敏度分析表明所提出的适用于高速公路网络收费问题的危险货物运输双层规划模型及相应算法有效可行,可为政府危险货物运输管理部门提供合理决策参考。     

多种运输模式下国内沿海集装箱港口布局模型研究

针对集装箱多式联运运输方式下港口合理布局的问题,研究并提出了Hub and Spoke运输模式下港口布局的数学模型;对于该模型的非线性优化问题,引入了人工神经网络方法求解;以辽宁省地区的沿海港口为例进行了计算,并显示出合理的计算结果。     

基于交通效率的城市道路网络优化

道路网络的优化是建立可持续发展交通运输系统的重要环节。引入交通效率的概念,提出了基于交通效率的城市道路网络优化思路。与传统的四阶段交通规划模型相结合,将多车种用户平衡问题作为下层模型,考虑建设费用、污染物排放和能源消耗的约束,建立了使广义交通费用最小化的城市道路网络双层优化模型,分析了关键参数,并应用遗传算法和模拟退火混合算法进行了求解。实例研究表明,该模型既能满足交通需求,又能满足交通系统的环境保护目标。     

高速公路出入口选址双层规划模型研究

针对高速公路出入口选址,建立了双层规划模型.上层规划以高速公路出入口的用地和建设成本、改进交通网络的成本和区域内的出行成本最小为目标函数,下层规划考虑了交通网络车辆弹性需求用户均衡配流.最后设计了一个迭代优化算法对模型进行求解.     

某氯碱化工集团PVC糊树脂厂水网络优化

文章以安徽某氯碱化工集团PVC糊树脂厂为研究对象,探索工业水网络的优化设计;在分析该厂用水现状的基础上,采用数学规划法,建立了废水回用网络优化模型;利用GAMS通用软件优化计算,得到了经优化的用水网络和最小新鲜水耗用量,并通过水网络结构的调整,提出了最终水回用方案.     

基于动态燃料成本双层优化的 燃煤发电企业管控模型

为使燃煤发电企业降低燃料成本,实现燃料科学管控,提出一种综合考虑发电可靠性和生产经济性的燃料成本双层优化模型,上层为电煤采购库存混合整数规划模型,下层为混煤掺烧非线性优化模型,双层模型交替迭代协调优化,实现燃料管控动态决策.针对优化模型高维多约束情况,提出一种混沌映射初始化和高斯变异结合的改进灰狼优化算法.以某燃煤电厂模拟运营进行算例验证分析,结果表明,所提模型可以降低燃煤电厂7.80％的燃煤成本,证明了所提模型与求解算法的有效性和可行性.     

拥挤交通网络中交通分配和信号控制的组合

提出交通网络中交通分配和信号配时的组合模型．模型被表示为两层规划．低层表示具有排队约束的wardrop均衡模型，预测驾驶员对信号控制模式如何响应．上层确定最优信号控制以达到网络出行时间最小．     

铁路货物快运服务网络鲁棒性优化方案

针对计划期间货运需求的波动情况,构建了铁路货物快运服务网络设计鲁棒优化模型。通过对比传统铁路货物快运服务网络设计基础模型,以总运输成本最小为目标,决策内容隐含车流的中转方案和摘挂方案、列车编组计划、运到期限等运输服务约束,采用和声搜索算法对模型求解,循环迭代至获取较优结果。研究结果表明,鲁棒优化模型对运输需求变动的适应性较强,且运到期限增大,总成本减少。     

综合客运通道设计的双层规划模型及算法

描述了综合客运通道的网络结构,分析了通道内旅客出行的广义费用函数,将运输成本、安全性、舒适性等服务属性作为出行阻抗的度量因素,以添加新的旅客运输方式为手段来优化旅客运输网络,设计了综合客运通道离散型网络优化设计问题的双层规划模型,上层模型以网络容纳的OD需求量最大为目标,下层模型为用户平衡问题.采用分支定界法对模型进行求解,并通过算例证明了模型的有效性.根据结果比较各方案的单位投资额所引起的网络容纳OD需求增加量,进一步从投资效率角度解释了方案的优劣,分析表明,该模型和算法能够得到综合客运通道网络优化设计的最优投资方案,为建设决策部门提供定量的决策支持.     

基于遗传算法的公路网络设计的双层优化模型

针对现行公路网规划中存在的主观随意性和网络设计模型的缺陷,提出一种基于遗传算法的公路网络设计的双层优化模型,可一次性求出路段的技术等级与车道数,并利用一个简单的算例进行了仿真试验,结果表明,该模型与算法效果良好,具有较好的应用前景.     

求解供应链分销模型的双层规划方法

以一个多仓库、多分销点的供应链二级分销网络为研究对象，分别从供应链上、下游企业的角度出发，以各自的物流成本最小化为目标，利用双层规划方法建立了供应链分销网络优化模型．讨论了该模型的求解方法，并结合分层迭代的思想给出了一个有效的算法，最后借助于计算机技术实现了对模型的仿真计算．