鐵路運輸服務(wù)時空網(wǎng)絡(luò)模型與算法

鐵路運輸業(yè)是社會的基礎(chǔ)性行業(yè)之一，它在社會生產(chǎn)活動中占有極其重要的地位。本項目結(jié)合鐵路運輸?shù)膶嶋H特點，從研究運輸服務(wù)的時空特性和處理運輸過程中不確定因素的角度出發(fā)，探討鐵路運輸服務(wù)設(shè)計和列車群控制問題建模和求解的新方法。主要做了如下三方面的研究工作： (1) 研究了帶不確定信息的列車運行時空圖優(yōu)化設(shè)計及調(diào)整問題。具體來說，針對運行時空圖設(shè)計中的隨機(jī)信息，構(gòu)建了該問題的期望值模型及關(guān)鍵值模型，并設(shè)計了基于分枝定界算法的啟發(fā)式搜索算法。針對列車運行中由于事故導(dǎo)致不能按圖運行的情況，將發(fā)生的事故時間處理為模糊變量，在利用時空網(wǎng)絡(luò)描述列車運行軌跡的基礎(chǔ)上，為列車運行調(diào)整問題構(gòu)建兩階段期望值模糊規(guī)劃模型和基于時空網(wǎng)絡(luò)的兩階段最小風(fēng)險模型，為模型設(shè)計GAMS代碼搜索近似最優(yōu)解。 (2) 應(yīng)用不確定優(yōu)化技術(shù)研究鐵路運輸服務(wù)最小風(fēng)險設(shè)計問題。將列車貨運方案編制過程中的不確定信息處理為不確定變量并提出平均機(jī)會測度以度量不確定事件發(fā)生的機(jī)會?；诖?為列車貨運方案的優(yōu)化建立不同準(zhǔn)則下的決策模型。設(shè)計了基于可行路搜索、隨機(jī)模糊模擬和遺傳算法的混合算法求解模型。進(jìn)一步，利用可信性測度，為該問題建立了可信性約束下的最小風(fēng)險模型，探討了了模型的數(shù)學(xué)性質(zhì)及等價類。為求解復(fù)雜模型，進(jìn)一步研究數(shù)學(xué)模型的近似化方法,并設(shè)計了禁忌搜索算法求解模型的近似最優(yōu)解。 (3)從惰行控制的角度，以極小化能耗和運行時間為目標(biāo)，構(gòu)建鐵路網(wǎng)上列車群控制與組織一體化模型并設(shè)計高效求解算法，為完善實際環(huán)境下列車群的優(yōu)化控制方案提供重要的指導(dǎo)。此外，首次提出了能耗約束下最小化旅行時間的列車群最優(yōu)控制問題，在一般條件下分析了最優(yōu)解的工況類型及其轉(zhuǎn)換策略。通過研究能耗與旅行時間之間的解析函數(shù)關(guān)系，基于二分法思想設(shè)計了求解列車節(jié)能操縱問題的快速有效算法。 上述研究對鐵路運輸服務(wù)的完善與發(fā)展具有重要意義。 2100433B

傳統(tǒng)的鐵路運輸服務(wù)網(wǎng)絡(luò)僅考慮了運輸服務(wù)集合及貨物的運送路徑，沒有考慮運輸服務(wù)具體的時間安排，故后續(xù)的服務(wù)中還需要確定額外的列車服務(wù)時間表。實際上，通過這種方法找到既滿足前階段已確定的運輸任務(wù)，又符合各線路和場站能力限制的運行時間表往往比較困難。因此，構(gòu)建同時考慮運輸服務(wù)網(wǎng)絡(luò)問題和時間表問題的綜合模型并能夠有效求解將有助于提高運輸服務(wù)的可靠性和可實施性。本項目將針對現(xiàn)有文獻(xiàn)的研究結(jié)果較難直接指導(dǎo)實際作業(yè)的弊端，探討鐵路貨運服務(wù)設(shè)計問題建模和求解的新方法。首先，在研究能合理描述鐵路運輸特征的時空網(wǎng)絡(luò)以及相關(guān)要素的基礎(chǔ)上，建立偏向操作層面的運輸服務(wù)時空網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，討論模型的數(shù)學(xué)性質(zhì)，設(shè)計基于啟發(fā)式算法的高效求解算法。同時考慮軌道交通系統(tǒng)中存在的不確定性對時空服務(wù)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的影響，建立運輸時空網(wǎng)絡(luò)的最小風(fēng)險模型，最大限度降低不確定性導(dǎo)致的風(fēng)險。本項目的研究對鐵路運輸服務(wù)的完善與發(fā)展具有重要意義。

《貨物裝載布局模型與算法》將貨物重量在容器中的均衡分布作為裝載優(yōu)化布局的前提，以裝載空間與能力大化為優(yōu)化目標(biāo)，建立平衡裝載布局問題的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計相應(yīng)的布局方法。重點探討一車多件貨物平衡裝載、多車多件貨物平衡裝載、帶軸重約束平衡裝載、帶集重約束平衡裝載和多階段帶時間約束裝載布局問題。

鐵路超限超重貨物運輸優(yōu)化模型與算法內(nèi)容簡介

雷定猷編著的《鐵路超限超重貨物運輸優(yōu)化模型與算法》從信息化角度來論述超限超重運輸優(yōu)化問題，提出了一系列超限超重運輸優(yōu)化模型與算法，探索更好地解決超限超重貨物運輸組織和運輸安全問題的途徑。全書共七章節(jié)，內(nèi)容包括鐵路超限超重貨物運輸評價、鐵路建筑限界綜合、鐵路超限超重貨物裝載決策、鐵路超限超重貨物運輸徑路優(yōu)化等。

鐵路超限超重貨物運輸優(yōu)化模型與算法作者簡介

中南大學(xué)交通運輸工程學(xué)院教授，博士，博士生導(dǎo)師，中南大學(xué)綜合交通系統(tǒng)研究所所長。從1993年開始一直從事交通運輸組織的教學(xué)和科研工作。國內(nèi)外發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇，國際三大檢索論文40余篇。主持了國家自然科學(xué)基金項目“鐵路超限超重貨物運輸組織理論研究”和系列“超限超重貨物運輸和貨物裝載布局”的鐵道部重點課題；開發(fā)了C/S和B/S兩種模式的站段級、鐵路局級和鐵道部級三個層次的超限超重貨物運輸決策軟件，軟件目前全路使用，并獲得了廣鐵集團(tuán)公司科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎，鐵道部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。

《GIS與地圖信息綜合基本模型與算法》是作者毋河海完成的國家自然科學(xué)基金項目、國家測繪局科研項目和教育部高校博士學(xué)科點專項基金項目等地圖綜合問題研究成果的集成，書中研究的僅是在地圖數(shù)據(jù)庫或GIS空間數(shù)據(jù)庫中存儲的地圖空間信息。