机场新增卫星厅对中转旅客影响的模型和算法

基于"华为杯"第十五届中国研究生数学建模F题中关于机场新增卫星厅对中转旅客的影响问题的研究.通过建立描述登机口与机场航班对应矩阵,采用0-1整型规划模型和基于最优个体保留策略的遗传算法求解航班-登机口分配的最优解,并且将最大化分配航班数、最小化登机口数、以及最小化乘客总体换乘紧张度等优化目标采用加权的方式实现多目标优化,最后得出相对最优解.     

机场新增卫星厅对登机口影响的评估方法

为了解决航站楼客流量饱和的问题,采用一种增加卫星厅的方法,实现了旅客分流.基于单目标整数线性规划和多目标优化的方法,分别构建了登机口优化分配网络模型和多目标优化模型.利用登机口优化分配网络算法筛选出所使用的共同登机口,建立了目标函数并列出约束条件,采用目标约束法对建立的模型进行求解.在此基础上,根据目标建模的思想,建立了可供中转旅客总体流程时间最短且使用登机口数量最小的航班-登机口分配模型.利用MATLAB计算可知,利用42个登机口即可实现303架航班的正常运转.     

基于改进SWO算法的机场新增卫星厅对中转旅客换乘紧张度影响

由于旅行业的快速发展,某航空公司在某机场为了缓解原有航站楼T登机口不足的压力增设卫星厅S,但中转旅客换乘的时间可能延长,因此优化分配登机口、分析中转旅客的换乘紧张程度,为航空公司航班规划的调整提供参考依据是十分必要的.将综合考虑分配到固定登机口的航班转场记录数、换乘总体紧张度和登机口使用数量,首先建立了一个多目标整数模型作为理论数学模型;然后,将其转化为更易求解的多层规划模型;最后,利用加入禁忌搜索的改进SWO算法求解,并将传统SWO算法作为比较.结果表明:可最少使用65个登机口分配最多253个转场飞机,此时中转旅客的总体紧张度从新增卫星厅前的98.11增加至358.17,是原来的3.65倍,因此开通卫星厅S后中转旅客换乘失败的风险远高于未开通时.     

航班登机口分配问题的数学建模

登机口作为机场的重要组成部分,其资源利用率直接影响航班服务的效率.针对不同的优先级建立多目标规划模型对航班进行优化分配,采用贪心算法和禁忌搜索算法,结合登机口类型、航班时间的约束,逐次对最大化分配航班问题、最小化中转旅客最短流程时间问题、最小化旅客总体紧张度问题进行建模求解.结果表明该算法不仅提升了求解速度,并且在航班登机口分配问题中展现了较好的综合寻优能力.这对民航机场实现经济效益、提高旅客满意度有一定的参考价值.     

考虑航站楼扩增对中转旅客影响的登机口优化调度模型

机场新增卫星厅,在优化分配登机口的同时需要考虑最小化旅客行走时间该方面学术研究有限,充分考虑航站楼扩增对中转旅客的影响,建立综合的登机口优化调度的模型.设计无向图着色模型,提出基于禁色影响度的贪婪着色算法,设计内层深度模拟退火与外层浅层模拟退火相结合的双重退火优化算法,引入乘客换乘因素,考虑失败惩罚,提出基于社群联盟冲突消解原则的图着色优化算法,实现对模型的优化,得到最佳调度方案.     

考虑乘客分流的异质车型通勤定制公交网络优化

定制公交作为城市需求响应交通的重要组成部分,其线网规划的优劣直接影响乘客满意度和系统运营成本.针对一类新的考虑乘客分流和异质车型的早晚高峰时期通勤定制公交网络规划向题,以最小化乘客旅行成本和公交系统运营成本为目标,同时优化异质车队路线、车型选择、行车时刻及乘客分配,构建了一个混合整数非线性规划模型.为有效求解该模型,提出了一种融合问题特征的改进自适应大邻域搜索算法,设计了基于问题特征的乘客分流破坏算子,以提升算法寻优能力.最后,大量算例结果验证了模型的正确性和算法的有效性.实验结果表明:求解小规模算例时,改进自适应大邻域搜索算法能在12秒以内获得距离最优解平均差距为0.24%的满意解;求解大规模算例时,与文献中大邻域搜索算法和遗传算法相比,所提出算法能获得更高质量解,平均成本节约分别为1.20%和2.27%;此外,与未考虑乘客分流和同质车型情形相比,考虑乘客分流和异质车型,得到的方案成本降低11.46%,提高了资源利用率.     

面向靠桥率及道口冲突率的航班-机位指派问题优化模型及其启发式算法研究

在给定航班时刻表条件下,对于进出港航班的机位分配,除了必须满足航班、飞机和机位之间的技术性要求之外,还要考虑尽量提高整个机场的机位利用率,且方便旅客出入港及时、安全和便捷.文章以飞机机型、所属航空公司、客运/货运航班、国内/国际航班等匹配条件为约束条件,以航班-机位分配完成率、靠桥率、道口非冲突率为目标,建立了一个航班-机位指派问题的全局优化模型.基于国内某机场的真实应用场景及其待决策变量维度的超大规模,导致模型求解成为一个NP-COMPLETE的混合整数规划问题.文章提出一种启发式快速求解算法,基于贪婪规则建立若干优先级队列的航班冲突调整方案,按照3个指标重要程度渐次探求近似最优解.而且,对于每一步贪婪规则的改进,文章都进行了算法有效性检验以及计算性能的对比实验.最终多重对比实验的结果表明,新算法的结果在与理论最优解差距不足3%的代价下,可节约超过90%求解时间.     

不正常航班恢复模型和算法研究

主要根据2017年中国研究生数学建模竞赛中的航班恢复问题,探讨航班遇到突发情况时,如:机场在某时间段关闭,如何按照不同要求重新规划航班,使得旅客总延误时间或航班总延误时间尽可能短.航班恢复是一个NP-Hard问题,根据竞赛所涉航班恢复的4个子问题,分别根据其特有的约束条件和飞机间调整所需额外成本的计算办法,建立了相应的混合整数规划模型.通过先检测不正常航班的相关信息如延误扩散情况,再选择航班恢复计划使延误尽可能小,给出了启发式算法求解上述规划模型.进一步,对航班恢复问题所涉及的前3个子问题,分析了其延误时间下界,并与算法所得的延误时间进行比较,发现算法所得延误时间等于或者非常接近估计下界,这说明算法所得新航班计划是最优的或者非常接近最优航班恢复计划.     

多时间窗车辆路径问题的智能水滴算法

研究了多时间窗车辆路径问题,考虑了车容量、多个硬时间窗限制等约束条件,以动用车辆的固定成本和车辆运行成本之和最小为目标,建立了整数线性规划模型。根据智能水滴算法的基本原理,设计了求解多时间窗车辆路径问题的快速算法,利用具体实例进行了模拟计算,并与遗传算法的计算结果进行了对比分析,结果显示,利用智能水滴算法求解多时间窗车辆路径问题,能够以很高的概率得到全局最优解,是求解多时间窗车辆路径问题的有效算法。     

切割定界与整数分枝结合求解整数线性规划

把一种改进的割平面方法和分枝定界的思想结合起来求解整数线性规划 ( ILP)问题 .它利用目标函数等值面的移动来切去相应 ( LP)的可行域中含其非整数最优解但不含 ( ILP)可行解的“无用部分”,并将对应的目标函数值作为 ( ILP)目标最优值的一个上界 ;最后 ,通过 ( LP)最优解中非整数基变量的整数分枝来获得整数线性规划的最优解 .     

Reflections on the Hohmann Transfer

Walter Hohmann was a civil engineer who studied orbital maneuvers in his spare time. In 1925, he published an important book (Ref. 1) containing his main result, namely, that the most economical transfer from a circular orbit to another circular orbit is achieved via an elliptical trajectory bitangent to the terminal orbits. With the advent of the space program some three decades later, the Hohmann transfer maneuver became the most fundamental maneuver in space.In this work, we present a complete study of the Hohmann transfer maneuver. After revisiting its known properties, we present a number of supplementary properties which are essential to the qualitative understanding of the maneuver. Also, we present a simple analytical proof of the optimality of the Hohmann transfer and complement it with a numerical study via the sequential gradient-restoration algorithm. Finally, as an application, we present a numerical study of the transfer of a spacecraft from the Earth orbit around the Sun to another planetary orbit around the Sun for both the case of an ascending transfer (orbits of Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune, and Pluto) and the case of a descending transfer (orbits of Mercury and Venus).     

Transfer maps

A category-theoretic definition of transfer is given, and its basic properties are explored. As applications, a special case due to Mitchell is used to establish a result about integral extensions of arithmetical rings, and non-classical transfers between modules over group rings are used to obtain information about localizations of group rings by central elements which are not in the coefficient ring     

Simulating the Transfer of New Production Technologies

New methods are proposed for assessing the efficiency of multi-model computer systems for the analysis of adoption and transfer of complex computer-integrated technologies under unfavorable economic conditions.     

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