航线联盟下航空货运网络枢纽点选址问题研究

本文研究航空联盟下航空货运网络的枢纽点选址问题(HLP),基于枢纽点的数量及位置随机与容量的限制。首先引入航线联盟选择概率函数,确定不同航段上的航线自营运输或外包运输的概率;其次根据选址中心法则,以网络总成本最小化为目标,建立枢纽点选址模型;再次采用改进的免疫混沌遗传算法求解模型;最后,以顺丰航空公司案例进行实例分析。结果表明:1)本文改进的算法较免疫混沌遗传算法并与免疫遗传算法及CPLEX结果对比,发现本文设计的算法有较强的收敛性和计算速度,且计算结果与CPLEX求解器求解结果相差不大;2)枢纽点数量不确定时,枢纽点的位置多集中在东部城市;3)航空公司选择联盟环境可以大大降低运营成本,航空公司为提高自身利润,应考虑加入联盟,从而降低自身成本。     

基于870条O-D数据的中国两类航线网络模式空间效益比较

构建由空间联系强度/空间扩散能力、客座率和碳排放环境损害系数组成的模糊综合效益评价模型,应用中国108个城市节点间的870条O-D数据,分短、中、长途三种航线里程和枢纽节点、非枢纽节点两种城市节点等级,对中国两类航线网络模式进行空间效益以及空间效益基础上的经济效益和环境效益的比较.研究发现:(1)空间效益受机场所在城市客流量影响,整体上城市对航线优于中心-辐射航线;随航线里程增加,两类航线网络模式空间联系强度均减弱,后者具有更远的和指向边远地区城市节点的空间扩散能力.(2)经济效益受机场所在城市客流量和客流量补充的影响,在枢纽节点之间城市对航线因客流量充足而占优势,在枢纽节点和非枢纽节点间以及非枢纽节点之间中心-辐射航线因客流量补充及时而占优势.(3)环境效益受航线里程、起降/巡航状态、不同航线里程和不同等级城市节点的航线比例以及客座率影响,依据航线里程和起降/巡航状态描述环境效益时城市对航线优于中心-辐射航线,并与航线比例一同作用于复合环境效益;受客座率影响人均环境效益同前相反.不同航线网络模式空间效益评估以及所对应的航线里程和城市节点等级的解释,可为中国航线网络布局和航线网络模式选择提供理论支持.     

基于航班时空网络模型的网络型机队随机规划方法

为了解决传统基于航班机型分配机队规划法无法准确反映枢纽航线网络下网络效应随机特性问题,将旅客收益网络优化模型合并入航班时空网络数学模型中构建航空公司网络型机队规划方法.在模拟航空公司枢纽网络运营环境(航线网络、航班计划、旅客需求与平均票价水平等)基础上,构建航班时空网络模型并划分行程结构需求情景集,以各机型飞机数为自由变量,将任一需求情景下机型飞机数等于相应自由变量视为非预期约束,构建以机队期望运营利润最大化为目标函数的网络型机队规划随机情景模型,并设计以"完成所需飞机数最少"为第一阶段,以"情景汇聚算法优化机队结构"为第二阶段的两阶段算法求解该模型.算例仿真结果表明,与基于航班机型分配的收益摊销型机队规划法相比较,网络型机队规划法的机队期望运营利润增加了17.1%;与"确定性"需求下的机队规划法相比较,网络型机队规划法的机队期望运营利润增加了1.7%.结果表明,设计的机队规划法能够更好的适应枢纽航线网络运营环境,且结果稳定性更高.     

空铁联运网络的模型构建与算法设计

针对空铁联运网络具体联运路径的设计问题,借鉴枢纽航线网络p-枢纽中位问题的研究思想,将非枢纽城市间可以直航考虑进去,以联运网络总成本最低为目标函数,构建了允许直航的空铁联运网络混合整数规划模型,并设计了基于遍历搜索的最短路算法来求解模型.最后选取样本城市对模型和算法进行算例分析,给出了不同参数组合下的最优目标值和具体联运路径,设计了中国14个城市的空铁联运网络.算例结果表明联运总成本大小和联运路径的数目与枢纽数目m、折扣系数ρ紧密相关:m越大,ρ越小,联运总成本越小,联运路径数目越多;反之亦然.     

航空公司航线决策的一种系统方法

本通过对航空公司基于现有运力选择航线这一决策问题的诸多影响因素的综合分析，根据经验和灵敏度分析的结果，提炼出适于决策的关键因素作为这个多目标决策问题的目标属性，给出了确定各属性值和其权的相应技术和方法，并运用适宜本问题的决策分析方法，完成决策过程，这是作提出的一种较为系统的航线决策概念和方法，也是一种可程序化的方法，借助于计算机并建立相应的数据库，能快速，方便地完成这一决策分析，对如何选择最佳的航线网络，也可类此采用本方法。     

考虑运营稳定性的内支线班轮航线网络规划模型

货主选择承运航线的影响因素,既包括挂靠港口的计划到港时间与单箱运价,还包括反映班轮运营稳定性的甩箱率与准班率。对此,文章将挂靠港口的航行与在港时间不确定引入研究,并对挂靠港口间的不确定性建立联系,基于航次仿真来计算各挂靠港的到港时间分布、船舶的航次最大载箱量分布。以班轮航线的甩箱率与准班率限制、内支线最大船型与最长往返时间为约束,在优化内支线航线网络结构的同时,计算航线适配船型、班期密度及挂靠港计划到港时间。针对所构建的带不确定参数的NP难问题,文章设计了基于模拟仿真的智能优化算法,通过方案仿真技术来处理输入模型的众分布函数,借助智能优化原理从大范围解空间内寻找满意方案。文末对船舶航次仿真与网络规划模型的有效性进行了验证,算例分析表明:内支线班轮航线网络的货主选择比例达64%,且不论货主更偏好运输时间或价格,航线方案皆能贴近货主偏好。     

碳排放限制下的冷藏集装箱多式联运路径优化

为了降低碳排放限制下的冷藏集装箱多式联运成本,实现节能减排的目的,高效的路径选择至关重要.该文基于碳排放限制的视角,针对多式联运网络中铁路和水路运输具有发班时间限制,以及冷藏集装箱需要考虑制冷费用、货损货差的特点,建立了在碳排放限制下以总成本最低为目标的优化模型.构建总成本时不仅考虑了运输费用和转运费用,还考虑了受发班时间影响而动态变化的冷藏费用和货损费用.设计了遗传算法求解,并进行了算例分析.结果表明:通过该模型和算法,可根据决策者的要求快速地选出成本最少的运输方案,为决策者提供决策支持.     

集装箱班轮联营系统舱位租赁与分配决策优化模型

班轮联盟通过舱位资源之间的合作,以发挥规模经济的优势.以班轮运力配置模型为基础,建立基于非线性目标规划的班轮联盟舱位租赁决策优化模型,用于分析和研究联盟情况下集装箱班轮系统舱位租赁与配置优化与决策问题.通过实例计算分析,结果表明,航运公司通过航运联盟舱位租赁,在降低其系统成本、优化运力配置等方面有较好的优点,可适应复杂多变的运力配置情况.     

闭环供应链网络设施Stackelberg对策问题

新企业进入市场的决策不仅要考虑自身的运作成本,同时也要考虑市场上原有供应链网络中竞争者的影响.新进企业与网络中的竞争者构成闭环供应链网络下的一主多从Stackelberg对策问题.主方作选址决策,从方以利润最大化策略应对主方的潜在位置决策,利用均衡模型描述从方各决策者的竞争行为,分析他们之间的相互作用.最后利用模型分析新企业的进入对竞争对手相关经济指标的影响,解决新企业在竞争环境中的设施位置设计问题.     

轴辐式枢纽网络系统的关键枢纽设施识别问题研究

作为轴辐式枢纽网络关键因素的节点,尤其是起到中转作用的枢纽节点是网络稳定运行的重要环节。当这些节点被中断时,将对整个网络产生严重的影响。最直接的表现方式即是网络运行成本的急剧上升。因此本文研究如何识别对网络成本具有决定性影响的关键节点。首先,提出枢纽功能性中断问题和模型,并通过禁忌搜索算法进行求解。最后通过中国航空实例验证模型和算法在实际应用中的有效性。结果显示模型和算法能够有效识别出中国航空网络较重要的关键城市以及相对影响较弱的城市。可以为资源有限情况下,中国航空网络中各城市防御设施的合理分级和部署,为重点保护城市的鉴别提供依据和帮助。     

基于动态列生成算法的飞机排班问题研究

飞机排班是航空运输生产计划的重要环节,对航空公司的正常运营和整体效益有着决定性影响;飞机排班通常构建为大规模整数规划问题,是航空运筹学研究的重要课题,构建的模型属于严重退化的NP-Hard问题.在考虑对多种机型的飞机进行排班时,大大增加了问题的复杂性.针对航空公司实际情况,建立多种机型的飞机排班模型;为实现模型的有效求解,提出了基于约束编程的动态列生成算法;即用约束编程快速求解航班连线(航班串)并计算航班串简约成本,动态选择列集并与限制主问题进行迭代.最后,利用国内某航空公司干线航班网络实际数据验证模型和算法的有效性.     

基于线路“异质性”假设的轴辐式公共交通网络优化研究

特大城市公共交通局部静态拥堵问题日益成为制约公共交通网络运行效率提高的关键。针对这一问题改变线路“同质性”假设,在线路“异质性”假设的基础上,提出了将轴辐式网络设计运用到公共交通领域中来,综合考虑居民采用公共交通方式出行的单位运输可变成本、不变成本、枢纽换乘成本等要素,将枢纽间大型客车干线运输所带来的规模经济效应进行量化,构建了基于单分配、多枢纽、混合式网络结构特征的轴辐式公共交通网络优化模型,旨在多重约束下通过枢纽布局降低网络运输成本,提高公共交通网络站点的可达性。最后根据模拟退火算法对模型进行求解,并通过算例分析与讨论的方式验证了模型的有效性。     

基于正交试验的乘用车运输网络优化方法

在交通部治理公路超限运输的背景下,本文研究了乘用车物流企业多式联运模式下的网络优化问题,以运输网络总成本最小为目标,考虑物流时效、枢纽节点容量及规模经济效应等因素,构建了基于轴辐式理论的运输网络优化模型,提出了混合智能优化算法。针对多参数多水平的寻优问题,对模型的三个关键输入参数,即枢纽节点数量、枢纽节点容量和规模效应折扣系数,引入正交试验方法,降低求解多参数多水平寻优问题的工作量,为确定各参数合理取值提供了新的途径。研究结果表明:枢纽节点容量、折扣系数与枢纽数量三个输入参数对优化结果的影响具有主次顺序,影响程度依次减弱,而且只有枢纽节点容量与折扣系数对乘用车运输网络总效益的影响起显著作用。采用混合轴辐式的网络结构与多式联运的运输组织模式进行优化后的运输网络,相对于原有“点对点”公路运输网络总成本减少10%,从运营管理与成本控制两方面均可有效应对公路治超带来的风险。     

基于时隙区间滑动的全过程时间限制车流组织协调优化

对全过程时间限制车流协调优化问题进行描述。基于该问题随机动态特性,将计划周期划分为若干决策时隙区间,并以决策时隙区间为单位进行建模求解。定义运输任务即时成本和未来成本,并构建决策时隙区间内最优分配网络。通过决策时隙区间逆向滑动过程设计,逐步估计各决策时隙区间内相应运输任务的未来成本,并将其引入模型构建车流组织协调优化问题异构模型。最后设计试验演进问题求解过程,验证方法的有效性。     

碳排放约束下政府与企业的stackelberg决策分析

在碳排放约束额不能由政府单独决定的条件下,本文通过Stackelberg博弈模型分析了非集中决策系统中政府与企业对绿色技术的决策行为。对政府而言,在考虑以社会福利为目标的基础上引入了社会对环境的关注度,并分析了该因素对政府决策的影响。对企业而言,分析结果表明企业对绿色技术的选择并不随着约束值单调变化。当考虑技术成本对博弈双方决策的影响,发现企业对绿色技术的选择是由技术成本和产品经济效益对成本的补偿程度决定的。最后,综合考虑博弈双方的决策,本文讨论了政府能否通过适当的约束值来促使企业选择更好的绿色技术,并给出了建议。     

需求导向的容量设施竞争选址问题研究

客户意愿与容量限制是竞争设施选址问题中两个重要的影响因素,在考虑客户意愿与设施容量共同作用条件下,建立了最小化企业总成本以及每个客户费用为目标的竞争设施选址问题优化模型,通过设计需求导向服务分配机制解决设施与客户之间服务关系分配问题,结合模拟退火思想提出了求解模型的算法。最后利用数值例子分析了需求导向服务分配机制以及目标权重、预算限额等参数对于选址决策的影响,其中考虑需求导向因素会适当增加企业的总成本,但可以减少客户所付出的费用从而增强对客户的吸引力;另外企业的预算限额对于企业的设施选址决策有着重要的影响,企业所能获取的市场份额与其选址预算限额呈正相关的关系;而客户所需付出的总费用与企业提供服务的总成本两者之间则呈负相关的关系,因此需要通过服务质量与成本之间的权衡实现最理想的选址决策。     

多货种多供需地海陆联运格局及对世界能源运输的预判

为优化国际货运规划方案,对可兼容配载的多种货物、多供需地、双港节点直达海运的海陆联运问题进行研究,由其运输关系结构研究其运输系统整体经济性组织的航线分布与货流路径模型.设定相关各量后,以营运期内所有供需地间陆运和海运总成本为目标,以供需能力、港口通过能力、船队收益及船舶停时等约束建立模型,并改进传统盈利航速的计算,模型可实现船舶航速和运输总成本的双重优化.以世界原油和致密油供需为例,划分各国主要产销地区和油港,应用模型结果显示出未来各贸易国间的基本经济航线及一定能力约束产生的航线分布、运力配置及物流路径,表明远距离航线的最优航速偏高,且海运段成本具有支配性影响.     

地下物流网络规划问题研究

为了缓解城市内部货运车辆造成的地面交通拥堵,提出了建立"地下物流网络"的设想,并研究了地下物流网络规划问题.已知区域内若干个需求点的位置以及各自的货运量,在不超过物流节点服务能力限制的前提下,分别以极小化地上物流对交通拥堵的影响和极小化地下物流网络总建设成本为目标,以地下物流网络节点位置以及节点之间管道连接方式等为决策变量,建立了地下物流网络规划问题的多目标混合整数规划模型.进一步设计了求解模型的两阶段贪婪算法,第一阶段在考虑物流节点服务能力限制的前提下,以极小化物流节点数量和地上物流对交通拥堵产生的影响为主要目标,确定尽可能少的物流节点为所有客户点提供服务;第二阶段,以极小化地下物流管道建设总成本为目标,用最短的管道将所有的物流节点连成一个连通的地下物流网络.最后利用某区域的真实数据进行模拟计算,得到了理想的地下物流网络规划图.研究为地下物流网络规划提供了理论依据.     

排放控制区限制下邮轮航线及速度优化

近年来,邮轮行业发展突飞猛进,但随之而来的航运污染问题也不容小觑。国际海事组织设立了排放控制区(Emission Control Area,简称ECA)以限制船舶硫排放,包括邮轮在内的所有船舶在ECA内均需使用昂贵的低硫油,这就使得船舶航行方案需要进行重新规划。本文提出了一个有到港时间限制的邮轮航线和速度优化模型,优化船舶在ECA内外的航线及速度,以最小化总燃油成本。同时引用西北大西洋沿岸一条代表性的邮轮航线,通过计算决策出合理的航行方案,并评估ECA对航运的影响,证明模型的有效性和实用性。     

考虑港口物流能力的多目标海运煤炭供应链网络优化模型

海运煤炭供应链网络优化旨在提高供应链运作效率并降低成本.以煤矿、铁路装载点、港口和煤炭消费客户构成的海运煤炭供应链为研究对象,从供应链集成服务商的视角,提出了考虑港口物流能力的供应链网络优化问题.在最小化固定成本和运输成本这一单目标的基础上,考虑港口物流能力,增加了最大化港口加权煤炭流量的目标,以各节点的能力限制和流量平衡为约束,建立了海运煤炭供应链网络多目标混合整数规划模型.模型求解时,引入"关系成本系数"将多目标问题转化为单目标问题.算例研究表明,所建立的模型能够真实地反映海运煤炭供应链网络优化的决策环境,同时发现,港口物流能力评分和"关系成本系数"均会影响网络优化结果.