【摘要】：隨著鐵路貨運組織改革的實施和鐵路公司制改革的堅定不移地推進(jìn),推動國鐵企業(yè)由運輸生產(chǎn)型向運輸經(jīng)營型轉(zhuǎn)型發(fā)展,鐵路貨運將全面走向市場,促使鐵路運輸企業(yè)提高運輸質(zhì)量和效益,以扎實深入推進(jìn)鐵路運輸供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革,全面提高鐵路運輸供給質(zhì)量和供給效率,推動各種交通方式優(yōu)勢互補(bǔ)、融合發(fā)展,從而進(jìn)一步降低全社會物流成本。鐵路運輸企業(yè)擴(kuò)展貨物站到站運輸?shù)介T到門運輸,經(jīng)由設(shè)計變得更為復(fù)雜,面對新的復(fù)雜的實際應(yīng)用環(huán)境,利用已被廣泛應(yīng)用于各種實際應(yīng)用領(lǐng)域的群集智能算法,在合理的時間內(nèi)給出優(yōu)化結(jié)果,為鐵路運輸企業(yè)經(jīng)由設(shè)計提供決策支持,以降低系統(tǒng)的運輸成本和運輸時間,具有理論意義和實際應(yīng)用價值。本文在綜述群集智能算法并分析其在鐵路貨物門到門運輸經(jīng)由設(shè)計問題中的適應(yīng)性后,分析鐵路貨物門到門運輸全過程,以鐵路整車貨物門到門運輸為具體研究對象,構(gòu)建鐵路整車貨物門到門運輸經(jīng)由設(shè)計系統(tǒng)優(yōu)化模型,并應(yīng)用改進(jìn)的離散多目標(biāo)群集智能算法和改進(jìn)的連續(xù)多目標(biāo)群集智能算法分別求解該模型,進(jìn)而考慮資源可擴(kuò)展,假設(shè)始發(fā)站和終到站的位置未知或待確定,構(gòu)建資源擴(kuò)展型鐵路整車貨物門到門運輸經(jīng)由設(shè)計系統(tǒng)優(yōu)化模型,并應(yīng)用改進(jìn)的連續(xù)多目標(biāo)群集智能算法求解該擴(kuò)展模型,定量和定性對比分析改進(jìn)的算法的優(yōu)化性能,并將改進(jìn)的算法獲得的優(yōu)化結(jié)果輸入到Simio中仿真分析。主要研究內(nèi)容為:首先,綜述群集智能算法及其應(yīng)用和改進(jìn)。從單目標(biāo)優(yōu)化和多目標(biāo)優(yōu)化兩個角度,從優(yōu)化算法與優(yōu)化問題關(guān)系的本質(zhì)上和群集智能算法在實際應(yīng)用中得到實踐檢驗兩個方面,分析群集智能算法應(yīng)用于求解鐵路貨物門到門運輸經(jīng)由設(shè)計問題的適應(yīng)性。在總結(jié)介紹多目標(biāo)優(yōu)化特點、技術(shù)以及性能度量后,提出改進(jìn)覆蓋率,并基于快速非支配排序方法提出多目標(biāo)優(yōu)化種群熵用于衡量多目標(biāo)優(yōu)化算法尋優(yōu)過程中種群的多樣性。其次,從復(fù)雜系統(tǒng)和多agent建模的角度詳細(xì)分析了鐵路貨物門到門運輸過程后,按照作業(yè)成本法的基本要求,將鐵路貨物門到門運輸過程劃分為發(fā)送、運行、中轉(zhuǎn)、到達(dá)和兩端服務(wù)共五個作業(yè)環(huán)節(jié)。根據(jù)文獻(xiàn)和實際需求確定運輸成本和運輸時間為鐵路貨物門到門運輸經(jīng)由設(shè)計的關(guān)鍵影響因素,并按照作業(yè)成本法的基本要求,確定每個作業(yè)環(huán)節(jié)的作業(yè)量指標(biāo)及其作業(yè)量計算公式,以及每個作業(yè)環(huán)節(jié)的作業(yè)時間計算公式�；阼F路運輸企業(yè)的角度,以鐵路整車貨物門到門運輸為具體研究對象,從系統(tǒng)上構(gòu)建為多個托運人安排其貨物的始發(fā)站和終到站的最小化系統(tǒng)運輸成本和運輸時間的鐵路整車貨物門到門運輸經(jīng)由設(shè)計系統(tǒng)優(yōu)化模型。再次,將選取的隨機(jī)蛙跳算法和智能水滴算法與路徑重連算法結(jié)合,并引入隨機(jī)塊插入、隨機(jī)塊交換與2-opt三種隨機(jī)多鄰域排序結(jié)構(gòu)和隨機(jī)替換、隨機(jī)生成與隨機(jī)關(guān)鍵替換或生成三種隨機(jī)多鄰域分配結(jié)構(gòu),提出改進(jìn)的多目標(biāo)隨機(jī)蛙跳算法和改進(jìn)的多目標(biāo)智能水滴算法�；谌嵝宰鳂I(yè)車間調(diào)度問題離散編碼系統(tǒng),改進(jìn)的多目標(biāo)隨機(jī)蛙跳算法和改進(jìn)的多目標(biāo)智能水滴算法,應(yīng)用于求解柔性作業(yè)車間調(diào)度問題基準(zhǔn)實例,驗證其性能。基于鐵路貨物門到門運輸經(jīng)由設(shè)計問題離散編碼系統(tǒng),改進(jìn)的多目標(biāo)隨機(jī)蛙跳算法與改進(jìn)的多目標(biāo)智能水滴算法,應(yīng)用于求解本文構(gòu)建的鐵路整車貨物門到門運輸經(jīng)由設(shè)計系統(tǒng)優(yōu)化模型。然后,從優(yōu)化參數(shù)設(shè)置、改進(jìn)個體位置更新公式和引入變異操作等方面,改進(jìn)多相粒子群優(yōu)化算法和量子行為粒子群優(yōu)化算法,提出改進(jìn)的多目標(biāo)多相粒子群優(yōu)化算法和改進(jìn)的多目標(biāo)量子行為粒子群優(yōu)化算法�；谌嵝宰鳂I(yè)車間調(diào)度問題連續(xù)編碼系統(tǒng),改進(jìn)的多目標(biāo)多相粒子群優(yōu)化算法和改進(jìn)的多目標(biāo)量子行為粒子群優(yōu)化算法,應(yīng)用于求解柔性作業(yè)車間調(diào)度問題基準(zhǔn)實例,驗證其求解組合優(yōu)化問題性能�；阼F路貨物門到門運輸經(jīng)由設(shè)計問題連續(xù)編碼系統(tǒng),改進(jìn)的多目標(biāo)多相粒子群優(yōu)化算法和改進(jìn)的多目標(biāo)量子行為粒子群優(yōu)化算法,應(yīng)用于求解本文構(gòu)建的鐵路整車貨物門到門運輸經(jīng)由設(shè)計系統(tǒng)優(yōu)化模型。定量和定性對比分析四種改進(jìn)的多目標(biāo)群集智能算法的性能,并將優(yōu)化結(jié)果輸入到Simio中仿真分析,驗證改進(jìn)的算法的性能。最后,考慮資源可擴(kuò)展,假設(shè)始發(fā)站和終到站的位置未知或待確定,構(gòu)建資源擴(kuò)展型鐵路整車貨物門到門運輸經(jīng)由設(shè)計系統(tǒng)優(yōu)化模型,探討鐵路整車貨物門到門運輸中鐵路和公路的運輸距離的變化對系統(tǒng)優(yōu)化的影響。改進(jìn)的多目標(biāo)多相粒子群優(yōu)化算法和改進(jìn)的多目標(biāo)量子行為粒子群優(yōu)化算法,經(jīng)過ZDT函數(shù)實例驗證其求解連續(xù)優(yōu)化問題性能后,基于資源擴(kuò)展型鐵路貨物門到門運輸經(jīng)由設(shè)計問題編碼系統(tǒng),應(yīng)用于求解資源擴(kuò)展型鐵路整車貨物門到門運輸經(jīng)由設(shè)計系統(tǒng)優(yōu)化模型。定量和定性對比分析資源擴(kuò)展型模型與原模型的優(yōu)化結(jié)果,并將資源擴(kuò)展型模型的優(yōu)化結(jié)果輸入到Simio仿真軟件中,驗證改進(jìn)的算法的性能。本文從復(fù)雜系統(tǒng)的角度,對鐵路貨物門到門運輸經(jīng)由設(shè)計進(jìn)行建模與仿真,并通過改進(jìn)的多目標(biāo)群集智能算法求解,豐富了鐵路貨物門到門運輸經(jīng)由設(shè)計和群集智能算法的研究,提供鐵路運輸企業(yè)的鐵路貨物門到門運輸經(jīng)由設(shè)計決策支持以及新建車站選址與車站布局優(yōu)化決策參考。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP18;F532
【圖文】：

大和市場競爭力增大促進(jìn)運輸體系逐步完善的過程中，鐵路貨運業(yè)的市場份額卻逡逑逐年下降，主要體現(xiàn)在貨運市場和貨運產(chǎn)品占有的比重逐年下降。國家統(tǒng)計局和逡逑《中華人民共和國２０１７年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》［１８］的數(shù)據(jù)顯示，見圖１－２，逡逑２０１１－２０１７年，在全社會貨運量和貨物周轉(zhuǎn)量波動上升情況下，鐵路貨運量和貨物逡逑周轉(zhuǎn)量卻逐年下降，即鐵路貨運市場和貨運產(chǎn)品占有比重逐年下降；公路運輸占有逡逑市場份額大而水運、公路運輸占有貨運產(chǎn)品份額大，其他運輸方式的發(fā)展，對鐵路逡逑貨運市場和貨運產(chǎn)品占有形成激烈競爭。因此，要求鐵路運輸企業(yè)考慮貨物運輸組逡逑織優(yōu)化，提尚運輸效率與效益，提聞鐵路運輸競爭力。逡逑３逡逑

邐２０１７逡逑年份／邋Ｙｅａｒ逡逑圖１－１鐵路營業(yè)里程逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ邋ｍｉｌｅａｇｅ邋ｏｆ邋ｒａｉｌｗａｙｓ逡逑鐵路運輸作為我國運輸行業(yè)的骨干［１７】，隨著鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，特別是高逡逑速鐵路建設(shè)，推進(jìn)客貨分離實現(xiàn)貨運能力增大，本應(yīng)憑借其自身優(yōu)勢在貨運市場獲逡逑得更多的市場份額，然而，隨著市場經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，在其他運輸方式不斷崛起壯逡逑大和市場競爭力增大促進(jìn)運輸體系逐步完善的過程中，鐵路貨運業(yè)的市場份額卻逡逑逐年下降，主要體現(xiàn)在貨運市場和貨運產(chǎn)品占有的比重逐年下降。國家統(tǒng)計局和逡逑《中華人民共和國２０１７年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》［１８］的數(shù)據(jù)顯示，見圖１－２，逡逑２０１１－２０１７年，在全社會貨運量和貨物周轉(zhuǎn)量波動上升情況下，鐵路貨運量和貨物逡逑周轉(zhuǎn)量卻逐年下降

其他邋／邋Ｏｔｈｅｒｓ逡逑圖２＿１現(xiàn)有優(yōu)化算法的分類逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｔｈｅ邋ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｅｘｉｓｔｉｎｇ邋ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ邋ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ逡逑基于群集智能的優(yōu)化算法，在目前的文獻(xiàn)中大約有４０多種不同的優(yōu)化算法［６

本文編號：2793305