铁路机车车辆分配与最小有向树覆盖问题研究
铁路机车车辆分配问题
在铁路机车车辆分配问题中,研究人员使用 CPLEX 和 SMB 两种方法进行求解。在 CPLEX 中,基本采用 SPMCF 公式,但考虑到测试用例中路线是每日定义的,对其进行了修订以消除中间流量变量。即便规划周期长度仅为 24 时,0 - 1 变量的数量也约为 100,000。
通过对 SMB 和 CPLEX 方法的计算结果分析(如图 5 所示),能清晰看到两者的差异。左图展示了解决时间与规划周期长度的关系,右图展示了惩罚值与规划周期长度的关系。每个规划周期长度对应的绘制值是通过将初始日期 ds 从 1 到 7 改变后的 7 个测试用例结果的平均值。
CPLEX 能确保获得最优解,而基于 SMB 的解是一种启发式方法,并不总是能找到最优解。因此,在 SMB 中,在贪婪构建过程中使用伪随机数序列进行 5 次试验并取平均值。
从左图可以观察到,随着规划周期长度的增加,CPLEX 的解决时间急剧增加,当规划周期长度超过 20 天时,解决时间超过 1000 秒。而 SMB 的解决时间在 SMB160K 情况下小于 10 秒,在 SMB4K 情况下甚至小于 1 秒。也就是说,所提出方法的解决时间约为 CPLEX 的 1/10 到 1/100,仅为获得可行解时,小于 1 秒。
从右图可知,随着 N 的增加,SMB 的解质量趋于接近 CPLEX 的曲线,在 SMB160K 情况下,近似比率约为 104%。
综上所述,SMB160K 能在比 CPLEX 短得多的解决时间内获得接近最优的解。并且经过少量专家调整,机车车辆分配计划具有实际应用价值,成功创建了实用的计划。
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