基本信息
- 项目名称：
- 城市轨道交通线网物资配送系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 随着城市轨道交通的蓬勃发展，对其配套设施的研究也越来越迫切了。 本作品基于如何设计布局合理、安全高效的物资配送系统这个问题出发，详细地分析了影响地铁交通线网物资配送系统的影响因素，并创新性地从多线共用物资总库角度出发建立物资供应模式，建立了物资配送的总体规划模型。最后，本作品运用Matlab软件开发出辅助决策工具——城市地铁线网物资配送系统。
- 详细介绍：
- 项目背景： 随着国家十二五规划重点指出优先发展公共交通，国内轨道交通市场正在蓬勃发展，但现阶段相对应的配套设施的研究却无法满足应用需求，所以对于配套设施的研究也就越来越迫切。 线网物资的配送系统作为建设和运营过程中的重要配套设施，对未来城市轨道交通线网的整体布局起着至关重要的作用。目前各地轨道交通建设中，普遍采用一条线设置一个物资总库的模式，存在着增加占地和投资、物资和备品重复存储等缺点。 作品设计和创新点： 本作品选择武汉地铁作为研究对象，创新性地从多线共用物资总库角度出发建立一级总库、多线共库、分区域布点的物资供应模式，基于这个配送模式建立了物资配送的总体规划模型。同时，本作品创新性地采取两阶段法，将定性分析与定量分析相结合：先应用总体规划模型得到一组相近的方案，再考虑应用环境利用评价模型做出决策。这种二阶段分析法符合实际情况，具有很好的适用性和推广性。 最后，本作品运用Matlab软件开发出辅助决策工具。优化结果显示该模式很好地满足抢修、维修时效的同时，能节省投资、方便管理，是今后发展的主流模式。辅助决策工具可以方便地分析物资配送系统的影响因素，方便业主的分析与决策。同时，本作品还可以对运营的系统进行二次优化，达到系统的集约式发展、安全高效的效果，有很大的推广价值。 市场前景： 本作品方法普适性强、操作简单、结论科学、效果明显，具有广阔的市场前景。目前本作品正处于中试阶段，同时团队也正与其他铁道部门开展后续合作，添加多城市对比和物资类别管理，完善系统模型和软件，将城市地铁线网材料配送系统应用推广到全国范围。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 国家“十二五”规划重点指出要优先发展公共交通。但近年来，相对于城市轨道交通线网的高速发展，与之相应的配套设施系统的研究却难以满足实际应用的需求。物资配送系统作为地铁线网建设和运营过程中的重要配套设施，对未来城市轨道交通线网的整体布局起着至关重要的作用。 本作品从如何设计布局合理、管理高效的武汉地铁线网物资配送系统的这个问题出发，先后调研了南京和上海的地铁线网物资配送系统，系统地研究了影响物资配送系统的因素，通过研究表明为保证地铁线网安全、高效、经济地运营的关键在于确定科学的配送模式，建立合理的数学模型，找到合适的求解算法，并开发出相应规划系统。 主要的创新点体现在以下几个方面： 1)创新性地提出一级总库、多线共库、分区域布点的物资供应模式； 2)率先运用两阶段法，建立了总体规划数学模型和方案评价模型； 3)运用Matlab软件开了城市地铁线网物资配送系统，用于仿真实际物资配送过程，辅助决策；并详尽分析了对物资配送方案产生影响的各个因素，得出主要设计变量。 技术关键：从多线共用物资总库出发确定物资供应模式，将模型求解结果和实际应用相结合 主要技术指标： 1.布局合理：设计方案满足区域地铁线网的布局需求； 2.费用经济：设计方案与原方案相比，运营成本有明显减少，管理更加便捷。 3.安全高效：设计方案必须满足地铁线网物资的实时需求，保证地铁线网安全高效的运行。
科学性、先进性
- 本作品与现有作品相比突出性技术特点和显著进步主要表现在以下两个方面： 1.配送模式方面，传统的一条地铁线路一个物资总库配送模式，带来冗余和浪费，本作品突破这种传统的配送方式，创新性地提出了一级总库、多线共用物资总库，分区域布点的物资供应模式。结果显示优化后的方案比优化前地方案在20年内固定费用节省4229万，运行费用节省599万。 2.分析建模方面，国内采用的大部分是定性分析，国外关注的重点在于定量分析。本文创新性地采用采取两阶段法，将定量和定性分析相结合，建立具体的数学模型和分析评价模型。本文提供了专家评分法、层次分析法或模糊综合评价法等三种评价分析方法，可以根据实际情况，从一组候选解中选出最优决策方案，而不是传统的单一最优解。 根据湖北省科技信息研究院查新检索中心《科技查新报告》，在所检国内公开报告的文献范围内，未见与委托课题查新点相同的地铁线网材料配送系统研究文献报告。
获奖情况及鉴定结果
- 获得奖励： 1.本作品荣获2010年度中国铁道建筑总公司科学技术三等奖； 2.本作品在2011年湖北省第八届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中获特等奖 发表文章： 《蜂群优化算法在轨道交通线网物资总库合理布局中的应用》，现代城市轨道交通，2011年第1期； 机构鉴定： 2010年10月湖北省科技信息研究院查新检索中心《科技查新报告》 著作权申请： 本软件已经提出软件著作权的申请。
作品所处阶段
- 本系统处于中试阶段
技术转让方式
- 双方共同合作研发，所得成果由双方共享。
作品可展示的形式
- 模型、现场展示、图片、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品运用数学建模和交通运输等知识，建立选址规划模型，并且开发出相应的城市地铁线网物资配送系统，方便规划与决策。通过缩减物资总库的数目达到了集约式发展、安全高效的效果。应用地铁线网配送系统相关方面的知识和材料配送系统相关方面的要求修改了现实布局中一些不合理的设置。 本作品方法普适、操作简单、结论科学、效果明显，具有广阔的市场前景。本作品突破了传统的一线一库的物资总库模式，提出了一级总库、多线共用物资总库，分区域布点的物资供应模式节约了建设成本和运营成本，且方便推广。我国现有12座城市（包括武汉在内）在建地铁，12座城市拟建设地铁，设计方可应用本作品的线网物资配送系统软件，为不同城市设计总体布局方案。 目前本作品正处于中试阶段，同时团队与其他铁道部门也正开展后续合作，添加多城市的物资配送系统对比评价和物资类别管理，完善系统模型和软件，将城市地铁线网材料配送系统应用推广到全国范围。
同类课题研究水平概述
- 国内对物资总库布局问题的研究，大部分集中于路径规划算法和选址评价两个方面，主要工作是对方法进行改进。其中，路径规划算法以定量计算为主，主要包括传统的重心法，鲍姆尔—沃尔夫（Baumol-Wolke）法，随机期望值法等，以及近年来的遗传算法、改进小生境遗传算法等；供应链选址评价以定性分析为主，主要包括加权因素比较法、层次分析法、DEA评价法等。 本文调研了国内一些地铁物资供应模式现状。其中南京地铁1号线采用的是一级总库、分散布点的物资供应模式，这种布局方式提高了物资共享程度，保证抢修、维修及时，但是车辆段库房分散、物料管理自动化程度不高、库房利用率低。上海地铁在8条线上都设置车辆段和一定数量的停车场，所有的车辆段都归1号线梅隆车辆段统一管理。这种布局方式虽然集中度高，但是导致了运输成本高、响应时效差的问题。 国外学者对选址模型研究较多，提出了九个基本的选址模型，包括简单选址模型、有容量限制的选址模型、需求变动的选址模型、动态选址模型等，其目标函数都是使运输费用和固定选址投资费用最小，最终得到唯一的最优方案，不适用于实际工程应用。 本作品的研究内容统一考虑了选址问题、物资存储、物资配送问题，目前在国内外还没有相关方面的研究与应用。
