《交通运筹学》课程教学大纲（本科）.docx

交通运筹学(Transportation Operations Research)课程代码：04410016学分：3学时：48 （其中：课堂教学学时：48实验学时：0上机学时：0课程实践学时：0 ）先修课程：高等数学、线性代数' 专业导论、程序设计等适用专业：交通工程、交通运输等专业教材：运筹学，运筹学教材编写组，清华大学出版社，2013年1月第四版一、课程性质与课程目标（一）课程性质运筹学是一个主要的数学分支，其核心是研究优化的理论与方法，它广泛地应用现有的科学技 术知识和数学方法，解决实际生活、生产中提出的一些专门问题。根据问题的要求，通过分析和运 算，做出综合性的合理安排，使有限资源发挥更大的效益，为决策者最优决策提供定量依据。运筹 学的理论与方法已经广泛地应用于工业、农业、财政金融、交通运输、物资存储、城市建设、医疗 保健、教育科研、经济管理、事等社会的各个领域。本课程是交通工程专业的专业基础课，属必修课。本课程的目的是为了适应交通工程专业本科 学生培养目标的要求，使学生学习掌握如何应用运筹学中的数量方法与模型来分析研究交通领域中 的最优化设计、管理、决策等问题。本课程的任务是：通过本课程的教学，使学生掌握一些运筹学 的基本模型、基本概念、基本理论和基本方法，初步掌握运筹学整体优化的思想和若干定量分析的 优化技术，应用数学模型分析和解决问题的基本过程和主要方法，培养和提高学生建立数学模型的 综合能力，以及应用软件解决实际问题的实践能力。（二）课程目标课程目标1:要求以运筹学方法论为指导，掌握运筹学整体优化思想。课程目标2：掌握运筹学的基本概念和基本理论、掌握线性规划、整数规划、动态规划等基本 模型的功能和特点，熟悉其建模条件、步骤以及相应的技巧。课程目标3：掌握运筹学的基本算法的原理和操作过程，如单纯形法、表上作业法、匈牙利法、 分支定界法、动态规划问题解法、最短路算法、最大流算法等等。课程目标4：初步掌握运用运筹学的思想和方法，对交通工程领域的实际问题进行分析和建模。课程目标5：会使用计算机软件对所建立的数学模型进行求解。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点IT, 2T, 2-3。1 .毕业要求1-1:具有解决交通工程问题所需的数学与自然科学知识及其应用能力。2 .毕业要求2-1：能够将数学、自然科学基本原理运用于交通复杂工程问题的建模、表达 和分析。3 .毕业要求2-3：能够运用计算机技术对交通系统实际工程问题进行仿真、表达和分析。课程目标毕要求指标鼾、课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4课程目标5毕业要求1-1毕业要求2-1毕业要求2-3/二、课程内容与教学要求第一章线性规划（-）课程内容运筹学的产生和发展，线性规划的数学模型，线性规划的图解法及几何意义，单纯形法的原理, 单纯形法步骤及过程，单纯形表，单纯形法的进一步讨论，单纯形算法的软件实现，线性规划在交 通领域中的应用举例。（二）教学要求学生须掌握：交通领域中简单的线性规划问题建模（例如道路纵坡的优化设计等等）；两个变 量的图解法；线性规划的标准型及规范型；单纯形法的基本步骤，两阶段及大M法的迭代步骤；了 解有关定理及其内容、证明过程；会使用LINDO软件求解线性规划问题。（三）重点与难点.重点掌握单纯形法的基本步骤，两阶段及大M法的迭代步骤；会采用单纯形表解题。1 .难点了解有关定理及其内容、证明过程；线性规划模型的建立。第二章运输问题（-）课程内容运输问题的数学模型及其特征，运输问题的求解思路及相关理论，表上作业法，运输问题的扩 展（产销不平衡问题及转运问题），运输问题的软件求解，运输问题在交通方面的应用举例（例如 交通工程道路施工中的土方调运问题）。（二）教学要求掌握表上作业法求解简单的运输问题，掌握转运问题、产销不平衡问题的数学模型建立方法以 及会使用LINDO软件求解运输问题，掌握交通方面简单的运输问题的数学模型的建立。（三）重点与难点.重点掌握表上作业法的求解过程；掌握交通方面的运输问题数学建模方法。2 .难点掌握转运问题、产销不平衡问题的数学模型建立方法。第三章目标规划（-）课程内容目标规划的基本概念及其数学模型，目标规划的图解法，目标规划的单纯形法，目标规划的软 件求解，目标规划在交通方面的应用举例。（二）教学要求掌握交通系统中简单的目标规划模型，如特殊要求运输问题的目标规划数学模型的建立，以及 单纯形法的求解步骤和目标规划的LINDO软件求解，使学生初步具备将交通工程领域的实际问题转 化为目标规划数学模型并求解的能力。（三）重点与难点.重点掌握目标规划的数学模型建立。1 .难点掌握目标规划的图解法和目标规划的单纯形法。第四章整数规划（一）课程内容整数规划问题及其数学模型，分枝定界法，0-1整数规划与隐枚举法，分配问题与匈牙利法， 整数规划的软件求解，整数规划在交通方面的应用举例。（二）教学要求了解整数规划问题的实质，掌握交通系统中整数规划模型的建立，如施工规划问题、公交车乘 务人员安排问题等。掌握分枝定界法与匈牙利法的求解，会使用LINDO软件求解整数规划问题。使 学生初步具备将交通工程和交通运输领域的实际问题转化为整数规划数学模型并求解的能力。（三）重点与难点.重点掌握求解整数规划的分支定界法和求解指派问题的匈牙利法。1 .难点掌握交通系统中整数规划模型的建立。第五章动态规划（-）课程内容多阶段决策问题，动态规划的基本概念和基本方程，最优性定理，动态规划的求解方法，动态 规划的在交通方面的应用举例。（二）教学要求了解动态规划的基本概念，掌握交通领域中简单的动态规划模型，如最短路问题、旅行商问题 等。掌握动态规划的数值解法和解析解法。（三）重点与难点L重点掌握动态规划的数值解法和解析解法。2 .难点掌握动态规划模型的建立方法，特别是交通方面的动态规划模型的建立。第六章图与网络分析（一）课程内容图与网络的基本概念；树及最小树问题；最短路问题：Dijkstra算法和编程实现；最短路问 题：Floyd算法和编程实现；最大流问题：标号法和数学模型；最小费用最大流问题；旅行售货员 问题；中国邮路问题。（二）教学要求掌握最小树问题的解法，掌握最短路问题的的Dijkstra算法和Floyd算法，掌握最大流的标号 法及数学模型，掌握最小费用最大流的标号法及数学模型建立，掌握旅行售货员问题的Hamilton回 路解法，掌握中国邮路问题的解法。（三）重点与难点.重点掌握最大流的标号法及数学模型；掌握旅行售货员问题的Hamilton回路解法，掌握中国邮 路问题的解法。1 .难点 掌握最短路问题的的Dijkstra算法和Floyd算法。三、学时分配及教学方法章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂 教学实 验上机课程 实践小 计第一章1010讲授法、讨论法1、 2、 3、 4、 5第二章66讲授法、讨论法1、 2、 3、 4、 5第三章44讲授法、讨论法1、 2、 3、 4、 5第四章88讲授法、讨论法1、 2、 3、 4、 5第五章66讲授法、讨论法1、 2、 3、 4第六章1414讲授法2、3、4合计1800048四、课程考核考核形式考核要求考核权重备注平时作业不少于5次30%期末考试闭卷70%五、参考书目及学习资料1交通运筹学，张文会，机械工业出版社，2014年11月第一版.2道路交通工程系统分析方法，王炜、陆建等，2011年第二版。六、大纲说明交通运筹学作为一门专业基础课，具有非常重要的地位。教学上，主要以运筹学为基 础，然后增加相应的交通方面的数学建模举例，以及软件（LINDO软件、MATLAB软件等）求解。对 于运筹学，主要学习其原理和算法，对于理论证明则不做重点讲解；交通方面的应用建模举例教 学可以提高学生的学习兴趣以及数学建模的能力；软件教学可以提高学生的解决问题能力，使学生 认为这是一门能解决实际问题的课程。2017 年9 月20日