增强蚁群优化算法求解多车场车辆路径问题

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物流业是关系国计民生的重要行业,是一个国家综合国力的重要体现。我国物流业近年来发展迅速,但与发达国家相比,仍存在成本高、效率低的问题。车辆路径问题(Vehicle Routing Problem,VRP)的研究是解决该问题最有效的途径之一。多车场车辆路径问题(Multi-depot Vehicle Routing Problem,MDVRP)是VRP的一类拥有广泛应用场景的重要扩展问题,因与现代物流分布式仓储、多点配送的运营模式高度拟合而备受相关企业的关注;又因其大规模、多约束、非线性、NP(Non-deterministic Polynomial,NP)难等属性,多年来一直是学者们研究的热点和难点问题。本文从MDVRP的建模和求解两方面对其进行研究。首先,在蚁群优化算法(Ant Colony Optimization,ACO)的基础上通过构建多种邻域操作和局部搜索算子相混合的局部搜索策略来提升算法局部搜索性能,从而形成改进蚁群优化算法(Improved Ant Colony Optimization,IACO)来求解最短路径MDVRP。其次,设计考虑路况拥堵信息的车辆速度计算模型,综合车辆行驶距离,载重和速度因素,建立以最小化总油耗费用为目标的绿色多车场车辆路径问题(green multi-depot vehicle routing problem with total fuel-consumption cost criterion,TFC-GMDVRP)模型,并提出一种融合IACO与相关知识模型的学习型蚁群优化算法(learning ant colony optimization,LACO)对其进行求解。再次,在最短路径MDVRP基础上,考虑各车辆行车任务的平衡性,建立同时最小化车辆总行驶距离和最小化各车辆间最大里程差的多目标MDVRP模型,并设计多目标LACO(Multi-objective LACO,MLACO)对其进行求解。最后,通过在不同规模问题上的仿真实验和算法对比结果,验证本文所提各算法的有效性。
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