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城市经济的发展带来城市货物运输需求的集聚和增长,而城市货物运输量
增长的同时也严重加剧了城市交通负担,一方面表现在城市交通拥挤阻塞程度
大幅度增加以及由此引发的日益恶化的交通安全隐患、另一方面表现在汽车尾
气与噪声给城市带来的交通污染。因而交通运输条件与物流运输需求的矛盾冲
突,需要研究道路交通条件约束下最优的货物运输方案和车辆路径解决方案。
另外,国内物流管理的时效性和配送服务一致性的差距,核心反应在可提供服
务类型与客户要求的不一致。而物流管理时效性主要体现在物流的货物配送运
输上。从这个角度看,有必要研究提高配送服务水平与降低配送成本的科学方
法和手段。再有,随着智能化交通系统研究与应用的深入发展,物流车辆调度
系统需要一种合理有效的途径实现与交通信息系统的合理衔接与整合,实现这
种衔接与整合的最好方法就是将交通影响和交通信息通过模型化方法和计算技
术融合在调度系统中。而一种技术或方法,难以做到完美无缺,在某些特殊情
况或特定环境下,必然存在失效和不完备的可能。这种情况下,有必要研究其
失效时的辅助解决方案,该辅助解决方案应该是原模型整合基础上派生出来的
辅助服务方案或模型,并保持同原模型及算法的一致性。
本文基于上述考虑,研究有交通条件约束的物流中心车辆配送配载模型及
算法。研究内容主要分为两个部分:
第一部分研究有交通约束(包括交通条件约束和交通能力限制)条件下,
配送车辆的路径与配载模型及算法。采用整数规划和多目标规划方法描述交通
条件约束、时间窗约束及车辆装载能力约束条件下配送车辆的配送、配载模
型,并依据节省算法和贪婪算法的算法思想,以一步搜索方式设计一种启发式
算法。该算法在计算时间上可以保证不超过关于网络交叉口节点个数的二次多
项式时间,因而是可接受的计算时间。通过一个由100个交叉口节点半堆状分
布随机生成20个客户结点做成的算例,验证本模型及算法。结果表明,在强时
间窗、车辆承载能力和交通条件约束下,货品配载率达70%以上,而且当约束
条件降低时,配载水平将大大增加。同时,由于算法本身可以保证客户数据的
实时输入和交通条件信息的可变性调整,既可以保证客户需求动态变化情况下
配载方案和配送路径的实时更新,也可以保证交通条件约束的调整,并可以作
为未来车辆调度系统同交通信息系统的衔接点。
第二部分研究配送网络辅助结点的布设。主要针对配送中心配送能力不足
(例如配送车辆不足、配送时间不满足时间窗要求、客户无法按时接收等)情
况下,采用中心法研究配送的辅助结点布设形式和布设结构以及借助辅助结点
实施配送的模型算法,在满足客户需求前提下,降低配送总成本,提高配送效
益,实现整个系统配送效益最大化。在算例中,根据本文的辅助结点布设方法
确定两个辅助结点,并分别针对“有客户时间窗冲突”及“配送中心运力不
足”两种情况进行运算。运算结果表明借助辅助结点重新指派配送车辆及配送
路径,可以达到预期的效果。
本论文,不仅提供了一种基于多层整数规划及启发式算法的计算技术,同
时也为车辆调度系统的仿真模型研究和调度系统软件的开发提供了一种研究方
法和思路。
关键词:车辆调度,TSP问题,最短路问题,装箱问题,配载,配送,交通条件约束,时间
窗约束,启发式算法,辅助结点,辅助配送