考虑随机需求与时间窗的危险品运输路径优化建模

在不同类型危险品运输背景下,探究随机需求、时间因素及道路安全指数对运输路径优化问题的影响,研究带时间窗的运输网中如何实现终端随机需求的危险品运输路线优化与决策,根据间距/人口数的道路安全指数,构建需求、时间与风险共同约束下的随机优化模型,采用基于双目标编码的粒子群算法求解多目标的危险品运输路径随机优化问题。并以算例验证模型及算法的可行性。结果表明:该算法能求得多种优化组合的运输方案,以获取不同决策偏好的优化策略,为危险品运输路线规划提供决策支持。     

考虑路径风险的不确定需求应急物流定位-路径问题

针对突发事件发生后路网和救援物资需求的不确定性,考虑路径运行时间超期风险、路网通行能力风险、路径复杂性及应急物资需求不确定性,以应急物资运达总时间最小和系统总成本最小为目标,建立了基于随机机会约束规划的多目标应急物流定位-路径模型,设计了改进的遗传算法对其进行求解,采用罚函数法处理模型中的约束条件.算例分析验证了模型的合理性和算法的可行性.     

基于遗传算法的带时间窗邮政车辆路径问题研究

针对带时间窗约束的邮政车辆路径问题,建立了带时间窗约束的最小车辆运输费用模型,考虑了车辆装载容量、时间窗、往返货物归集等约束条件,针对四川邮政11个市局的实际邮路安排问题,利用遗传算法对模型进行了求解计算和优化对比分析。优化结果表明,在目前邮路安排的基础上可以节约派车数、降低总费用、缩短实际邮运里程。     

基于能力约束的多车种空车动态调整方法

引入空车时空服务网络来描述铁路运输动态变化特性,同时考虑到实际运输生产中的能力约束,并据此建立了基于能力约束的动态规划模型.模型的目标函数考虑了与时间因素相关的空车滞留费用和需求未满足时的惩罚费用等相关费用,同时考虑了多个车种之间的替代费用.模型的能力约束条件考虑了网络弧段的通过能力、空车提供站的发送空车能力和空车需求站的接收空车能力.考虑网络径路绕行的情况,设计了融合K短路算法的模拟退火算法,并采用了两步法的优化策略进行求解.最后对一个简单的路网进行了验证,结果表明融合K短路算法可以在能力约束条件下得到较好的收益.     

硬时间窗约束下集装箱甩挂运输网络的车辆路径问题

针对甩挂运输车辆调度问题,考虑甩挂运输特点和限制条件,以车辆路径优化研究和相关算法研究为基础,构建了车辆路径优化模型,分析了在硬时间窗约束下集装箱运输网络的车辆路径优化问题,并基于模拟退火算法对模型进行求解,证明模型可以解决集装箱甩挂运输的牵引车的调度问题。最后,把模型应用到实际案例中,进一步证明了模拟退火算法是可行、有效的。     

时变路网下电动汽车冷链配送路径规划研究

在双碳背景下,电动汽车已在物流行业快速普及.在满足生鲜品的新鲜程度、车辆限载及电动汽车的电量限制等约束条件下,将电动汽车充电过程所产生成本纳入目标函数中,构建了时变路网下带软时间窗的电动汽车多温共配路径优化模型.根据该模型的特点,引入K-means聚类对客户进行聚类,同一聚类单元内设计免疫遗传算法,得到启发式路径优化方案.实验结果表明,根据顾客的需要及时变路网特性,合理安排运输规划与配送路径,保证了生鲜品运输的时效性;采用电动汽车多温共配的运输方式进行运输,运输成本更加低廉、过程更加节能,提高了企业的经济效应.     

考虑观测次数的无人机交通巡视时空网络模型

针对传统道路信息检测方式不能获得实时连续的道路信息的问题,提出使用无人机进行路网巡视的方法。通过时空路网建立多机飞行路径优化模型,解决无人机的路径优化问题。模型可分别以完成所有任务条件下最小化所有飞机总飞行时间或最小化单机的最长飞行时间为优化目标,不仅利用时空网络技术细致刻画了无人机在巡视过程中的飞行轨迹,将动态路径规划转化为静态路径规划,而且还加入了对重点路段多次巡视和多次巡视的时间间隔约束。对某一案例进行分析的结果表明,与不考虑巡视次数的路径规划相比,无人机的总飞行时间和单机飞行时间分别增加15.87%和15.15%,即可完成对2条重要路段巡视3次的任务目标。算例分析表明,优化后的巡视路径更加切合实际需要。     

危险品配送的最小风险最低费用算法

危险品道路运输因具有高风险性,一直备受关注.针对危险品配送路径优化问题,将所有可能影响风险的因素统一为一个风险函数考虑,同时综合考虑其他约束条件,提出一种基于深度优先的最小生成树改进算法,从而实现危险品运输中风险小而路径优之目的.实例表明,该算法复杂性低,占用空间小.     

考虑风险阻抗的危险货物运输路径优化研究

【目的】在危险货物运输路径优化研究中,同时考虑运输成本和沿途其他风险对运输的影响,以期加强风险管控,提升运输安全水平。【方法】采集各类影响危险货物运输的风险因素数据并通过地理信息系统(geographic information system,GIS)嵌入运输网络;提出风险阻抗的概念,将其作为路径风险大小的度量;结合运输成本等构建运输总成本最小、运输路径风险总阻抗最小和局部路段风险过大的可能性最小的三目标路径优化模型,并设计NSGA-Ⅲ算法对其进行求解。【结果】与仅考虑总运输成本最小的方案相比,虽然本文模型所得优化路径的运输总成本略微增加,但运输路径风险总阻抗与局部路段风险过大的可能性显著下降;与仅考虑路径总风险最小的方案相比,虽然运输路径风险总阻抗与局部路段风险过大的可能性有一定增加,但增幅较小,而运输成本降低显著。【结论】上述优化模型很好地统筹考虑了运输的经济性与安全性,还考虑了局部路段风险过高的情况,因而具有良好的普适性与应用价值。     

考虑拥堵因素的自动化码头多AGV无冲突动态路径规划模型

针对自动化集装箱码头水平运输系统的调度优化,提出一种自动引导车(AGV)动态路径规划策略,即在多AGV系统路径生成的同时进行动态路径优化.从AGV运输作业时间角度,建立考虑拥堵的多AGV路径优化模型,优化AGV路径方案.为求解模型,设计了基于动态路径规划策略的多种群蚁群算法,并对模型与算法的有效性进行验证.结果表明:基于动态路径规划策略可以对路径规划过程进行动态控制与优化;同时,考虑拥堵因素可以有效地解决水平运输路网中的拥堵问题,提高运输作业效率.     

基于遗传算法的航空装备备件送修调度优化

针对航空部队备件配送效率低的实际,构建了带时间窗的双向多目标备件送修调度优化模型。该模型放松了对时间窗的约束,通过优化车辆路径方案,在一定行车总时间和单车车载容量的条件下,能以最少的车辆投入满足各作战部队的需求,有效降低了部队的运输服务成本。为解决模型求解中车辆数量的不确定性和行车路径的多选择性等问题,改进了遗传算法的染色体编码和进化算子,提高了算法的效率。理论分析和仿真试验表明,该算法能有效解决多目标规划情形下航空作战部队备件送修任务。     

用折衷规划进行路面管理的多目标优化

为实现有限资源约束下路面管理效益的最大化和费用的最小化,提出多目标优化方法.应用折衷规划的数学方法建立路面管理决策双目标优化模型,目标函数为路网平均路面性能和维修设备工作时间最大化,约束条件包括维修费用、人力以及最低路面性能等;通过路网养护维修数据对模型进行验证.计算结果表明,维修费用和维修人员的使用率分别达到92.8%和99.9%.该方法是路面管理的有效优化工具,能够实现路面管理的多目标决策.     

路网下的收费道路分车型费率优化双层规划模型

本文以收费道路及相邻道路组成的路网为研究对象,利用双层规划理论建立起路网下的分车型费率优化模型,上层规划表述路网管理者追求社会效益最大化的思想,并以实现道路经营者财务目标作为约束条件,下层规划采用多车型多准则交通均衡模型来预测路网下的交通流量,通过模型求解可以获得各收费路段的分车型最优收费费率以及相应的路网交通流量,文中介绍了利用遗传模拟退火混合算法对模型进行求解的步骤,最后以一个算例对模型的效果以及考虑道路使用者差异的必要性进行了验证说明。     

途径节点不确定的MTSP路轨规划模型及其遗传算法研究

一般的路径规划问题假设道路网络是确定的,并且采用实时优化的方法建立优化路径,这种方法的结果不具有实用性。在高速发展的中国,道路网络实际上变化很快,而路网的电子地图往往无法实时更新;即使实时规划的路径本身是可行的,各配送点也会因为对新道路缺少经验而导致实际行驶时间大大超出预计,尤其对多个司机的情况。根据途径节点,考虑不同途径节点的不确定性,阶段性地产生稳定线路,是可行的方案。能够在路径成本和时间取得综合的平衡,多配送点工作量的相对均衡。利用MTSP问题的解决,提出了具有不确定途径节点的多目标路径规划模型,并且设计了随机遗传算法。仿真研究表明,该模型是有效的,该算法具有良好的求解性能。该成果有望集成在配送或运输决策支持系统中,为阶段性路径规划提供支持。     

考虑需求变化与时变路网的同城货运路径优化

为了使客户得到更加优质的服务,设计科学合理的算法进行车-货匹配并优化车辆路径,结合同城货运平台订单需求实时变化特点,以车辆使用成本、燃油成本、延误或提前到达货主位置产生的违约成本、为避免道路拥堵或产生过大违约成本产生的等待成本最小为目标函数,建立考虑车-货匹配、城市时变路网等约束的车辆路径优化模型。设计一种混合量子粒子群优化算法,决策最优货物匹配方案、车辆路径及车辆运行时间计划方案。研究结果表明：设计改进的量子粒子群算法得到的小规模算例优化解与Cplex优化软件得到最优解的相对偏差为3.7%,但所设计算法的平均求解时间仅需54.84 s,而Cplex的平均求解时间则需8 640.80 s;在合理规划周期内,所提出的路径规划模型可通过调整车辆出发时间有效地将违约成本转化为代价较低的等待成本,或通过牺牲油耗成本降低违约和等待成本从而降低平台运营总成本;当单位等待成本为单位违约成本的30%时,考虑时变路网可有效降低平台运营总成本,当单位等待成本为单位违约成本的20%时,考虑时变路网可降低0.7%的平台运营总成本,当不考虑等待成本时,考虑时变路网可降低10.6%的平台运营总成本。     

电动汽车集散货一体化车辆路径问题

针对电动汽车特性,考虑里程约束和时间窗约束,建立以最小化总费用为目标的电动汽车集散货一体化车辆路径问题模型.模型考虑了车辆可在行驶途中多次前往充电站补充电量.因此,避免由于电量不足导致的车辆半路抛锚及电池过度放电.应用遗传算法求解模型,得到包含配送计划、行车时间及充电计划在内的配送方案.并基于Dijkstra算法求解任意两个邻接节点之间最短路径问题,在路网上为车辆规划行车路线.结合北京市城区路网的算例验证模型和方法的有效性和实用性.     

低碳视角下的多式联运最优路径选择

为了降低多式联运运输过程中的运输成本和碳排放量,可以从承运人角度选择低成本、低排放的运输路径。以实际运输过程中火车、船舶的固定时间窗和收货人的软时间组成的混合时间窗为约束条件,以运输过程中的总成本最低、碳排放量最少为目标,建立双目标优化模型。采用带精英策略的非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-Ⅱ)求解双目标优化模型的帕累托最优解集,为不同目标追求下的承运人选择不同的最优运输路径和最优运输方式的组合。设计了相关算例,由NSGA-Ⅱ计算得到的帕累托最优解集包含4个点,即4条最优运输路径和运输方式组合,分布均匀、收敛性好,为承运人提供了全面的决策依据,显示了算法的可行性和优越性。     

考虑慢行交通影响下的交通微循环路网优化设计

为减少实行交通微循环过程中日益增加的对区域内居民生活和出行交通的不良影响,以最小化道路连通性、最小化慢行交通的出行时间、最小化环境污染和最小化道路饱和度为优化目标,考虑干道路网饱和度约束、慢行交通平均限速值约束、慢行路网密度约束,建立了多目标区域交通路径优化的双层规划模型。利用遗传算法进行求解,采用轮盘赌选择算子和非均匀变异算子进行操作,得到了最优的微循环路网优化组织方式。通过算例分析,与实行微循环前的路网相比,实行微循环后的路网饱和度明显下降,减小了对街区内的居民影响和生态环境破坏,得到了一个合理的街区交通微循环网络。     

考虑模糊需求的多式联运路径优化

多式联运可有效降低物流成本,提高物流效率.本文构建了基于运量不确定的多式联运网络规划,以节点作业时间窗和运输时限客户满意度为约束,建立了以总费用最低为目标的多式联运路径优化模型,从运输路径和运输方式两个维度选择广义最短路径.应用Lingo 12.0实现模型的求解,实验结果表明了多式联运相较单一运输方式在运输时间与费用上的优越性,并应用灵敏度分析法,对比了仅考虑运输时限约束时客户满意度的变化,展示了运量的不确定性及运输弧与节点能力对路径规划产生的影响,揭示了客户满意度、网络能力、运输路径与费用等因素的相互关系,验证了所建模型的合理性.     

基于图搜索与数值优化方法的分层轨迹规划方法

针对结构化道路场景中多约束的轨迹规划问题,提出一种路径和速度协同搜索、解耦优化的分层轨迹规划方法. 上层初始轨迹规划器考虑动态障碍物风险场与时空信息,构造时空代价地图,通过三维A*算法搜索得到安全可行的初始轨迹,保证初始轨迹解的质量. 下层运动轨迹规划器将轨迹规划解耦为路径规划和速度规划,以最小曲率、最大速度以及舒适性等为目标,采用数值优化算法构建路径和速度样条优化模型,使其在避障过程中能够充分发挥车辆的动力性能,同时保证驾乘舒适性,并以局部时空隧道思想简化约束条件,提高求解效率. 通过试验验证本文提出的方法具有较好的行驶效率、舒适性以及实时性.