求解單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流運(yùn)輸車輛路徑問題的算法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種求解單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流運(yùn)輸車輛路徑問題的算法,該算法采用混沌禁忌搜索算法，,本算法考慮在車輛行駛過程中的速度時(shí)變影響，將關(guān)聯(lián)形式以關(guān)聯(lián)懲罰成本的方式加入到目標(biāo)函數(shù)中，建立了一種單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流車輛路徑問題的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上提出了一種混沌禁忌搜索算法求解該問題。使用混沌搜索機(jī)制具有的全局性、隨機(jī)性、遍歷性的優(yōu)點(diǎn)對禁忌搜索算法進(jìn)行改進(jìn)。在鄰域構(gòu)造的過程中使用2-opt方式，路徑點(diǎn)兩點(diǎn)交換方式等進(jìn)行。使用指定迭代步數(shù)與最優(yōu)解最大未變化次數(shù)的結(jié)束準(zhǔn)則結(jié)束算法，使算法的求解質(zhì)量和收斂速度都得到一定程度的提高。
【專利說明】求解單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流運(yùn)輸車輛路徑問題的算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工程【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流運(yùn)輸車輛路徑問題的混沌禁忌搜索算。
【背景技術(shù)】
[0002]配送是物流系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，是伴隨著市場而誕生的一種必然的市場行為，隨著市場競爭的日益激烈以及客戶要求的不斷提高，配送在未來的市場競爭中將起到舉足輕重的作用。在配送業(yè)務(wù)中，配送車輛優(yōu)化調(diào)度問題的涉及面較廣，需要考慮的因素也很多，對配送企業(yè)提高服務(wù)質(zhì)量、降低經(jīng)營成本、增加經(jīng)濟(jì)效益的影響也很大。國內(nèi)外學(xué)者著力于研究車輛路徑問題，主要因?yàn)樗俏锪髋渌秃徒煌ㄟ\(yùn)輸?shù)暮诵膯栴}，只有解決了調(diào)度問題才能使配送有效合理。
[0003]目前，國內(nèi)車輛路徑問題的研究主要使用的方法主要有以下幾個(gè)問題:所有車輛貨物的裝載沒有考慮貨物之間的具有的關(guān)聯(lián)約束。
[0004]因此，現(xiàn)有的物流配送方法存在缺陷，需要改進(jìn)。
[0005]單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流運(yùn)輸車輛路徑問題同時(shí)考慮具有速度時(shí)變情況，以及貨物性質(zhì)關(guān)聯(lián)約束的情況，以懲罰成本的形式將貨物關(guān)聯(lián)加入目標(biāo)函數(shù)中。單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流運(yùn)輸車輛路徑問題是車輛路徑的一個(gè)擴(kuò)展，車輛路徑問題已經(jīng)是一個(gè)NP-完全難題，再加入速度時(shí)變、貨物關(guān)聯(lián)，則該問題也是一個(gè)NP-Hard問題，這意味著在問題規(guī)模增大到一定數(shù)量時(shí)將很難或者根本無法求得問題的全局最優(yōu)解。采用精確算法雖然可以對小規(guī)模的單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流運(yùn)輸車輛路徑問題得到最優(yōu)解，但卻不適用于求解現(xiàn)實(shí)中的大規(guī)模的單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流運(yùn)輸車輛路徑問題。有些學(xué)者運(yùn)用序列插入啟發(fā)式算法求解過單車場車輛路徑問題，但對于有多重約束的單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流運(yùn)輸調(diào)度問題難以適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，提出了 一種求解單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流運(yùn)輸車輛路徑問題的算法，該算法采用混沌禁忌搜索算法，以對具有多重約束的車輛路徑問題進(jìn)行求解。
[0007]本發(fā)的單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流運(yùn)輸車輛路徑問題的方法包括兩部分的內(nèi)容，(I)建立單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流運(yùn)輸車輛路徑問題的數(shù)學(xué)模型，以總的運(yùn)輸成本最低為目標(biāo)函數(shù)，將貨物間的關(guān)聯(lián)以關(guān)聯(lián)懲罰成本的形式加入到目標(biāo)函數(shù)當(dāng)中去，在考慮最大載重約束和最大距離約束的同時(shí)考慮速度時(shí)變的影響，(2)針對標(biāo)準(zhǔn)禁忌搜索算法尋優(yōu)依賴初始解以及鄰域解的問題，使用混沌優(yōu)化技術(shù)生成初始解，使用多種方式生成鄰域解，改善算法的尋優(yōu)能力。其主要步驟如下:
求解單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流運(yùn)輸車輛路徑問題的算法，該算法采用混沌禁忌搜索算法，它包括以下步驟:
I)考慮速度時(shí)變的影響，將貨物關(guān)聯(lián)性質(zhì)以關(guān)聯(lián)成本的形式加入到目標(biāo)函數(shù)當(dāng)中去，建立數(shù)學(xué)模型:
步驟I)考慮速度時(shí)變的影響，將貨物關(guān)聯(lián)性質(zhì)以關(guān)聯(lián)成本的形式加入到目標(biāo)函數(shù)當(dāng)中去，建立數(shù)學(xué)模型，具體步驟如下:
步驟1.1:車場有I名要服務(wù)的客戶，其中第f個(gè)客戶的貨運(yùn)量為ft (I =1,2,…，I)，需要將貨物從車場配送給客戶，車輛的最大載重量已知為tf，已知S,〈？，我們提前對需要調(diào)用的車輛數(shù)按照公式(I)進(jìn)行估計(jì):
【權(quán)利要求】
1.一種求解單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流運(yùn)輸車輛路徑問題的算法，該算法采用混沌禁忌搜索算法，其特征在于，它包括以下步驟: 步驟I)考慮速度時(shí)變的影響，將貨物關(guān)聯(lián)性質(zhì)以關(guān)聯(lián)成本的形式加入到目標(biāo)函數(shù)當(dāng)中去，建立數(shù)學(xué)模型，具體步驟如下: 步驟1.1:車場有I名要服務(wù)的客戶，其中第I個(gè)客戶的貨運(yùn)量為ft (I =1，2，…I)需要將貨物從車場配送給客戶，車輛的最大載重量已知為(6,已知ft〈 f ,我們提前對需要調(diào)用的車輛數(shù)按照公式(I)進(jìn)行估計(jì):
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種求解單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流運(yùn)輸車輛路徑問題的算法，其特征在于，所述步驟2)的具體步驟如下: 步驟1:從委托單中得到配送信息，所述的信息包括:客戶名稱、客戶需求量、所以客戶總需求量、總體積、貨物間的關(guān)聯(lián)系數(shù)，道路交通信息； 步驟2:從委托運(yùn)單中得到客戶的名稱，從地址速度庫中查詢客戶的位置坐標(biāo)，客戶之間的距離； 步驟3:設(shè)定混沌禁忌搜索算法的參數(shù)； 步驟4:將上述配送信息、客戶地址信息，貨物要求信息，關(guān)聯(lián)系數(shù)信息，車輛速度統(tǒng)計(jì)信息等輸入到算法中； 步驟5:根據(jù)客戶數(shù)目以及需求量，計(jì)算所需的車輛數(shù)，對每個(gè)客戶采用自然整數(shù)的方式進(jìn)行編碼； 步驟6:使用混沌技術(shù)產(chǎn)生具有全局性的初始解I將禁忌表置為空； 步驟7:判斷算法終止條件是否滿足？若是，則結(jié)束算法并輸出優(yōu)化結(jié)果；否則，繼續(xù)以下步驟； 步驟8:鄰域操作方法，使用2-0pt、路徑間交換與插入方法產(chǎn)生當(dāng)前解的若干鄰域解，選擇若干鄰域解，組成候選解集； 步驟9:對候選解判斷藐視準(zhǔn)則是否滿足？若成立，則用滿足藐視準(zhǔn)則的最佳狀態(tài)替代I成為新的當(dāng)前解，即x = f，并用與I對應(yīng)的禁忌對象替換最早進(jìn)入禁忌表的禁忌對象，同時(shí)用Jr替換“best so far”狀態(tài)，然后轉(zhuǎn)步驟11);否則，繼續(xù)以下步驟； 步驟10:判斷候選解對應(yīng)的各對象的禁忌屬性，選擇候選解集中非禁忌對象對應(yīng)的最佳狀態(tài)為新的當(dāng)前解，同時(shí)用與之對應(yīng)的禁忌對象替換最早進(jìn)入禁忌表的禁忌對象元素；步驟11:轉(zhuǎn)步驟7。
3.根據(jù)權(quán)利要求2—種求解單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流運(yùn)輸車輛路徑問題的算法，其特征在于，所述步驟6的具體步驟如下: 步驟6.1,選用Logistic混沛映射并初始化參數(shù):
4.根據(jù)權(quán)利要求2 —種求解單車場時(shí)變關(guān)聯(lián)物流運(yùn)輸車輛路徑問題的算法，其特征在于，所述步驟8具體包括以下步驟: 步驟8.1，路徑內(nèi)交換:采用2- opt方法在同一路徑內(nèi)隨機(jī)選擇兩個(gè)點(diǎn)進(jìn)行互換； 步驟8.2，路徑間交換與插入:采用從路徑I中選擇一段路徑與路徑2中選擇的一段路徑進(jìn)行交換，采用從路徑I中一點(diǎn)路徑插入到路徑2中選擇的客戶點(diǎn)前。
【文檔編號】G06Q50/28GK104036333SQ201410291092
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】蔡延光, 郭帥, 蔡顥, 湯雅蓮 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)