考虑交通拥堵的时变车辆路径问题研究

发布时间：2020-05-28 13:57

【摘要】：随着城市化进程的加快,交通拥堵问题愈发严重,同时由于车辆在拥堵时行驶速度较低,频繁的加速或者减速,造成油耗和二氧化碳排放急剧增加,对环境有着显著地影响。各地政府为缓解交通拥堵,纷纷出台大货车限行政策,使得物流企业将配送中心迁移到城市外围地区,因此,经典的配送模型已经不能满足发展的新趋势,出现了两级配送模型,即第一级由大货车进行城际间运输,第二级由小货车在限行的城区进行配送。第一级路径为长距离运输,所以不考虑时变性;第二级路径发生在交通拥堵的城区,需要考虑其时变性。传统的静态车辆路径问题并没有考虑路网的时变性,实际的交通网络更为复杂,车辆的行驶速度也随时间和路段的不同而变化。基于交通拥堵的大背景,本文研究实时道路通行状况下速度随时间变化的两级车辆路径问题,因此具有十分重要的现实意义。首先,通过对国内外有关时变车辆路径问题和两级车辆路径问题文献的梳理总结,了解本文研究背景的同时提出了研究的方向。在两级配送模型中,第一级路径不考虑时变性,第二级路径车辆的行驶速度随着出发时间的变化而变化,本文综合考虑距离、时间、载重量、燃料因素对成本的影响,提出跨时间域计算行驶速度的方法,建立以成本为优化目标的数学模型。由于模型复杂度较高,对算法的求解效率和质量提出了更高的要求,因此本文基于遗传算法,采用随机全排列生成初始种群,改进交叉和变异算子,利用两边逐次修正算子交换客户位置,提高算法的求解性能,设计混合改进遗传算法,先采用节约算法求得第一级路径,然后采用改进遗传算法求解第二级路径。最后,通过电商企业实例充分验证了交通拥堵环境下时变性两级配送模型的可行性和有效性,结果表明,以成本为优化目标的模型综合考虑了距离、时间、载重量、燃料等因素,得到高效合理地配送方案。从物流企业的角度来看,研究时变网络下的两级车辆路径问题,可以有效地降低物流成本、提高效率,大大地减少温室气体排放量;从社会的角度来看,两级配送模型缓解了交通拥堵情况和环境问题,提高了人们的生活质量。
【图文】：

社会物流,总费用,比率,单位

题背景与意义题背景年，我国社会物流总费用达到 12.1 万亿，占 GDP 比率 14.6%.3 个百分点。“物流总费用占 GDP 比例”这个指标实际上是反指标，与一个国家的发展阶段、产业结构、国土面积、资源分流活动的需求总量有着直接关系，，虽然目前我国与发达国家之随着时间的推移进行纵向比较，才能发现我国经济结构的变化物流成本高的原因，才能帮助企业降低物流成本。如图 1-1 所用占GDP的比率已经进入连续回落的阶段，从图1-2成本的构占社会物流总成本的比重最大，呈逐年增加的态势，可见运输个社会物流总成本，说明运输和配送在物流过程中起着举足轻

社会物流,总费用,交通拥堵

图 1-2 2008-2017 年社会物流总费用构成情况数据来源：中国物流信息中心的配送过程中，要同时考虑配送成本、时间、距离等因素况对物流配送的影响。随着汽车保有量和客户需求量的增越来越庞大和复杂，交通拥堵和环境污染问题已经成为许通拥堵导致车辆配送效率降低、二氧化碳排放增加，同时严重污染环境，为缓解交通拥堵状况，各地政府纷纷出台前，我国已成为全球碳排放最大的国家，如何设计环境友，成为学者亟待研究的课题。堵问题对城市经济发展的影响越来越严重，由于交通拥堵小觑。相关报告指出，2014 年美国为交通拥堵额外支出的通拥堵导致行驶时间和油耗增加，使得出行者每年多花 0 年，美国将支出的交通拥堵成本达 1920 亿美元，其中货成本的 18%以上，而货车的总量占机动车总量仅 7%。因
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U491

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