机场接送服务中基于碳排放最少化的车辆路径与调度方法

发布时间：2018-02-14 00:11

  本文关键词： 碳排放 车辆路径与调度问题 优化调度 时间窗 启发式算法 精确算法 机场接送服务　出处：《东北大学》2013年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近年来,随着我国民航客运量的不断增长,针对航空客运的服务需求也应运而生。如何更好地为乘机旅客提供细致周到的服务,赢得客户信赖,增强品牌竞争力,已经成为航空客运服务产业关注的焦点之一。在这种形势下,航空票务公司(Flight Tickets Sales Agency,简称FTSA)应运而生。航空票务公司是一类典型的服务型企业,其主要功能是代售各个航空公司机票。面对竞争,航空票务公司还提供一系列的增值服务：不仅代售机票,还为旅客设计最佳飞行路线等。“机场接送服务”(Pickup and Delivery Service to Airport,简称PDSA)是当前航空票务公司推出的最有效的服务方式之一。PDSA虽然增加了企业的运营成本,却提高了顾客的服务满意度,进而增强了企业竞争力、增加了市场份额。作为国家自然科学基金(71021061)、教育部博士点专项基金(20120042110023)、中央高校基本科研业务费(N090204001,N110404021)的组成部分,本文将航空票务公司的免费机场接送服务描述为车辆分配与调度问题(Vehicle Allocation and Scheduling Problem,简称VASP)。该问题从模型的角度来说,可以归结为带有时间窗的车辆路径问题(Vehicle Routing Problem with Time Windows,简称VRPTW),是运作管理领域一类典型的优化问题。在对这些问题的优化建模中,优化目标常常是路径最短或者时间周期最短,并没有考虑到环境因素特别是碳排放最少化目标。在强制性碳排放政策下,如何通过运输路径的优化实现节能减排,不仅是建设资源节约型和环境友好型城市的需要,也是应对全球气候变化的重要举措,这已经成为管理者另一个重要的优化目标。本文在分析机场接送服务运作模式和服务对象特征的基础上,进行了深入的研究,主要工作概述如下：(1)对车辆路径问题的建模方法和求解方法进行了综述。针对机场接送服务中影响碳排放因素的多元性及没有定量描述方法的问题,在考虑行驶距离、行驶速度、载客量等方面的基础上分析了车辆碳排放量的影响因素,并对其进行了定量描述。(2)首次从碳排放视角建立了以降低运营过程中车辆碳排放总量为目标的0-1混合整数规划模型；设计了面向中小规模数据的基于标签与集划分的精确算法求解碳排放最少化单车型模型。该算法使VASP的计算复杂度降低,并减少了算法可行性检验的计算量。分别从顾客点位置分布、车辆容量大小、满意度水平、顾客点规模、绕行限制水平五个方面分析了对人均碳排放量的影响程度,验证了模型的实用性和算法的有效性。(3)针对大规模VASP,通常采用的方法是启发式或亚启发式算法对其进行求解,本文设计了最近点优先的双向极线扫描启发式算法求解机场接送服务中碳排放最少化单车型模型。通过对该算法有效性和适用性的分析,表明了该算法具有较高的实用价值。(4)针对多车型碳排放最少化模型,提出了改进的基于标签与集划分的精确算法,这种算法适用于中小规模数据处理。通过分析多车型的调度结果,有效地说明了研究机场接送服务中多车次分配与调度问题的必要性。(5)针对大规模多车型机场接送服务问题,提出了改进的最近点优先的双向极线扫描启发式算法,并通过大量的测试实例分析验证了该算法的有效性和适用性。(6)对机场接送服务中碳排放模型和成本模型进行了全面的比较分析,通过比较分析两模型在各影响因素下的测试结果,验证了不同模型的有效性和适用范围。其结论对现实机场接送服务中车辆配置和设置服务水平提供了有价值的建议。
[Abstract]:In recent years , with the increasing of civil aviation passenger traffic in China , the service demand for air passenger transport has become one of the most effective ways for air passenger service industry . The problem of vehicle routing problem with time window ( VRPTW ) , which is a typical optimization problem in the field of operation management , is discussed in this paper . ( 5 ) Aiming at the service problem of large - scale multi - model airport , an improved two - way polar line scanning heuristic algorithm is proposed , and the validity and applicability of the algorithm are verified through a large number of test cases .

【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U492.22;F562.6

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