考虑时变交通拥堵的污染路径优化研究
发布时间：2021-11-10 04:33
针对城市配送过程中引发的交通拥堵问题,研究时变拥堵情况下车辆路径优化对碳排放的影响,为此引入车辆在行驶弧上的等待策略,建立以碳排放最小和行驶时间最小的双目标优化模型。设计改进的禁忌搜索算法对模型进行求解。最后进行算例分析,证明模型与算法的有效性,分析时间约束及等待策略对碳排放的影响情况。
【文章来源】：工业工程与管理. 2020,25(03)北大核心CSSCI
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
在弧上引入等待策略的例子（时段-速度-距离图）
PRPTTC可以描述为：一组同质车队访问随机分布在一个地区的客户，车辆从配送中心出发，完成访问后并回到配送中心，每个客户仅由一辆车服务。图1(a）与传统的车辆路径问题类似，配送车辆会根据配送路径一直对客户进行配送，直到完成配送回到配送中心。然而在现实的配送过程中，车辆在不同的时刻遇到不同的交通情况。因此本文需要解决的问题是：（1）在配送过程中遇到拥堵情况，如何使得车辆的排放不会因此大量增加；（2）拥堵必然会造成车辆的配送时间延长，如何使得车辆的有效行驶时间即可行驶时间不会因为拥堵产生较大影响。因此，本文引入了车辆在配送过程可等待策略，并且等待或者空闲的时间长度是由驾驶员根据实际情况安排，且只需满足客户时间窗要求，并考虑最小行驶时间和最小碳排放的双目标优化问题。如图1(b）是在传统配送中考虑了拥堵条件并引入等待策略，车辆有可能在行驶弧上或者配送客户时遇到拥堵的情况，那么车辆在拥堵期间允许有空闲等待时间，而后再进行配送。图1(b）中的三条路径和客户集分别代表了三种情况，第一种只在行驶弧上有拥堵情况；第二种情况是只在配送客户点有拥堵情况；第三种是在行驶弧上和客户点都有拥堵情况发生。为此，PRPTTC定义在一个有向图G={V,A}上，其中V={0,1,2，?，i，?，n}是节点集合，V0=V\{0}表示客户集合，并且节点0表示车场，A是连接节点的弧的集合，A={(i,j)|i,j∈V,i≠j}；存在同质车辆在访问所有被分配的客户后，应从仓库离开后回到仓库，且每个客户仅由一辆车服务；客户i∈V0的需求量为qi，每辆车的最大装载量为Q，且max qi≤Q,fij表示在弧(i,j)上的装载货物重量；客户点i的服务时间窗为[si,ei]，τi为客户点i服务时间；Dij表示从客户i到客户j的行驶的最短路径，是一个固定距离。在时变交通情况下，由于出现拥堵情况，允许车辆在行驶弧上等待，因此规划时间被划分为一系列时间段M={[r1,u1],[r2,u2]，?，[rm,um]，?，[rM,uM]}，其中rm和um分别表示第m时段的开始和结束时间；在个弧(i,j)∈A的每个时段m∈M的行驶速度（vijm）被假定是已知并且在该时段是不变的。PRPTTC的目标是最小化碳排放和行驶时间。
采用重庆重百超市的实际地理位置对PRPTTC进行算例分析。图4(20个配送点）与图5(30个配送点）为重庆市重百超市百度地理位置图，其中30个配送点是在20个配送点的基础上无序扩展，图5(b）表示在图5(a）放大看到的C6,C8,C11,C27四个客户点。DC表示配送中心，C1-C30表示配送的客户点。客户点需求随机产生，对客户服务时长假设为零，车辆载重为4 t。2017年《重庆市主城区交通发展年度报告》中显示，重庆早晚高峰平均车速为23.3 km/h，在内环以内的平均车速为20.8 km/h，重庆市内环高速限速80 km/h。资料来源：http：//www.cq.xinhuanet.com/2018-05/29/c＿1122902189.htm。李进等[20]把速度分为高速、中速和低速三个等级，根据重庆市实际交通情况，高速设置为[60,80](km/h）、中速[40,60](km/h）、低速[20,40](km/h）。由图4和图5得知，配送中心和客户点大多围绕在内环高速及内环以内，具体的速度由相应的地理位置及区间随机产生。采用MATLAB(R2015b）编写禁忌搜索算法的程序，在Intel(R)Core(TM)i7 CPU 2.0 GHz，内存8 GB的计算机上运行。表2给出了符号说明书及算法参数取值。5.1 模型求解结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]城市实时交通路网车辆路径优化问题研究[J]. 葛显龙,张慧. 工业工程与管理. 2018(03)
[2]考虑拥堵情形的污染路径问题及其求解算法[J]. 秦进,刘致远. 工业工程与管理. 2018(02)
[3]低碳环境下的车辆路径问题及禁忌搜索算法研究[J]. 李进,傅培华,李修琳,张江华,朱道立. 中国管理科学. 2015(10)
[4]开放式污染路径问题优化建模与算法研究[J]. 葛显龙,苗国庆,谭柏川. 工业工程与管理. 2015(04)
[5]动态网络车辆路径派送问题研究[J]. 李妍峰,高自友,李军. 管理科学学报. 2014(08)
[6]基于实时交通信息的城市动态网络车辆路径优化问题[J]. 李妍峰,高自友,李军. 系统工程理论与实践. 2013(07)
本文编号：3486581
【文章来源】：工业工程与管理. 2020,25(03)北大核心CSSCI
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
在弧上引入等待策略的例子（时段-速度-距离图）
PRPTTC可以描述为：一组同质车队访问随机分布在一个地区的客户，车辆从配送中心出发，完成访问后并回到配送中心，每个客户仅由一辆车服务。图1(a）与传统的车辆路径问题类似，配送车辆会根据配送路径一直对客户进行配送，直到完成配送回到配送中心。然而在现实的配送过程中，车辆在不同的时刻遇到不同的交通情况。因此本文需要解决的问题是：（1）在配送过程中遇到拥堵情况，如何使得车辆的排放不会因此大量增加；（2）拥堵必然会造成车辆的配送时间延长，如何使得车辆的有效行驶时间即可行驶时间不会因为拥堵产生较大影响。因此，本文引入了车辆在配送过程可等待策略，并且等待或者空闲的时间长度是由驾驶员根据实际情况安排，且只需满足客户时间窗要求，并考虑最小行驶时间和最小碳排放的双目标优化问题。如图1(b）是在传统配送中考虑了拥堵条件并引入等待策略，车辆有可能在行驶弧上或者配送客户时遇到拥堵的情况，那么车辆在拥堵期间允许有空闲等待时间，而后再进行配送。图1(b）中的三条路径和客户集分别代表了三种情况，第一种只在行驶弧上有拥堵情况；第二种情况是只在配送客户点有拥堵情况；第三种是在行驶弧上和客户点都有拥堵情况发生。为此，PRPTTC定义在一个有向图G={V,A}上，其中V={0,1,2，?，i，?，n}是节点集合，V0=V\{0}表示客户集合，并且节点0表示车场，A是连接节点的弧的集合，A={(i,j)|i,j∈V,i≠j}；存在同质车辆在访问所有被分配的客户后，应从仓库离开后回到仓库，且每个客户仅由一辆车服务；客户i∈V0的需求量为qi，每辆车的最大装载量为Q，且max qi≤Q,fij表示在弧(i,j)上的装载货物重量；客户点i的服务时间窗为[si,ei]，τi为客户点i服务时间；Dij表示从客户i到客户j的行驶的最短路径，是一个固定距离。在时变交通情况下，由于出现拥堵情况，允许车辆在行驶弧上等待，因此规划时间被划分为一系列时间段M={[r1,u1],[r2,u2]，?，[rm,um]，?，[rM,uM]}，其中rm和um分别表示第m时段的开始和结束时间；在个弧(i,j)∈A的每个时段m∈M的行驶速度（vijm）被假定是已知并且在该时段是不变的。PRPTTC的目标是最小化碳排放和行驶时间。
采用重庆重百超市的实际地理位置对PRPTTC进行算例分析。图4(20个配送点）与图5(30个配送点）为重庆市重百超市百度地理位置图，其中30个配送点是在20个配送点的基础上无序扩展，图5(b）表示在图5(a）放大看到的C6,C8,C11,C27四个客户点。DC表示配送中心，C1-C30表示配送的客户点。客户点需求随机产生，对客户服务时长假设为零，车辆载重为4 t。2017年《重庆市主城区交通发展年度报告》中显示，重庆早晚高峰平均车速为23.3 km/h，在内环以内的平均车速为20.8 km/h，重庆市内环高速限速80 km/h。资料来源：http：//www.cq.xinhuanet.com/2018-05/29/c＿1122902189.htm。李进等[20]把速度分为高速、中速和低速三个等级，根据重庆市实际交通情况，高速设置为[60,80](km/h）、中速[40,60](km/h）、低速[20,40](km/h）。由图4和图5得知，配送中心和客户点大多围绕在内环高速及内环以内，具体的速度由相应的地理位置及区间随机产生。采用MATLAB(R2015b）编写禁忌搜索算法的程序，在Intel(R)Core(TM)i7 CPU 2.0 GHz，内存8 GB的计算机上运行。表2给出了符号说明书及算法参数取值。5.1 模型求解结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]城市实时交通路网车辆路径优化问题研究[J]. 葛显龙,张慧. 工业工程与管理. 2018(03)
[2]考虑拥堵情形的污染路径问题及其求解算法[J]. 秦进,刘致远. 工业工程与管理. 2018(02)
[3]低碳环境下的车辆路径问题及禁忌搜索算法研究[J]. 李进,傅培华,李修琳,张江华,朱道立. 中国管理科学. 2015(10)
[4]开放式污染路径问题优化建模与算法研究[J]. 葛显龙,苗国庆,谭柏川. 工业工程与管理. 2015(04)
[5]动态网络车辆路径派送问题研究[J]. 李妍峰,高自友,李军. 管理科学学报. 2014(08)
[6]基于实时交通信息的城市动态网络车辆路径优化问题[J]. 李妍峰,高自友,李军. 系统工程理论与实践. 2013(07)
本文编号：3486581
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