考虑交通拥堵的时变车辆路径问题研究

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。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景与意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 选题意义

1．2 国内外研究及发展现状

1．2．1 国内文献综述

1．2．2 国外文献综述

1．2．3 文献评述

1．3 研究内容与研究方法

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法

1．4 论文创新点

第2章 相关理论基础

2．1 车辆路径问题相关理论

2．1．1 车辆路径问题的概念

2．1．2 车辆路径问题的分类

2．1．3 时变车辆路径问题的概述

2．1．4 两级车辆路径问题的概述

2．2 城市交通网络相关理论

2．2．1 城市交通网络的概述

2．2．2 城市交通网络的特点

2．2．3 城市交通报告分析

2．2．4 交通状况与时变车辆路径问题的关系分析

2．3 遗传算法基本理论

2．3．1 遗传算法的基本原理及特点

2．3．2 遗传算法的操作步骤

2．3．3 遗传算法与其他优化算法的比较

2．4 本章小结

第3章 城市配送中的时变车辆路径问题研究

3．1 城市配送中的TDVRP模型构建

3．1．1 问题描述及假设

3．1．2 选择优化目标

3．1．3 参数设置

3．1．4 数学模型

3．2 城市配送中的TDVRP自适应遗传算法设计

3．2．1 染色体编码设计

3．2．2 种群初始化

3．2．3 选择算子

3．2．4 交叉变异算子

3．2．5 算法终止条件

3．3 本章小结

第4章 考虑交通拥堵的时变性两级车辆路径问题研究

4．1．2 基本假设

4．1．3 变量和参数设置

4．1．4 数学模型

4．2 时变网络下的2E-VRP混合改进遗传算法设计

4．2．1 第一级配送网络算法设计

4．2．2 第二级配送网络算法设计

4．2．3 算法性能分析

4．3 本章小结

第5章 电商企业配送优化案例分析

5．1 电商企业简介

5．2 案例数据分析

5．3 不同目标函数的结果比较

5．4 敏感性分析

5．4．1 改变车辆出发时间

5．4．2 考虑路径灵活性及时调整路线

5．4．3 拥堵程度的影响

5．4．4 单级配送与两级配送的比较

5．5 本章小结

6．1 研究结论

6．2 研究展望

参考文献

致谢

附录

研究生在读期间发表论文和科研情况