时间依赖下考虑碳排放的动态车辆路径优化模型研究

摘要

随着社会经济的发展，伴随而来的是自然环境的破坏，已经严重威胁到人们的生活质量，可以预见未来一段时间社会将对环境问题给予高度的关注。从企业的角度来看，或者是出于企业社会责任，或者是出于外部政策的压力（如强制碳政策的实施等），低碳运作将是必经之路。交通运输是重要的碳排放来源之一，而车辆路径是交通运输问题中最基本的问题。本文以车辆路径问题(Vehicle Routing Problem，VRP)为研究对象，将考虑拥堵的车辆行驶速度、时间依赖的道路网络、货物的配送路径等问题。
　　本文的主要研究内容包括以下几方面:
　　(1)通过对车辆路径、低碳物流运作与时变VRP等文献的系统回顾，对目前考虑碳排放的车辆路径问题的已有研究进行了梳理和归纳，分析了已有研究存在的问题及不足，提出了时间依赖下考虑碳排放的动态车辆路径问题，具有很强的现实意义。
　　(2)研究了车辆行驶过程中基于行驶速度的旅行时间和碳排放量的度量，首先根据速度的变化属性，对其进行分阶段的分解，进而根据车辆的始发时间和速度的分解状况，给出了一般情况下的速度-旅行时间、速度-碳排放量的转化函数，并构建了旅行时间模型和碳排放量模型。根据碳排放模型，分析了速度属性对碳排放量的影响，并给出了碳排放的边界。
　　(3)构建了时间依赖下考虑碳排放的动态多目标的模型，综合考虑车辆数量成本、旅行距离成本、旅行时间成本和碳排放量成本，将基于时间窗的客户满意度函数的量化约束纳入到模型的构建中，并对该模型进行了深入的理论分析，为管理者的决策方案提供了理论依据。
　　(4)通过测试算例验证了本文模型的有效性，并通过灵敏度分析发现，不可改变的客户点的位置分布对模型的结果的影响并不明显，拥堵状况对模型结果的影响最为显著，可见，对于考虑碳排放的动态VRP的研究是非常必要的。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与研究意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 研究目的

1．1．3 研究意义

1．2 研究内容与研究方法

1．2．1 研究内容

1．2．2 研究方法

1．3 论文主要结构

1．4 本章小结

第2章 相关文献综述

2．1 文献检索概述

2．2 相关研究文献回顾

2．2．1 低碳物流运作问题相关文献

2．2．2 车辆路径问题相关文献

2．2．3 低碳VRP问题相关文献

2．3 已有文献的贡献与不足

2．3．1 已有文献的贡献

2．3．2 已有文献的不足

2．4 已有研究对本文的启示

2．5 本章小节

第3章 相关研究理论综述

3．1 低碳物流管理理论

3．1．1 低碳物流理论概述

3．1．2 低碳物流运作理论

3．2 车辆路径问题相关理论

3．2．1 车辆路径问题概述

3．2．2 车辆路径问题模型与算法

3．3 变邻域搜索算法相关理论

3．4 本章小结

第4章 时间依赖下考虑旅行时间和碳排放的VRP模型构建

4．1 问题描述与假设

4．1．1 问题描述

4．1．2 条件假设

4．2 旅行时间模型构建

4．2．1 速度-旅行时间转化描述

4．2．2 旅行时间模型

4．3 碳排放量模型构建

4．3．1 速度-碳排放量转化描述

4．3．2 碳排放量模型

4．4 碳排放量模型的影响分析

4．4．1 速度属性对模型的影响

4．4．2 碳排放边界的推导

4．5 本章小结

第5章 时间依赖下考虑碳排放的VRP模型构建

5．1 符号说明

5．2 考虑碳排放的VRP函数

5．3 考虑配送时间的客户满意度函数

5．4 E-TDVRP模型构建

5．5 E-TDVRP模型的理论分析

5．6 本章小结

第6章 算法设计

6．1 算法概述

6．2 算法实现过程

6．3 本章小结

第7章 应用研究—以德邦物流为例

7．1 案例描述

7．2 案例计算结果

7．3 案例分析

7．3．1 客户位置对碳排放量的影响

7．3．2 客户规模对碳排放量的影晌

7．3．3 拥堵状况对决策方案的影晌

7．4 本章小结

第8章 结论与展望

8．1 本文结论

8．2 本文的主要工作

8．3 研究展望

参考文献

致谢