基于改进蚁群算法的应急物流车辆路径问题研究

摘要

车辆路径问题是当前应急物流领域研究中的热点问题，对突发事件的应急救援起着重要作用。国内外专家学者的研究主要集中在应急物资中转站选址和配送路径优化两个方面。本文结合实际情况探讨了灾区内应急物资临时中转站选址与路径优化集成解决的问题，分别构建了在静态与动态需求条件下的中转站选址与路径优化模型，并根据构建的模型设计了改进的蚁群算法进行求解，算例分析和实证研究验证了模型的有效性与算法的优越性。研究结果对于突发事件发生后应急管理部门的及时应对和有效决策具有重要的理论价值和现实意义。
　　本文的研究主要分为以下几个部分:
　　第一部分，绪论。主要阐明了应急物流车辆路径问题研究的背景和意义，并在对国内外研究现状进行综述分析的基础上，总结了当前该领域的研究成果和进一步研究空间，提出了本文的研究方法、研究路线及主要的创新之处。
　　第二部分，应急物流车辆路径问题相关理论概述。结合我国在应急物流领域的相关研究现状，对研究所涉及的应急物流、车辆路径问题、蚁群算法、动态规划等理论进行了概括分析，进一步完善和充实了理论基础。
　　第三部分，静态需求条件下应急物流中心选址及路径优化。主要研究了带软时间窗的多供应点多需求点多物资需求的应急物流车辆路径问题。首先，引入应急需求最大化覆盖思想和时间、成本最小化思想，集成构建了应急物资中转站选址与路径优化的多目标规划模型;其次，针对构建的多目标规划模型，结合多种智能算法思想，在信息素更新与限制、禁忌表共享、状态转移概率等方面对蚁群算法进行了改进，提高了算法的收敛速度和求解质量，并对适用于相应模型的改进蚁群算法进行了设计;最后，通过算例分析验证了模型的有效性，并通过对比分析显示了改进算法的优越性。
　　第四部分，动态需求条件下应急物流路径优化。在静态路径优化模型的基础上引入动态规划思想，对比分析静态路径优化问题与动态路径优化问题的特性，提出了本文要解决的动态路径优化问题;结合实际情况，重点考虑了出现新的受灾点、原有受灾点改变需求信息、原有受灾点撤销应急需求、道路阻塞等动态因素，构建了动态需求条件下的路径优化模型;对已有的求解动态路径优化问题的算法进行分析，结合本文构建的模型做了部分改进，得到了有效的模型求解思路;在算例分析阶段利用改进蚁群算法进行了多种动态事件的模拟分析，验证了算法的有效性。
　　第五部分，实证分析。以某次地震灾害为例，探讨了静态需求与动态需求条件下的路径优化问题;根据实际评价和比较分析，指出了应急物流车辆路径模型和相应算法在解决实际问题中的局限性;结合本文研究，针对当前应急物流管理中存在的问题，从不同的角度提出了相应的对策建议。
　　第六部分，结论与展望。首先，对于本文所取得研究成果进行了总结;其次，分析了本文在研究动态路径优化问题与实证分析中存在的不足;最后，针对物资初始分配、权重优化处理、改进蚁群算法的性能等方面的未来研究方向提出了相关建议。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景和意义

1．1．1 研究的背景

1．1．2 研究的意义

1．2 国内外研究综述

1．2．1 应急物流领域相关研究

1．2．2 车辆路径问题发展进程

1．2．3 应急物资中转站选址

1．2．4 路径优化模型与方法

1．3 研究内容、方法和路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法

1．3．3 研究路线

1．4 研究的创新点

第二章 应急物流车辆路径问题基本理论

2．1 应急物流概述

2．1．1 应急物流的定义

2．1．2 应急物流的特点

2．1．3 应急物流的研究内容

2．1．4 应急物流物资配送基本过程

2．2 车辆路径问题理论概述

2．2．1 车辆路径问题的起源

2．2．2 车辆路径问题组成要素

2．2．3 车辆路径问题的分类

2．2．4 车辆路径问题的优化目标

2．2．5 车辆路径问题的求解算法

2．3 蚁群算法的原理

2．3．1 基本蚁群算法的概念

2．3．2 基本蚁群算法的数学模型

2．3．3 蚁群算法的应用

2．4 动态规划理论

2．4．1 动态车辆路径问题的提出

2．4．2 动态车辆路径问题的分类与特点

2．4．3 动态车辆路径问题的求解策略

第三章 静态需求条件下应急物流中心选址及路径优化

3．1 问题描述

3．2 中转站选址模型建立

3．2．1 模型假设

3．2．2 模型构建

3．3 路径优化模型建立

3．3．1 模型假设

3．3．2 模型构建

3．4 算法改进与设计

3．4．1 蚁群算法改进

3．4．2 改进算法设计

3．5 算例分析

3．5．1 问题的初始条件

3．5．2 实验结果分析

3．5．3 改进蚁群算法性能比较

3．6 结论

第四章 动态需求条件下应急物流路径优化

4．1 问题描述

4．2 动态需求条件下的路径优化模型

4．2．1 模型假设

4．2．2 模型构建

4．3 模型求解思路

4．4 算例分析

4．4．1 问题的初始条件

4．4．2 实验结果分析

4．5 结论

第五章 实证分析

5．1 实例背景

5．2 相关数据

5．2．1 运输网络及灾情等级信息

5．2．2 受灾点需求信息

5．3 静态需求条件下实证结果分析

5．4 动态需求条件下实证结果分析

5．5 实际情况对问题的影响分析

5．6 对策建议

5．6．1 做好应急预案

5．6．2 健全应急物资储备体系

5．6．3 优化物资配送方案

第六章 结论与展望

6．1 研究总结

6．2 研究的不足与展望

6．2．1 研究的不足

6．2．2 未来展望

参考文献

致谢

一、在校期间发表的学术论文

二、在校期间参加的项目

三、在校期间获奖情况