时变网络下考虑碳交易的多车型配送车辆路径优化研究

摘要

全球气候变暖、雾霾等环境问题愈演愈烈，这些都与二氧化碳的排放密切相关，中国是目前最大的碳排放国家。《巴黎协定》之后，中国确定了2030年自主减排目标，其中包括到2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60％-65％（李萍，2016）。面对当前减排的严峻形势，从2013年开始，中国先后在北京、上海等7个省市启动了碳排放权交易试点，2017年启动全国范围的碳排放交易体系建设。物流业是社会碳排放重要组成部分，车辆路径问题也是该行业的基本问题。因此，考虑碳交易因素的物流运输问题对物流企业和社会来说都意义重大。
　　本篇文章旨在研究时变网络下考虑碳交易的多车型配送车辆路径优化问题的数学模型构建和优化方法;在综合分析了国内外考虑碳交易的车辆路径问题相关研究，并对已有研究成果和不足进行总结后提出了一种旨在降低车辆配送总成本为目标且兼顾碳排放的车辆路径问题。考虑碳交易环境下购买或出售碳排放权对物流企业配送成本的影响。在计算配送车辆碳排放和油耗时参考综合排放模型构建原理，确定车辆的变动速度、变动载重量与自重、旅行距离以及车型作为影响车辆碳排放和油耗的主要影响因素，构建本文以配送成本最小为目标的车辆路径优化模型;为了能准确计算配送车辆在复杂城市道路上的碳排放和油耗，本文对车辆行驶时间区间进行了精细划分，来提高速度精确度，解决变动速度的问题。对于配送车辆在配送过程中变动速度和变动载重量同时存在导致研究问题较为复杂，后期算法运行效率低下的问题，本文利用车辆在各节点之间载重量不变的特点，使用Dijkstra算法提前计算各节点之间的最短路径，在改进的禁忌搜索算法寻优过程中将车辆载重引入求解最优配送路径方案。
　　最后，结合杭州BS公司某派送点配送案例，验证本文构建的考虑碳交易的配送车辆路径优化数学模型和设计的改进的禁忌搜索算法;对计算结果进行分析，证实了本文提出的模型和算法的有效性。研究结果有望为物流业管理者尤其是对具体的第三方物流企业在兼顾企业利润和新形势下进行物流管理、制定运输策略提供新的思路。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景及问题提出

1．2 研究目的及意义

1．3 研究内容及框架

1．3．1 研究内容

1．3．2 本文研究框架

1．4 研究方法与技术路线

1．4．1 主要研究方法

1．4．2 技术路线

1．5 主要创新点

1．6 本章小结

2．1 车辆路径问题概述

2．1．1 VRP基本概念与经典模型

2．1．2 VRP问题分类与求解算法

2．2 禁忌搜索算法概述

2．2．1 禁忌搜索算法基本原理

2．2．2 禁忌搜索算法一般步骤

2．3 碳排放与碳交易相关概述

2．3．1 碳排放与碳交易的基本概念

2．3．2 车辆碳排放影响因素与计算模型

2．3．3 碳交易和碳税的比较以及碳交易机制

2．4 国内外相关研究综述

2．4．1 考虑碳排放的车辆路径问题研究现状

2．4．2 考虑碳交易的车辆路径问题研究现状

2．4．3 国内外研究现状总结

2．5 本章小结

3 时变网络下考虑碳交易的多车型配送车辆路径问题模型构建

3．1 问题描述与假设条件

3．1．1 问题描述

3．1．2 假设条件

3．1．3 符号、参数及变量说明

3．2 模型构建

3．2．1 目标函数分析

3．2．2 模型建立

3．3 本章小结

4 基于改进的禁忌搜索算法的设计与求解

4．1 算法设计

4．2 数据库表设计

4．3 Dijkstra算法

4．3．1 算法思想

4．3．2 算法步骤

4．4 改进的禁忌搜索算法

4．4．1 编码方式与算法初始解

4．4．2 适应度函数与领域结构的设计

4．4．3 候选解集与禁忌表的设计

4．4．4 特赦准则与终止准则

4．4．5 算法步骤

4．5 本章小结

5．1．1 企业简介

5．1．2 问题提出

5．2 研究基础数据

5．2．1 基本道路相关数据

5．2．2 道路速度相关数据

5．2．3 路段配送成本相关数据

5．2．4 最短路径查询表数据来源

5．3 给定算法主要参数

5．4 算法结果分析

5．4．1 算法初始解计算结果

5．4．2 改进的禁忌搜索算法计算结果

5．4．3 结果分析

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 论文主要研究工作总结

6．2 本文研究问题的不足和展望

参考文献

附录

攻读学位期间的研究成果

致谢