考虑多边形障碍区域的线状需求物流节点选址研究

摘要

在未来一段时期内，以铁路、公路、城轨、内河航道、油气管道等为主的大型交通运输线路的建设，仍将是我国基础设施规划的重点。线路工程的建设带来了种类繁多、数量庞大的物料需求，因而需要布局一定规模和数量的物流节点，来完成物料的储存和运输，以供线路建设使用。物流节点的选址需要综合考虑建设成本、设施规模、交通条件、自然环境等因素，确定所需设施的数量和位置，以实现节约物流成本，保证服务水平，提高运输效率的目的。
　　我国地形地貌复杂，山河湖泊众多，也有部分地区的地质条件不适合进行货物运输，物流节点在为需求线路提供服务时需要避开这些无法通行的区域。经典的选址理论和方法多针对离散的点状需求，而线路工程建设中，物料需求呈线状连续分布，针对线状需求选址问题的研究并不丰富。有障碍区域存在的情形下，经典的选址模型和算法都以点状需求为研究对象，不能有效地解决需求呈线状连续分布的设施选址问题，缺乏同时考虑障碍区域和线状需求两种因素的研究。
　　本文以大型交通运输线路为例，针对考虑多边形障碍区域的线状需求物流节点选址问题进行建模，并提出求解算法。本文的研究是对线状需求选址领域的延伸和拓展，也丰富了障碍选址理论。由于线路工程上的每一点均有物料需求，为保证线路的正常建设，所选择的物流节点必须能够服务整条线路。因此，本文引入障碍距离，建立了集合覆盖模型，在保证所选节点已给定的服务半径覆盖整条需求线路的前提下，用最少的物流节点服务整条线路的物流需求。并在此基础上设计了两种算法来对模型进行求解，一种是利用广义覆盖圆来确定各节点的服务范围，将问题简化为整数规划模型直接求解;另一种是使用结晶生成法画出所有备选节点的障碍Voronoi图，再设计启发式算法来逐步剔除备选节点，得到最优解。
　　对比两种方法的优点和局限性后，选择了玉磨铁路建设项目中道砟储存场的选址问题作为实例，通过分析验证了本文所提出方法的实用性和有效性，为考虑障碍区域的线状需求物流节点选址问题提供了一种可行的解决思路和参考。

目录

声明

致谢

摘要

1．1．1 选题背景

1．1．2 研究意义

1．2 研究现状

1．2．1 设施选址问题研究现状

1．2．2 线状需求选址问题研究现状

1．2．3 考虑障碍的选址问题研究现状

1．3 研究内容与框架

2 问题分析与模型构建

2．1 线状需求物流节点选址问题描述

2．1．1 物流节点选址的工作程序

2．1．2 线状需求物流节点选址的特点

2．1．3 线状需求物流节点选址问题的界定

2．2 考虑多边形障碍区域的选址问题分析

2．2．1 障碍区域对于选址问题的影响

2．2．2 障碍距离的定义与计算

2．3 考虑多边形障碍区域的集合覆盖模型

2．3．1 覆盖半径的实际意义

2．3．2 研究假设

2．3．3 模型构建

3 基于广义覆盖圆的整数规划求解算法

3．1 广义覆盖圆的概念与生成算法

3．2 基于广义覆盖圆的整数规划模型构建

3．3 基于广义覆盖圆的整数规划求解算例与分析

3．3．1 基于广义覆盖圆的整数规划求解算例

3．3．2 与无障碍区域情形的对比分析

3．4 基于广义覆盖圆的整数规划求解算法评价

4 基于障碍Voronoi图的启发式算法

4．1 障碍Voronoi图的概念与生成算法

4．1．1 障碍Voronoi图的定义与性质

4．1．2 障碍Voronoi图的生成算法

4．2 基于障碍Voronoi图的启发式算法设计

4．2．1 启发式算法求解思路

4．2．2 启发式算法的计算步骤

4．3 基于障碍Voronoi图的启发式算法求解算例与分析

4．3．1 基于障碍Voronoi图的启发式算法求解算例

4．3．2 与无障碍区域情形的对比分析

4．4 基于障碍Voronoi图的启发式算法评价

5 玉磨铁路建设项目物流节点选址实证分析

5．1 玉磨铁路建设项目概况

5．2 需求线路及障碍拟合

5．3 备选物流节点的确定

5．3．1 道砟储存场选址的影响因素

5．3．2 道砟储存场备选方案的拟定

5．4 玉磨铁路存砟场选址方案

6．1 研究结论

6．2 创新点

6．3 研究展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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