不确定需求下考虑动态转运时间的多式联运路径选择.pdf
《不确定需求下考虑动态转运时间的多式联运路径选择.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《不确定需求下考虑动态转运时间的多式联运路径选择.pdf(9页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷第 期 年 月南 京 工 业 大 学 学 报(自 然 科 学 版)():不确定需求下考虑动态转运时间的多式联运路径选择汤 瑞,胡军红,闻成维,张雯婕(南京工业大学 交通运输工程学院,江苏 南京)收稿日期:基金项目:江苏省研究生科研与实践创新计划()作者简介:汤瑞(),女,:;胡军红(联系人),副教授,:引用格式:汤瑞,胡军红,闻成维,等不确定需求下考虑动态转运时间的多式联运路径选择南京工业大学学报(自然科学版),():,(),():摘 要:多式联运计划制定的超前性及货物需求的不确定性会导致转运时间动态变化,基于此,考虑转运时间与运输需求动态相关,构建总运输成本和总运输时间最低的多目标模型
2、并利用线性加权法将多目标转换为单目标。依据机会约束规划理论将模型清晰化,设计基于模拟退火的遗传算法求解,最后进行算例分析验证模型的可行性。结果表明:满足最优运输方案的运能下限时,随着不确定货运量分布区间的增加,转运时间在总运输时间中的占比逐渐提升,但不影响运输方案的选择,多式联运经营人可根据以往经验选择最优方案;在不确定货运量分布区间超过最优运输方案的运能下限时,运输方案会发生改变,铁路占比逐渐提升,转运时间占比逐渐降低直至为,此时多式联运经营人制订运输方案时可以通过提高铁路占比减少转运次数以降本增效,验证了所提出算法的可行性与优越性。关键词:多式联运;路径规划;不确定需求;中转时间;基于模拟
3、退火的遗传算法中图分类号:文章编号:(),(,):,:;国内外发展经验表明,多式联运能够提高运输效率左右,降低运输成本 左右,促进节能减排 以上。为有效组合多式联运中的运输方式与路径,需要对运输路线进行合理的规划。在天气和交通等因素的影响下,路线规划具有不确定性,制订运输任务前考虑到不确定性,有助于有效避免不确定因素带来损失。近年来,国内外学者对不确定运输问题进行了深入研究,主要包括运输需求的不确定、目的地时间窗的不确定、运输时间及中转时间的不确定、低碳因素相关的不确定等。另外,在货物运输的过程中,存在季节性需求、突然补货等问题,安排运输计划时,运输量往往不能确定。本文探究运输需求不确定的多式
4、联运路径选择。在实际运输时,多式联运转运节点处由于列车与船舶班次固定,货物装卸、申请和调度流程复杂等原因,不同运输方式自身的转运时间不同,加之货运量的大小也会严重影响转运时间的长短,而转运时间的长短会对运输路径的选择产生一定的影响,因此,构建路径选择模型时必须全面考虑转运时间的影响。有学者考虑班期的限制,以运输时间最短为目标,或考虑时间惩罚成本以综合成本最低为目标,但这些学者都假设不同运输方式的转运时间相同,与实际运输状况不符。虽然部分研究在需求量不确定下考虑了不同运输方式的转运时间不同,但仍忽略了需求量与转运时间是正相关的。因此,有学者设置货运量与转运时间线性相关,但没有考虑货物完成中转后需
5、要等待发车的时间。综上分析,本文考虑运输需求与转运时间动态相关,探究不确定需求下考虑动态转运时间的多式联运运输方式及路径的选择,构建以运输费用、碳排放费用及运输总时间综合最低为目标的路径选择模型,以期能够有助于促进货物运输的经济性,提高运输服务的质量。问题描述与建模 问题描述一批需求量不确定的货物从出发地 至目的地,运输过程中要经过多个中转节点进行换装或重新编组,中转节点可以选择公路、铁路、水路中的一种或多种运输方式。如图 所示,采用多重边法构建运输网络图,不同运输方式的中转时间、运输成本和碳排放量并不相同。本文以运输费用、碳排放费用及运输总时间综合最低为目标,研究需求不确定下的货物多式联运路
6、径选择。三角模糊数是表达判断比较时给出的模糊量范围:最低可能值、最可能值和最高可能值。多式联运经营人可以通过以往数据分析货运量的变化范围,因此,使用三角模糊数表示不确定货运量较为恰当。为便于建模,假设:同批货物在运输时不可以分割,相邻节点间一次只选择一种运输方式;同一节点货物只能转载一次或不转载;每个节点同批货物最多只能经过一次;在途运输成本与货运量及距离呈正相关,不受运输途中其他因素的影响;每个节点之间各种运输方式的承载力以及节点的中转能力已知。图 多式联运网络模型 第 期汤 瑞等:不确定需求下考虑动态转运时间的多式联运路径选择 模型构建总运输费用()和总运输时间()对应的目标函数见式()和
7、()。,()(),()()式()表示总运输费用最低,总运输费用包括在途费用、中转费用及碳排放费用;式()表示总运输时间最短,总运输时间包括在途时间、转运时间及等待时间。约束条件见式()()。,(,),(),(),(),(),(),(),()式()表示节点货运量不发生分割;式()表示运输货物时节点间只可选择一种运输方式;式()保证货物在同一个节点发生一次转载;式()保证运输过程的连续;式()为决策变量取值约束,被选择为,否则为;式()表示节点间运输方式的最大承载能力大于货运量;式()表示所选节点的不同运输方式的中转能力大于在节点中转的货运量。模糊模型清晰化处理 模糊机会约束模型的转化为了清晰地表
8、达所构建模型中的模糊变量,需要将模型转换为确定的形式。当模糊变量出现在约束中时,通常可以使用期望值模型或模糊机会约束规划方法来解决。如果决策者期望平均意义上的解决方案,则可以选择期望值模型。如果客户的交货要求只有一个大概的时间范围,即只要在一定程度上满足,就可以选择模糊机会约束规划。本文主要借鉴 年 等首次提出的不确定理论规划方法:含有模糊参数的模型只要满足做出模糊机会约束决策的概率在一定的置信度之上,就可以 得 到 清 晰 的 模 型 方 程。具 体 可 表 示 为 式()()。目标函数:(,)()约束条件:(,)(),()()(,)为目标函数,是一个模糊数,为目标函数最小值。存在多个可能的
9、 使(,)成立。本文是求极小化目标值,因此 是目标函数在置信水平 下取得的最小值,即(,)。式()表示满足置信水平 时,所能取得的最小值;式()表示节点 与节点 之间的货运量小于其最大运输能力的可能性高于置信水平;式()表示在节点 的中转货运量小于该节点最大中转能力的可能性高于置信水平;,。模糊机会约束模型清晰化引入三角模糊数 (,),其中,当且仅当(),(,)成立。表示满足置信水平 时,成本函数取的最小值,表示满足置信水平 时,时间函数取的最小值。因此,可将模糊机会约束条件转变为等价的清晰形式,见式()()。(),()(),(,),()(),(),()()()对于多目标问题采用线性加权法处理
10、,即分别对式()和()赋予权值 和,且 南 京 工 业 大 学 学 报(自 然 科 学 版)第 卷,然后进行加权处理。由于成本和时间的量纲不同,不能直接进行数学运算,因此对目标函数进行量纲为一化处理,具体步骤如下。步骤:分别求出置信水平 下运输成本的最大值、最小值,运输时间的最大值、最小值。步骤:使,进行量纲为一化处理。步骤:设定成本权重参数 和时间权重参数的值,表示量纲为一化后的目标值。综上,目标函数为 ,约束条件为式()()及式()()。算法设计需求不确定下的多式联运路径选择问题属于组合优化问题,模型中涉及较多中间变量,结构相对复杂,是典型的 问题,采用启发式算法进行求解。遗传算法()是启
11、发式算法种类之一,在自然种群遗传学启发的原理下解决问题,提供强大的全局优化,适用全局优化问题的求解,但收敛问题太快,容易导致局部最优。模拟退火算法()源于实体退火原理,是一种基于蒙特卡罗迭代解的启发式随机搜索过程,这样可以避免搜索陷入局部极值。本文综合考虑模拟退火算法与遗传算法的优劣,设计基于模拟退火的遗传算法,具体流程如图 所示。图 算法流程 为了提高计算效率,选取部分优秀个体进行模拟退火。根据适应度函数计算方法,按适应值从优到劣得到染色体排序,具体步骤如下。步骤:初始化数据,确定种群大小()、最大迭代次数()、交叉概率()、变异概率()、初始温度()、终止温度()、降温速率()及惩罚系数(
12、)。步骤:对个体进行编码,根据目标函数计算个体的适应值,找到最优的适应值()并储存下来。第 期汤 瑞等:不确定需求下考虑动态转运时间的多式联运路径选择步骤:利用轮盘赌机制对染色体进行选择,然后进行单点交叉及单点变异。步骤:将个体适应度数值从大到小排列,选择部分优秀个体进行降温操作,并利用单点交叉产生新解。利用 法则判断是否接受新解;并判断是否满足终止温度,即。步骤:将模拟退火得到的新种群放入原种群后进行排序,判断能否达到终止要求,如果可以满足则输出最终结果,否则转到步骤,继续操作直到满足终止条件。算例分析 算例设计准备运输一批运量不确定的货物从始发地(节点)运输至目的地(节点),中间一共有 个
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 不确定 需求 考虑 动态 转运 时间 联运 路径 选择
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。