一种多约束条件下的多模式交通联运方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种多约束条件下的多模式交通联运方法及装置，本发明专利技术提供的多约束多模式交通联运方法，包括：通过任务信息获取模块汇总所有的运输任务，将每个运输任务整理成任务序列；再通过路径优化模块对多模式交通联运的方案进行优化，充分考虑多约束条件后使运输的各项成本降至最低；最后通过任务分配模块将优化后的运输任务方案发送至各个运输任务的执行者，顺利完成多约束条件下的多模式交通联运工作。本发明专利技术能够处理一定区域内大量的多类别多约束长距离运输问题，算法复杂度低，计算精度高，可以有效解决复杂环境下的多模式交通联运问题。

A Multimodal Transportation Method and Device with Multiple Constraints

The invention provides a multi-mode transportation method and device under multi-constraint conditions. The multi-constraint multi-mode transportation method provided by the invention includes: collecting all transportation tasks through task information acquisition module, arranging each transportation task into task sequence; and then optimizing the scheme of multi-mode transportation through path optimization module, fully considering multi-constraint. At last, the optimized transport task scheme is sent to the executors of each transport task through task allocation module, and the multi-mode transport under multi-constraints is smoothly completed. The invention can deal with a large number of multi-category and multi-constraint long-distance transportation problems in a certain area, with low algorithm complexity and high calculation accuracy, and can effectively solve multi-mode transportation problems in complex environment.

【技术实现步骤摘要】
一种多约束条件下的多模式交通联运方法及装置
本专利技术属于电子信息和货物运输
，具体是指一种多约束条件下的多模式交通联运方法及装置。
技术介绍
在货运物资种类越来越多，运输环境越来越复杂以及部分运输任务可能存在技术风险的背景下，安全且高效地完成长距离运输任务是运输业的重点研究内容。在运输距离较长的情况下，受制于成本等因素，采用一种运输方式来完成运输任务会大大降低运输的效率，风险也可能会不同程度的提升，所以对货物采用多模式交通联运的方式往往更加有效。对不同类别的货运物资通过路面多模式交通联运进行运输，在满足运输技术风险的前提下有效地完成长距离运输任务，可以大大降低运输任务对运输路径周边居民的正常生活的影响。因此，一套能够有效完成多约束长距离多模式交通联运的系统对于运输业提升其安全高效性来说非常重要。
技术实现思路
本专利技术提供一种多约束条件下的多模式交通联运方法及装置，每个运输任务都将自己的任务具体内容发送至任务信息获取模块，这样可以获取一定范围内所有待运输任务的状态信息(包括货运路径起点和终点、运输方式以及货运路径周边居民人数等信息)，并且将运输任务整理为可操作的任务序列，对任务序列进行优化；最终将运输任务分配到各个执行者，从而实现多模式交通联运任务。本专利技术的最终目标是使得一定货运区域内所有的运输任务可以安全有效地完成。具体的，所述的一种多约束条件下的多模式交通联运方法，包括如下步骤：步骤1：在给定的货运区域内，运输任务的执行者将具体运输任务上传至任务信息获取模块；步骤2：任务信息获取模块将收到的每个运输任务进行整理，得到可进行操作的任务序列，并发送到路径优化模块；步骤3：路径优化模块对任务序列进行优化，得到最优的多模式交通联运方案，发送给任务分配模块；步骤4：任务分配模块将最优的多模式交通联运方案分配至该运输任务的执行者，从而完成运输任务。本专利技术还提供一种多约束条件下的多模式交通联运装置，所述装置包括：任务信息获取模块、路径优化模块和任务分配模块。各部分的功能以及各部分之间的连接如下：任务信息获取模块：收集给定货运区域在一段时间内所有的运输任务，并将所有的运输任务进行整理，形成任务序列并输出至路径优化模块。路径优化模块：接收来自任务信息获取模块发送的任务序列，并对任务序列在约束条件的限定下依照概率进行相应的调整操作，并通过计算目标函数比较调整前后的任务序列在运输问题上的优劣从而进行选择，并根据已优化的任务序列得到最优的多模式交通联运方案，输出至任务分配模块。任务分配模块：接收路径优化模块发送的最优的多模式交通联运方案，并发送至相应的运输任务执行者，从而完成在多约束条件下的多模式交通联运任务。本专利技术的优点在于：(1)本专利技术针对路面运输任务多样、运输物资风险大小不一、路网状况错综复杂的状况，实现了多约束长距离条件下的货运物资多模式交通联运，这为路网运输问题的解决提出了一个全新的方案。(2)本专利技术围绕着多约束条件以及长距离运输可能带来的技术风险，从提高运输安全性和高效性两方面出发，开展多模式交通联运方法研究。对于确保物资运输和运输路径周边生命财产安全、降低成本与风险、提高路网运输系统的运行效率具有重要的意义。附图说明图1为本专利技术提供的多约束条件下的多模式交通联运方法流程图；图2为本专利技术中任务序列优化方法流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。针对某一给定的大规模货运区域，将其定义为货运区域A；在货运区域A中所有的公路运输路径和铁路运输路径，统称为货运路径。在货运区域A中的所有货运路径的集合为R，即可将货运区域A简化为在货运区域A中货运路径的集合，即:A＝R＝{R1,R2,…,RK}其中Rk＝{Ck,Ok,Dk,Qk},k＝1,2,…,KRk为集合R中的元素，即代表某一条货运路径，K表示货运路径的个数，每个货运路径中包含有一个以上的最小运输路段；其中Ck代表货运路径的编号，在本专利技术中，Ck可与货运路径形成一一对应关系；Ok代表该货运路径的起点；Dk代表货运路径的终点；这里Ok与Dk都是唯一的。Qk代表该货运路径周边一定范围内的居民人数，所述的一定范围内需要根据实际情况进行划定；每个运输任务对应着其相应的等级，代表着运输任务的重要程度以及风险程度。在本专利技术中，首先做出如下假设：(1)在本专利技术研究的所有运输任务中，货运路径的起点、终点以及所经过的货运路径均被包含在该货运区域A中；(2)在所有的运输任务中，所有可行的运输方案都是在已存在于货运区域A中的货运路径上进行的；(3)在货运路径上运输货物时，运输工具(货车或火车)的行驶速度在货运路径上不发生变化，但火车行驶单位长度所消耗的时间比货车更短，即行驶速度更快；(4)在接驳时，货车运输(也称公路运输)换装为火车运输(也称铁路运输)与火车运输换装为货车运输两种方式所消耗的时间相同，故在时间成本中不考虑接驳所消耗的时间；(5)一个运输任务的等级在运输任务的进行过程中不发生变化。本专利技术提供一种多约束长距离运输的多模式交通联运方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：第一步，任务信息获取模块收集货运区域内所有的运输任务。第二步，任务信息获取模块将每个运输任务分别处理为一个任务序列。根据运输任务所在的货运区域，设定第i个运输任务对应的任务序列Si＝{Si,1,Si,2,…,Si,m}，即每一项运输任务可以将其表示为一个m维向量，任务序列中的每个值Si,j代表该运输任务的不可再分割的最小运输路段，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m。在每一个最小运输路段内，运输方式和任务等级保持不变，一般最小运输路段定义为相邻的两个接驳站或联运站之间的路段，在所述的接驳站或联运站可以实现输运方式的改变或者货物的装卸，m为任务序列中最小运输路段的总数。在任务序列的每个值中，包含了最小运输路段起点、终点、运输方式以及任务等级的信息，即：Si,j＝{Ri,j,Mi,j,Li}Ri,j代表第i个任务序列中第j个最小运输路段，包含了该最小运输路段的起点和终点信息；Mi,j代表该第j个最小运输路段的运输方式，包含公路运输和铁路运输两种方式,Mi,j的数学表示为：Li代表第i个运输任务或任务序列的等级，等级共分为五个级别，分别为一级、二级、三级、四级和五级，一级运输任务的任务限制最少，五级运输任务的任务限制最多，具体的任务限制将在约束条件中给出。第三步，任务信息获取模块将整理好的货运区域内的任务序列发送至路径优化模块。对于n个运输任务，所有的任务序列Si组成了一个n维向量组S，向量组S＝{S1,S2,…,Sn}也就是本专利技术中进行多模式交通联运方案求解的初始解，路径优化模块进行的所有操作都是基于向量组S进行的。针对向量组S所代表的多模式交通联运优化问题，本专利技术采用启发式算法对其进行求解。在描述求解的具体步骤前，本专利技术首先对本专利技术中启发式算法的调整方法、约束条件以及目标函数进行说明。2.1调整方法：本专利技术中的调整变量为Si,j中的前两个变量，分别为最小运输路段Ri,j以及该最小运输路段的运输方式Mi,j。调整方法包括换路线以及换运输方式两种操作。换路线即为更改Ri,j，通过改变当前最小运输路段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多约束条件下的多模式交通联运方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤1：在给定的货运区域内，运输任务的执行者将具体运输任务上传至任务信息获取模块；步骤2：任务信息获取模块将收到的每个运输任务进行整理，得到任务序列，并发送到路径优化模块；步骤3：路径优化模块对任务序列进行优化，得到最优的多模式交通联运方案，发送给任务分配模块；步骤4：任务分配模块将最优的多模式交通联运方案分配至该运输任务的执行者，从而完成运输任务。

【技术特征摘要】
1.一种多约束条件下的多模式交通联运方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤1：在给定的货运区域内，运输任务的执行者将具体运输任务上传至任务信息获取模块；步骤2：任务信息获取模块将收到的每个运输任务进行整理，得到任务序列，并发送到路径优化模块；步骤3：路径优化模块对任务序列进行优化，得到最优的多模式交通联运方案，发送给任务分配模块；步骤4：任务分配模块将最优的多模式交通联运方案分配至该运输任务的执行者，从而完成运输任务。2.根据权利要求1所述的一种多约束条件下的多模式交通联运方法，其特征在于：步骤2中所述的任务序列，第i个运输任务对应的任务序列Si＝{Si,1,Si,2,…,Si,m}，即每一项运输任务表示为一个m维向量，任务序列中的每个值Si,j代表该运输任务的不可再分割的最小运输路段，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；m为任务序列中最小运输路段的总数；在任务序列的每个值中，包含了最小运输路段起点、终点、运输方式以及任务等级的信息，即：Si,j＝{Ri,j,Mi,j,Li}Ri,j代表第i个任务序列中第j个最小运输路段，包含了该最小运输路段的起点和终点信息；Mi,j代表该第j个最小运输路段的运输方式，包含公路运输和铁路运输两种方式,Mi,j的数学表示为：Li代表第i个运输任务或任务序列的等级。3.根据权利要求2所述的一种多约束条件下的多模式交通联运方法，其特征在于：在每一个最小运输路段内，运输方式和任务等级保持不变；最小运输路段定义为相邻的两个接驳站或联运站之间的路段，在所述的接驳站或联运站实现输运方式的改变或者货物的装卸。4.根据权利要求2所述的一种多约束条件下的多模式交通联运方法，其特征在于：所述的等级共分为五个级别，分别为一级、二级、三级、四级和五级，一级运输任务的任务限制最少，五级运输任务的任务限制最多。5.根据权利要求1所述的一种多约束条件下的多模式交通联运方法，其特征在于：步骤3中所述的优化，具体如下：第1步.将货运区域内的所有运输任务所对应的任务序列作为初始数据输入到启发式算法模型中；初始化迭代的代数i为1；第2步.令n为1；第3步.计算第n行，也就是第n个任务序列违反约束条件的程度，将惩罚值代入作为目标函数值；第4步.对任务序列依概率进行一次调整操作，输出操作之后的子代任务序列；第5步.对输出的子代任务序列计算其违反约束条件的程度，并加上由于调整操作带来的调整代价，从而得出子代任务序列的目标函数值；如果子代任务序列的目标函数值小于父代，则以子代任务序列替换父代任务序列；如果子代的目标函数值大于等于父代，则不执行替换操作；第6步.如果n等于任务序列总数，则判断i的大小，如果i小于需要迭代的总次数，则i＝i+1并跳至第2步；如果i等于需要迭代的总次数，则停止迭代运算并输出所有的任务序列信息，即为优化后的任务序列；如果n小于任务序列总数，则n＝n+1并跳至第3步；第7步.将输出的任务序列信息写入到Excel表格中并输出表格；计算每一条优化后的任务序列的目标函数值并求和，得到算法的最终目标函数值并输出。6.根据权利要求5所述的一种多约束条件下的多模式交通联运方法，其特征在于：所述的目目标函数由四部分组成：运输成本P1、运输风险P2、运输时间P3和惩罚值P4；其中，运输成本由货运方式与货运距离的乘积得到，即：...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹先彬，杜文博，朱熙，陈薏充，佟路，张明远，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11