一种基于双蚁群算法的交叉运输接收门和运输门分配方法组成比例

本发明专利技术实施例公开了一种基于双蚁群算法的交叉运输接收门和运输门分配方法，该方法基于群体智能的蚁群优化系统，基于蚁群优化算法和协同局部搜索策略，来得到接受门与运输门的优化分配方案，得到的分配方案使得交叉运输成本尽可能的降低，可以有效地解决不同规模的交叉运输的收发门分配问题。解决现有技术中由于交叉运输门分配问题是非确定多项式内可求解的问题，随着问题规模的增大而导致的想要获得问题的最优解所耗费的时间成本迅速提高的问题。

An allocation method of cross transport receiving gate and transport gate based on double ant colony algorithm

【技术实现步骤摘要】
一种基于双蚁群算法的交叉运输接收门和运输门分配方法
本专利技术实施例涉及物流运输
，具体涉及一种基于双蚁群算法的交叉运输接收门和运输门分配方法。
技术介绍
随着交通运输业的发展和货物流通数量的增大，如何降低运输成本一直是运输行业所关注的内容。自1980年代以来，交叉配送一直是零售和卡车运输行业常用的物流策略。其基本思想是将不同来源的供应商的货物根据目的地进行合并，从而减少直接运输的成本，提高运输效率。交叉运输的设计和操作涉及一些运筹学问题，例如接收门和运输门位置的选择、每个门的服务模式、内部装卸设备的调度以及卡车调度等。其中最重要的问题是交叉运输中接受门和运输门的分配问题，该问题具体描述如下：给定每个起点(供货商)到每个终点(零售商)的货物总量，并且给每个接受门到每个运输门的距离通过将起点分配给将终点分配给运输门，使得接收和运输之间的总人工或机械成本最小化。然而，交叉运输门分配问题是非确定多项式内可求解的问题，这表明随着问题规模的增大，想要获得问题的最优解所耗费的时间成本迅速提高而变得不可接受。因此人们转向求解交叉运输分配问题的可行解来优化运输成本，模拟退火算法、遗传算法和分散搜索算法等启发式算法逐渐被人们提出来对交叉运输门分配问题进行求解。而蚁群算法是根据模仿自然界中蚂蚁的觅食行为而提出的一种路径优化算法，关键是如何将该算法应用到交叉运输中接受门和运输门的分配问题。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供一种基于双蚁群算法的交叉运输接收门和运输门分配方法，以解决现有技术中由于交叉运输门分配问题是非确定多项式内可求解，随着问题规模的增大而导致的想要获得问题的最优解所耗费的时间成本迅速提高的问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种基于双蚁群算法的交叉运输接收门和运输门分配方法，该方法基于群体智能的蚁群优化系统，基于蚁群优化算法和协同局部搜索策略，来得到接受门与运输门的优化分配方案，使得得到的分配方案使得交叉运输成本尽可能的降低，可以有效地解决不同规模的交叉运输的收发门分配问题。其具体技术方案如下：根据本专利技术实施例1提供一种基于双蚁群算法的交叉运输接收门和运输门分配方法，包括步骤：S1：获取交叉运输的基本信息，所述基本信息包括：不同的接收门到不同的运输门之间的距离、不同的货物供应商给不同的货物零售商的货物供应数量；S2：根据所述基本信息分别构建第一蚁群的第一启发式信息矩阵和第一信息素矩阵、第二蚁群的第二启发式信息矩阵和第二信息素矩阵，并分别对所述第一启发式信息矩阵、第一信息素矩阵、第二启发式信息矩阵和第二信息素矩阵进行初始化；S3：所述第一蚁群中的各人工蚁以所述第一启发式信息矩阵和第一信息素矩阵乘积最大为目标依次将供应商分配至接受门，得到所述供应商和所述接收门之间的第一局部分配序列；所述第二蚁群中的各人工蚁以所述第二启发式信息矩阵和第二信息素矩阵乘积最大为目标依次将零售商分配至运输门，得到所述零售商和所述运输门之间的第二局部分配序列；S4：将所述第一局部分配序列和第二局部分配序列串接组合得到全局分配序列；S5：计算所述全局分配序列的邻域分配序列，对所述全局分配序列进行更新；S6：以预设信息素的挥发速率为加权值，将所述第一信息素矩阵、所述第二信息素矩阵分别与初始信息素值进行加权计算，完成对所述第一信息素矩阵、所述第二信息素矩阵的更新；S7：迭代步骤S3至S6，直到满足预设的终止条件，得到接收门和运输门之间的分配序列。进一步地，所述第一启发式信息矩阵的构建方式为：根据各供应商供应给所有零售商的货物数量之和与各接受门到所有运输门的距离之和之间的乘积的倒数构建所述接受门到所述供应商的第一启发式信息矩阵；其数学表达式为：H1(i，j)表示第i个接收门分配给第j个供应商的启发式信息矩阵值；fik表示第i个供应商供应给第k个零售商的货物数量，djk表示第j个接收门到第k个运输门的距离；所述第二启发式信息矩阵的构建方式为：根据所有供货商供应给各零售商的货物数量之和与所有接收门到各运输门的距离之和之间的乘积的倒数构建所述运输门到所述零售商的第二启发式信息矩阵；其数学表达式如下：H2(i，j)表示第i个运输门分配给第j个零售商的初始化启发式信息值，fki表示第k个供货商供应给第i个零售商的货物数量，dkj表示第k个接收门到第j个运输门的距离。进一步地，所述第一信息素矩阵和所述第二信息素矩阵的初始值均为：由预设的接收门数量、预设的运输门的数量、以接收门与供应商之间的所述第一局部分配序列和以运输门与零售商之间的第二局部分配序列为参数构成的成本函数三者乘积的倒数；其数学表达式如下：第一信息素矩阵用P1表示，第二信息素矩阵用P2表示；M表示接收门的数量，N表示运输门的数量，πgd表示采用贪心算法所得到的第一局部分配序列；表示采用贪心算法所得到的第二局部分配序列，f表示成本函数。进一步地，步骤S3中，所述第一局部分配序列通过如下步骤所得：S31：当产生的随机数q小于或等于预设的平衡阈值q0时，如果所述第一蚁群中的某个人工蚁已将前若干个供应商分配了接收门；那么人工蚁可直接选择第一信息素值与第一启发式信息值乘积最大值将剩下的供应商分配至接收门；其数学表达式如下：S32：当产生的随机数q大于预设的平衡阈值q0时，人工蚁采用轮盘赌的方法对剩下的供应商随机分配至接收门，得到所述供应商和所述接收门之间的第一局部分配序列；轮盘赌所对应的概率数学表达式为：上述pi,j表示选择点νi,j的概率，P1(i,j)表示信息素矩阵P1中对应点νi,j的信息素浓度值，H1(i,j)表示启发式信息矩阵H1中对应点νi,j的值，νi,j表示第i个接收门选择第j个供货商，Vj表示第j个供货商可供选择的剩下的还未被分配的接收门的点集合，β是用于控制信息素信息与启发式信息的相对重要性的控制参数；q是随机产生的随机数，其值在0至1间随机产生；q0是平衡阈值，用于控制“开发”与“探索”之间的平衡。进一步地，步骤S5中，通过随机交换第一局部分配序列和第二局部分配序列中的两个元素，生成邻域分配序列。进一步地，还包括判断所述邻域分配序列是否为所述全局分配序列的邻域解，具体包括：分别将所述全局分配序列中的所述第一局部分配序列和所述第二局部分配序列中的元素与邻域分配序列中的元素对应相减，输入至预设指标函数得到函数值；将所有元素对应相减后输入至所述指标函数得到的函数值求和，得到所述全局分配序列和所述邻域分配序列之间的邻域距离；若所述距离小于预设距离阈值时，则判断所述邻域分配序列为所述全局分配序列的邻域解；上述邻域距离的数学表达式如下：I表示第一局部匹配序列的元素个数；J表示第一局部匹配序列的元素个数；I(x)是一个指标函数，定义如下：进一步地，在每一次迭代完成之后，使用全局信息素矩阵更新策略对所述全局分配序列对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双蚁群算法的交叉运输接收门和运输门分配方法，其特征在于，包括步骤：/nS1：获取交叉运输的基本信息，所述基本信息包括：不同的接收门到不同的运输门之间的距离、不同的货物供应商给不同的货物零售商的货物供应数量；/nS2：根据所述基本信息分别构建第一蚁群的第一启发式信息矩阵和第一信息素矩阵、第二蚁群的第二启发式信息矩阵和第二信息素矩阵，并分别对所述第一启发式信息矩阵、第一信息素矩阵、第二启发式信息矩阵和第二信息素矩阵进行初始化；/nS3：所述第一蚁群中的各人工蚁以所述第一启发式信息矩阵和第一信息素矩阵乘积最大为目标依次将供应商分配至接收门，得到所述供应商和所述接收门之间的第一局部分配序列；/n所述第二蚁群中的各人工蚁以所述第二启发式信息矩阵和第二信息素矩阵乘积最大为目标依次将零售商分配至运输门，得到所述零售商和所述运输门之间的第二局部分配序列；/nS4：将所述第一局部分配序列和第二局部分配序列串接组合得到全局分配序列；/nS5：计算所述全局分配序列的邻域分配序列，对所述全局分配序列进行更新；/nS6：以预设信息素的挥发速率为加权值，将所述第一信息素矩阵、所述第二信息素矩阵分别与初始信息素值进行加权计算，完成对所述第一信息素矩阵、所述第二信息素矩阵的更新；/nS7：迭代步骤S3至S6，直到满足预设的终止条件，得到接收门和运输门之间的分配序列。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于双蚁群算法的交叉运输接收门和运输门分配方法，其特征在于，包括步骤：
S1：获取交叉运输的基本信息，所述基本信息包括：不同的接收门到不同的运输门之间的距离、不同的货物供应商给不同的货物零售商的货物供应数量；
S2：根据所述基本信息分别构建第一蚁群的第一启发式信息矩阵和第一信息素矩阵、第二蚁群的第二启发式信息矩阵和第二信息素矩阵，并分别对所述第一启发式信息矩阵、第一信息素矩阵、第二启发式信息矩阵和第二信息素矩阵进行初始化；
S3：所述第一蚁群中的各人工蚁以所述第一启发式信息矩阵和第一信息素矩阵乘积最大为目标依次将供应商分配至接收门，得到所述供应商和所述接收门之间的第一局部分配序列；
所述第二蚁群中的各人工蚁以所述第二启发式信息矩阵和第二信息素矩阵乘积最大为目标依次将零售商分配至运输门，得到所述零售商和所述运输门之间的第二局部分配序列；
S4：将所述第一局部分配序列和第二局部分配序列串接组合得到全局分配序列；
S5：计算所述全局分配序列的邻域分配序列，对所述全局分配序列进行更新；
S6：以预设信息素的挥发速率为加权值，将所述第一信息素矩阵、所述第二信息素矩阵分别与初始信息素值进行加权计算，完成对所述第一信息素矩阵、所述第二信息素矩阵的更新；
S7：迭代步骤S3至S6，直到满足预设的终止条件，得到接收门和运输门之间的分配序列。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一启发式信息矩阵的构建方式为：
根据各供应商供应给所有零售商的货物数量之和与各接受门到所有运输门的距离之和之间的乘积的倒数构建所述接受门到所述供应商的第一启发式信息矩阵；其数学表达式为：



H1(i，j)表示第i个接收门分配给第j个供应商的启发式信息矩阵值；fik表示第i个供应商供应给第k个零售商的货物数量，djk表示第j个接收门到第k个运输门的距离；
所述第二启发式信息矩阵的构建方式为：根据所有供货商供应给各零售商的货物数量之和与所有接收门到各运输门的距离之和之间的乘积的倒数构建所述运输门到所述零售商的第二启发式信息矩阵；其数学表达式如下：



H2(i，j)表示第i个运输门分配给第j个零售商的初始化启发式信息值，fki表示第k个供货商供应给第i个零售商的货物数量,dkj表示第k个接收门到第j个运输门的距离。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一信息素矩阵和所述第二信息素矩阵的初始值均为：由预设的接收门数量、预设的运输门的数量、以接收门与供应商之间的所述第一局部分配序列和以运输门与零售商之间的第二局部分配序列为参数构成的成本函数三者乘积的倒数；其数学表达式如下：



第一信息素矩阵用P1表示，第二信息素矩阵用P2表示；M表示接收门的数量，N表示运输门的数量，πgd表示采用贪心算法所得到的第一局部分配序列；表示采用贪心算法所得到的第二局部分配序列，f表示成本函数。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述第一局部分配序列通过如下步骤所得：
S31：当...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚月姣，左园林，张宇辉，陈伟能，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44