一种规划物流车辆路径的方法技术

本发明专利技术涉及物流领域，更具体地，涉及一种规划物流车辆路径的方法，包括：步骤S1：预先构建双层车辆配送系统模型；根据客户信息，建立客户数据集；根据物流网络信息，建立物流网络数据集；步骤S2：将客户数据集与物流网络数据集输入双层车辆配送系统模型进行初始路径规划；步骤S3：优化初始路径规划，获取最佳路径。本发明专利技术能得到双层车辆路径问题(2E‑VRP)的全局最优解，完善地规划物流车辆路径。

【技术实现步骤摘要】
一种规划物流车辆路径的方法
本专利技术涉及物流领域，更具体地，涉及一种规划物流车辆路径的方法。
技术介绍
物流的概念最早是在美国形成的，起源于20世纪30年代，原意为“实物分配”或“货物配送”。随着互联网的高速发展，物流作为一种新型的产业蓬勃发展，物流的迅速发展，创造了许多机遇，同时也带来了许多的难题。不合理的物流的规划和布局、缺乏规范的配送运作、落后的设备与技术水平，这些都是物流企业普遍存在的问题。而其中不合理的物流的规划和布局的问题尤为严重，迫切需要解决。为了对数量庞大的货物配送进行有效的规划，有人提出了双层物流系统及基于双层物流系统的双层车辆路径问题(2E-VRP)。与单层物流相比，双层物流系统拥有一种新的物流设施，即中转站。大型货车把货物从仓库(或城市物流配送中心)运送到中转站，然后把货物转运到环境友好的小型货车，再由它们完成最后一段的货物运输。这种双层物流系统可以有效地把大型货车限制在城市中心之外，并能在一定条件下减少货车在城市内的行驶里程，因此有助于在减少污染排放，改善城市交通的同时，提高城市物流效率。双层车辆路径问题(2E-VRP)是经典CVRP(带有容量约束的车辆路径问题)的扩展，该问题的目标是使整个运输网络的路径最短，从而达到节约费用、节能减排的目的。双层车辆问题中具有两级路径，从仓库到中转站(一级)，再从中转站到客户(二级)。其中仓库只有一个，中转站的数量和位置是既定的。运输流程如下：首先，货物到达仓库后装入第一层的货车，每辆第一层货车访问其中一个中转站，完成货物运输后返回仓库；然后，货物在中转站被装入到第二层货车，每辆第二层货车从中转站出发，执行一条最优路径服务指定客户；最后，返回中转站，准备下一个循环。尽管目前对于双层车辆路径问题(2E-VRP)已经种求解方法，但普遍存在着为了达到路径的局部优化，达不到全局最优的问题。因此，目前亟需一种能得到双层车辆路径问题(2E-VRP)全局最优解的方法，以完善地规划物流车辆路径。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种规划物流车辆路径的方法，该方法能得到双层车辆路径问题(2E-VRP)的全局最优解，完善地规划物流车辆路径。本专利技术采取的技术方案是：一种规划物流车辆路径的方法，所述方法包括：步骤S1：预先构建双层车辆配送系统模型；根据客户信息，建立客户数据集；根据物流网络信息，建立物流网络数据集；步骤S2：将客户数据集与物流网络数据集输入双层车辆配送系统模型进行初始路径规划；步骤S3：优化初始路径规划，获取最佳路径。具体地，本方案首先依据基于距离的贪婪规则将每个客户分配给一个中转站来计算得到一个初始规划模型，即步骤S2；然后，每次改变一个客户与中转站之间分配，即循环使用局部搜索算法优化初始规划模型；最后，使用可行性搜索算法判断优化后规划的可行性，若理想且可行则更新到规划模型上，即步骤S3。进一步地，所述双层车辆配送系统模型具有基础约束、容量约束和数量约束，所述基础约束包括：a.第一、第二层路径中车的最大容量以及中转站的最大容量设定后不再更改，并且第一层路径中车的最大容量大于第二层路径中车的最大容量；b.一个客户的货物由一辆车完成运输，中转站的货物由一辆或多辆车完成运输；c.第一层、第二层路径中车的数量设定后不再更改，第一层路径中的车运输一个或多个中转站的货物，第二层路径中的车从一个中转站出发为一个或多个客户服务；d.每个中转站要至少负责一个客户的运输；所述容量约束为中转站的最大容量；所述数量约束为第二层路径的可派遣的车辆的总数。进一步地，所述步骤S2包括：步骤S2.1：根据客户的需求将客户按照非升序排序；步骤S2.2：计算客户到各中转站的距离；步骤S2.3：按照排序将客户依次分配到距离客户最近的中转站；步骤S2.4：判断客户的中转站分配是否遵循约束，若遵循则执行步骤S2.6，否则执行步骤S2.5；步骤S2.5：对违反约束的中转站分配进行重新规划，执行步骤S2.3；所述重新规划为将客户分配到最近的并且遵循约束的中转站；步骤S2.6：建立初始路径规划。具体地，首先根据客户需求将客户按照非升序排序，并把每个客户分配到距离其最近的中转站。如果分配一个客户到中转站，中转站需要增加一辆车来运输货物，判断该中转站的当前的存货量是否超出了该中转站的最大容量，以及判断增加车辆后，车辆的数量是否超出了第二层路径的可派遣的车辆的总数，即判断这样的分配是否违反了容量约束和数量约束。如果违反了任一约束，那么就说明当前的分配方式是不可行的，把该客户分配到下一个距离其最近的中转站，如此循环，直到当前的分配不违法任何约束。最后，把所有的客户都分配到了合适的中转站。计算各个中转站的容量，安排第一层路径的车辆。进一步地，所述步骤S3包括：步骤S3.1：获取客户的第一、第二中转站；所述第一中转站为初始路径规划中客户分配的中转站；所述第二中转站为除第一中转站外，离客户最近的中转站；步骤S3.2：计算第一距离与第二距离的差的绝对值，根据绝对值将客户按照非降序排列；所述第一距离为客户到第一中转站的距离；所述第二距离为客户到第二中转站的距离；步骤S3.3：按照排序依次将客户从第一中转站变更第二中转站；步骤S3.4：若客户的变更遵循约束，则执行步骤S3.6，否则执行步骤S3.5；步骤S3.5：对当前的变更进行修正，若修正后遵循约束执行步骤S3.6，否则执行步骤S3.8；步骤S3.6：获取第一、第二路径总长，若第一路径总长大于第二路径总长，则将变更的信息更新到初始路径规划，执行步骤S3.8，否则执行步骤S3.7；所述第一路径总长为当前客户变更中转站前，所有车辆路径长度之和；所述第二路径总长为当前客户变更中转站后，所有车辆路径长度之和；步骤S3.7：若第二路径总长大于第一路径总长的阈值，则当前客户不进行中转站变更，优化结束，否则执行步骤S3.8；步骤S3.8：若客户数据集中存在客户未执行过步骤S3.3，则此类客户依次执行步骤S3.3，否则优化结束。具体地，根据实践经验，最优的规划一般是客户被分配到最近的或第二近的中转站。因此，最优分配可能是初始化分配或第二次分配，使用下面的方法可确定最优化分配：首先，计算每个客户到其他中转站的距离，该中转站是除初始规划中客户分配的中转站之外的距离客户最近的中转站，然后计算客户分配到的中转站的距离与这次计算中中转站的距离之绝对值差。根据该绝对值差将客户按照非降序排列，并按照该排列中客户的次序依次移动客户到第二近的中转站中，验证客户的移动是否遵循约束，若遵循则计算此次分配是否优于当前分配，若优于则更新此次分配到规划模型，否则放弃此次分配；若不遵循则对此次分配进行修正，可修正则验证由于优于当前分配，若优于则更新此次分配到规划模型，否则放弃此次分配；无法修正则放弃此次分配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种规划物流车辆路径的方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤S1：预先构建双层车辆配送系统模型；/n根据客户信息，建立客户数据集；/n根据物流网络信息，建立物流网络数据集；/n步骤S2：将客户数据集与物流网络数据集输入双层车辆配送系统模型进行初始路径规划；/n步骤S3：优化初始路径规划，获取最佳路径。/n

【技术特征摘要】
1.一种规划物流车辆路径的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1：预先构建双层车辆配送系统模型；
根据客户信息，建立客户数据集；
根据物流网络信息，建立物流网络数据集；
步骤S2：将客户数据集与物流网络数据集输入双层车辆配送系统模型进行初始路径规划；
步骤S3：优化初始路径规划，获取最佳路径。


2.根据权利要求1所述的一种规划物流车辆路径的方法，其特征在于，所述双层车辆配送系统模型具有基础约束、容量约束和数量约束，所述基础约束包括：
a.第一、第二层路径中车的最大容量以及中转站的最大容量设定后不再更改，并且第一层路径中车的最大容量大于第二层路径中车的最大容量；
b.一个客户的货物由一辆车完成运输，中转站的货物由一辆或多辆车完成运输；
c.第一层、第二层路径中车的数量设定后不再更改，第一层路径中的车运输一个或多个中转站的货物，第二层路径中的车从一个中转站出发为一个或多个客户服务；
d.每个中转站要至少负责一个客户的运输；
所述容量约束为中转站的最大容量；
所述数量约束为第二层路径的可派遣的车辆的总数。


3.根据权利要求2所述的一种规划物流车辆路径的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
步骤S2.1：根据客户的需求将客户按照非升序排序；
步骤S2.2：计算客户到各中转站的距离；
步骤S2.3：按照排序将客户依次分配到距离客户最近的中转站；
步骤S2.4：判断客户的中转站分配是否遵循约束，若遵循则执行步骤S2.6，否则执行步骤S2.5；
步骤S2.5：对违反约束的中转站分配进行重新规划，执行步骤S2.3；
所述重新规划为将客户分配到最近的并且遵循约束的中转站；
步骤S2.6：建立初始路径规划。


4.根据权利要求3所述的一种规划物流车辆路径的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S3.1：获取客户的第一、第二中转站；
所述第一中转站为初始路径规划中客户分配的中转站；
所述第二中转站为除第一中转站外，离客户最近的中转站；
步骤S3.2：计算第一距离与第二距离的差的绝对值，根据绝对值将客户按照非降序排列；
所述第一距离为客户到第一中转站的距离；
所述第二距离为客户到第二中转站的距离；
步骤S3.3：按照排序依次将客户从第一中转站变更第二中转站；
步骤S3.4：若客户的变更遵循约束，则执行步骤S3.6，否则执行步骤S3.5；
步骤S3.5：对当前的变更进行修正，若修正后遵循约束执行步骤S3.6，否则执行步骤S3.8；
步骤S3.6：获取第一、第二路径总长，若第一路径总长大于第二路径总长，则将变更的信息更新到初始路径规划，执行步骤S3.8，否则执行步骤S3.7；
所述第一路径总长为当前客户变更中转站前，所有车辆路径长度之和；所述第二路径...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨忠明，黄翰，李威，曾文权，余君，
申请(专利权)人：广东科学技术职业学院，
类型：发明
国别省市：广东;44