一种低成本的快递包裹覆盖揽件方法技术

本发明专利技术提出了一种低成本的快递包裹覆盖揽件方法，该方法为：建立低成本包裹覆盖揽件问题模型，然后基于编码器

【技术实现步骤摘要】
一种低成本的快递包裹覆盖揽件方法


[0001]本专利技术属于物流优化和优化算法
，具体涉及一种低成本的快递包裹覆盖揽件方法。

技术介绍

[0002]电子商务市场的爆发式增长也带动了中国快递行业近年来的快速发展。网络购物的蓬勃发展，加速了快递行业的演变，快递行业是在网上购物后将商品交付给客户，因此快递业务蕴含着巨大的商机。在传统的快递网络中，需要投递包裹的用户在网上向快递平台申请，平台会根据用户所在的位置分配快递员挨个进行取件。同时，快递平台会根据平台分配的包裹，为每个快递员计算出最优的取件路径。然后用户根据快递公司的包裹计费规则收取快递费用。一般来说，对于每一件包裹，快递公司的收入是用户快递费与快递员取件费用之间的差。对于快递员而言，每个包裹的揽件费用都是固定的。随之而来的问题就是，快递员需要挨家挨户进行揽件，寄件用户或快递员在下单地点长时间等待对方的情况很常见，时效性较差，容易造成大量的时间浪费；值得注意的是相对固定的寄件价格对用户寄件没有吸引力，没有发挥用户的主观能动性，没有专门针对零散用户制订有吸引力的定价机制；另外，快递员揽件过程中所使用的交通工具也会产生大量的碳排放。如何使物流运输在满足绿色低碳、及时性、安全性的同时又可以降低用户成本是物流领域急需解决的问题。
[0003]那么如果可以多样化寄件形式，以向用户“让利”的方式激励用户的主动投递包裹，降低揽件过程中的运营成本和资源消耗，可以保证快递揽件过程满足低碳绿色、高效及时。揽件过程如何做到低成本、绿色低碳是一个有趣和具有实际应用价值的问题。<br/>
技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种低成本的快递包裹覆盖揽件方法，该方法为快递员规划一条最优哈密尔顿回路进行揽件；通过本方法，快递员在揽件时仅需访问部分寄件用户，其余用户则在回路中用户的覆盖范围之内，称之为覆盖半径。被覆盖的用户自己主动将包裹投递到回路中指定用户周围，通过覆盖揽件的方式，最小化快递员的揽件成本，让利于用户，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种低成本的快递包裹覆盖揽件方法，其特征在于，该方法包括：
[0006]S1、建立低成本包裹覆盖揽件问题模型，以快递员的收入最大化为所述低成本包裹覆盖揽件问题模型的优化目标，以快递员的揽件路径中所有寄件用户只能被覆盖一次，且快递员的揽件路径无环存在为所述低成本包裹覆盖揽件问题模型的约束条件；
[0007]S2、将以快递员的收入最大化为优化目标的低成本包裹覆盖揽件问题模型转化成以快递员覆盖揽件成本路径最小化为优化目标的低成本包裹覆盖揽件问题模型，然后基于编码器
‑
解码器架构的注意力模型算法设计低成本包裹覆盖揽件问题模型，再训练低成本包裹覆盖揽件问题模型，最后得到训练好的低成本包裹覆盖揽件问题模型；
[0008]S3、训练好的低成本包裹覆盖揽件问题模型在一段时间内收到寄件用户提交的要寄送的快递包裹信息，以及快递员的位置信息，根据收到的信息训练好的低成本包裹覆盖揽件问题模型输出最终的快递员揽件路径和用户包裹交付点分配方案，以便于快递员根据快递员揽件路径进行包裹揽收，用户根据包裹交付点分配方案进行包裹的寄送并支付快递费。
[0009]优选地，S1中建立低成本包裹覆盖揽件问题模型，以快递员的收入最大化为优化目标，以快递员的揽件路径中所有寄件用户只能被覆盖一次，且快递员的揽件路径无环存在为约束条件；具体包括：
[0010]S201、采用以下公式计算用户寄件应支付的快递费；
[0011][0012]式中，p
i
表示用户寄件应支付的快递费；
[0013]ε表示折扣因子，其取值范围为[0,1]，使用折扣因子的目的是让利于用户来激励用户寄件；
[0014]p
f
表示快递公司规定的首重价格；
[0015]p
c
表示快递公司规定的续重价格；
[0016]H
f
表示快递公司规定的续重重量；
[0017]w
i
表示用户包裹的重量；
[0018]S202、定义快递员的收入是所有寄件用户的快递费与快递员的揽件成本的差，通过以下公式计算快递员的收入：
[0019][0020]式中，π表示快递员的揽件路径；
[0021]N表示模型中所有寄件用户集合，i，j分别表示寄件用户i和寄件用户j，寄件用户数用n表示；
[0022]x
i
表示寄件用户i在二维空间中的位置坐标，x
j
表示寄件用户j在二维空间中的位置坐标；
[0023]c(π)表示快递员的收入；
[0024]χ表示快递员的单位移动成本；
[0025]dist(x
i
,x
j
)表示寄件用户i和寄件用户j之间的最短路径长度；
[0026]β
i,j
为决策变量，当寄件用户i和寄件用户j是快递员揽件路径中的所经过的点时，β
i,j
＝1，否则β
i,j
＝0；
[0027]S203、根据用户可接受的移动距离长度r来定义两个决策变量c
i,j
和具体使用如下公式进行定义：
[0028][0029][0030]S204、将低成本包裹覆盖揽件问题模型映射到一个完全图G＝(X,E)，X＝(x0,x1,x2,
…
,x
n
)，其中x0表示快递员在二维空间中的位置坐标，x1,
…
,x
n
表示寄件用户在二维空间中的位置坐标，E表示边的集合；
[0031]S205、低成本包裹覆盖揽件问题模型中的寄件用户如果是快递员揽件路径中的所经过的点，称之为LP；如果低成本包裹覆盖揽件问题模型中的寄件用户以被LP为中心，以用户可接受的移动距离长度r为半径，被LP所覆盖，称之为DP；
[0032]低成本包裹覆盖揽件问题模型中所有寄件用户必须是LP或者DP中的一种，建立约束以保证每个DP用户只能被覆盖一次，建立约束以保证每个LP用户只能被访问一次，建立约束以保证快递员的揽件路径无环存在；
[0033]最终以快递员的收入最大化为优化目标，构造得到统一的形式化低成本快递包裹覆盖揽件问题模型的公式：max c(π)；
[0034]其约束条件为：
[0035][0036][0037]优选地，S2中所述以快递员的收入最大化为优化目标的低成本包裹覆盖揽件问题模型转化成以快递员覆盖揽件成本路径最小化为优化目标的低成本包裹覆盖揽件问题模型；具体包括：
[0038]定义快递员覆盖揽件成本路径函数为：
[0039][0040]以快递员的收入最大化为优化目标即变为
[0041]在优化目标c(π)中，是一个与N线性相关的函数，所以在N确定的情况下，是一个常数；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本的快递包裹覆盖揽件方法，其特征在于，该方法包括：S1、建立低成本包裹覆盖揽件问题模型，以快递员的收入最大化为所述低成本包裹覆盖揽件问题模型的优化目标，以快递员的揽件路径中所有寄件用户只能被覆盖一次，且快递员的揽件路径无环存在为所述低成本包裹覆盖揽件问题模型的约束条件；S2、将以快递员的收入最大化为优化目标的低成本包裹覆盖揽件问题模型转化成以快递员覆盖揽件成本路径最小化为优化目标的低成本包裹覆盖揽件问题模型，然后基于编码器
‑
解码器架构的注意力模型算法设计低成本包裹覆盖揽件问题模型，再训练低成本包裹覆盖揽件问题模型，最后得到训练好的低成本包裹覆盖揽件问题模型；S3、训练好的低成本包裹覆盖揽件问题模型在一段时间内收到寄件用户提交的要寄送的快递包裹信息，以及快递员的位置信息，根据收到的信息训练好的低成本包裹覆盖揽件问题模型输出最终的快递员揽件路径和用户包裹交付点分配方案，以便于快递员根据快递员揽件路径进行包裹揽收，用户根据包裹交付点分配方案进行包裹的寄送并支付快递费。2.根据权利要求1所述的一种低成本的快递包裹覆盖揽件方法，其特征在于，S1中建立低成本包裹覆盖揽件问题模型，以快递员的收入最大化为优化目标，以快递员的揽件路径中所有寄件用户只能被覆盖一次，且快递员的揽件路径无环存在为约束条件；具体包括：S201、采用以下公式计算用户寄件应支付的快递费；式中，p
i
表示用户寄件应支付的快递费；ε表示折扣因子，其取值范围为[0,1]，使用折扣因子的目的是让利于用户来激励用户寄件；p
f
表示快递公司规定的首重价格；p
c
表示快递公司规定的续重价格；H
f
表示快递公司规定的续重重量；w
i
表示用户包裹的重量；S202、定义快递员的收入是所有寄件用户的快递费与快递员的揽件成本的差，通过以下公式计算快递员的收入：式中，π表示快递员的揽件路径；N表示模型中所有寄件用户集合，i，j分别表示寄件用户i和寄件用户j，寄件用户数用n表示；x
i
表示寄件用户i在二维空间中的位置坐标，x
j
表示寄件用户j在二维空间中的位置坐标；c(π)表示快递员的收入；χ表示快递员的单位移动成本；dist(x
i
,x
j
)表示寄件用户i和寄件用户j之间的最短路径长度；
β
i,j
为决策变量，当寄件用户i和寄件用户j是快递员揽件路径中的所经过的点时，β
i,j
＝1，否则β
i,j
＝0；S203、根据寄件用户可接受的移动距离长度r来定义两个决策变量c
i,j
和具体使用如下公式进行定义：如下公式进行定义：S204、将低成本包裹覆盖揽件问题模型映射到一个完全图G＝(X,E)，X＝(x0,x1,x2,
…
,x
n
)，其中x0表示快递员在二维空间中的位置坐标，x1,
…
,x
n
表示寄件用户在二维空间中的位置坐标，E表示边的集合；S205、低成本包裹覆盖揽件问题模型中的寄件用户如果是快递员揽件路径中的所经过的点，称之为LP；如果低成本包裹覆盖揽件问题模型中的寄件用户以被LP为中心，以用户可接受的移动距离长度r为半径，被LP所覆盖，称之为DP；低成本包裹覆盖揽件问题模型中所有寄件用户必须是LP或者DP中的一种，建立约束以保证每个DP用户只能被覆盖一次，建立约束以保证每个LP用户只能被访问一次，建立约束以保证快递员的揽件路径无环存在；最终以快递员的收入最大化为优化目标，构造得到统一的形式化低成本快递包裹覆盖揽件问题模型的公式：max c(π)；其约束条件为：其约束条件为：其约束条件为：3.根据权利要求2所述的一种低成本的快递包裹覆盖揽件方法，其特征在于，S2中所述以快递员的收入最大化为优化目标的低成本包裹覆盖揽件问题模型转化成以快递员覆盖揽件成本路径最小化为优化目标的低成本包裹覆盖揽件问题模型；具体包括：定义快递员覆盖揽件成本路径函数为：以快递员的收入最大化为优化目标即变为在优化目标c(π)中，是一个与N线性相关的函数，所以在N确定的情况下，是
一个常数；因此，将最大化快递员收入c(π)转化为最小化快递员覆盖揽件成本路径L(π)，则优化目标是最小化快递员的覆盖揽件成本路径L(π)，构造得到统一的转化后的以快递员覆盖揽件成本路径最小化的低成本包裹覆盖揽件问题模型：min L(π)。4.根据权利要求3所述的一种低成本的快递包裹覆盖揽件方法，其特征在于，S2中所述基于编码器
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解码器架构的注意力模型算法设计低成本包裹覆盖揽件问题模型，具体包括：构建一个基于编码器
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解码器架构的注意力模型确定最终的快递员揽件路径和用户包裹交付点分配方案，所述注意力模型分为编码阶段和解码阶段，有助于有效挖掘更多节点之间隐藏的结构信息；所述注意力模型中的节点表示低成本包裹覆盖揽件问题模型中的寄件用户；在编码阶段的处理过程如下：首先将寄件用户的二维空间中的位置坐标集合输入到注意力模型中，然后进行升维操作，即将2维信息升维至维度为d
h
的高维向量具体操作如下：其中，W,W0,b,b0都是注意力模型需训练的参数；由于编码器由L个...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹏飞，李雷孝，史煜，张斌斌，贾金同，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：