同时取送货车辆路径与三维货物平衡装载的耦合优化方法技术

本发明专利技术涉及物流配送优化领域，尤其涉及一种同时取送货车辆路径与三维货物平衡装载的耦合优化方法，以同时取送货车辆里程最短为优化目标构建货物三维平衡装载和同时取送货车辆路径组合优化模型，根据模型特点，设计混合启发式算法进行耦合优化，外层采用禁忌搜索框架完成同时取送货车辆路径优化，内嵌三维货物平衡装载算法，算法完成客户节点货物装载布局的同时对路径优化方案进行装载检验，将三维平衡装载的可行性判断集成到路径优化过程中，最终实现同时取送货车辆路径与三维货物平衡装载的耦合优化方案的生成。本发明专利技术的耦合优化方法，在保证运输安全的同时，有利于提升物流配送的时效性，控制物流成本，在实际的物流配送过程中具有现实意义。过程中具有现实意义。过程中具有现实意义。

【技术实现步骤摘要】
同时取送货车辆路径与三维货物平衡装载的耦合优化方法


[0001]本专利技术涉及物流路径优化
，具体涉及一种同时取送货车辆路径与三维货物平衡装载的耦合优化方法。

技术介绍

[0002]作为现代物流体系中的重要组成部分，物流运输服务承担着支撑国民经济和社会发展的重要作用，同时也面临着降本增效、提高运输安全性的巨大压力。
[0003]车辆路径规划与货物装载布局作为物流配送过程的重要组成部分，是解决运输降本增效提高安全性的有效举措。特别是带三维尺寸货物装载的同时取送货车辆路径问题，其作为一种复杂配送模式的抽象，更具实际应用的代表性。现有技术(“考虑动态平衡装卸的点对点取送货车辆路径优化”，张英贵等，《计算机应用研究》，第1700
‑
1704页，2022年6月)公开了一种考虑动态平衡装卸的点对点取送货车辆路径优化方法，该方法针对点对点取送货车辆路径优化问题，引入动态平衡、后进先出、三维装载等约束，以总路径最短为优化目标，构建多车多客户应用场景下的动态平衡装卸点对点取送货车辆路径优化模型，该现有技术是对中，货物点对点取送，即从一个节点取得货物送往另一节点全部卸载，对于装载布局的要求较低，其并不适用于考虑货物三维尺寸、客户取货和送货需求分开、且对车辆运输过程安全性要求较高的场景。因此，亟需一种同时取送货车辆路径与三维货物平衡装载的耦合优化方法，以保证电器家具、建筑材料及零担货物运输等领域的运输安全。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种同时取送货车辆路径与三维货物平衡装载的耦合优化方法，考虑同时取送货车辆路径和货物平衡装载布局两个层面的约束条件，构建更加符合实际应用的优化模型，将三维平衡装载的可行性判断集成到路径优化过程中，最终实现同时取送货车辆路径与三维货物平衡装载的耦合优化方案的生成，以实现物流配送的降本增效，提高货物运输的安全稳定性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种同时取送货车辆路径与三维货物平衡装载的耦合优化方法，该方法包括以下步骤：
[0006]S1、以同时取送货车辆里程最短为优化目标构建同时取送货车辆路径与三维货物平衡装载的耦合优化模型；
[0007]S2、将配送信息输入所述耦合优化模型，运用节约里程法初始化取送货车辆路径，构建初始路径方案；根据配送中心的运输能力和配送中心到各个节点以及各个节点之间的距离来制定使总的车辆运输的公里数最小的配送方案；
[0008]S3、将客户货物信息输入所述耦合优化模型进行货物装载布局优化；
[0009]S4、在所述步骤S2得到的初始路径方案的基础上，基于禁忌搜索框架，将货物装载检算算法纳入路径优化过程，输出同时取送货车辆路径与三维货物平衡装载的车辆里程最短的耦合优化方案。
[0010]进一步的，所述S1进一步包括：
[0011]S1.1、选择最小化车辆路径作为目标函数；所述最小化车辆路径的计算方法为：
[0012][0013]其中，N为客户节点集合，R为车辆集合，c
ij
表示(i,j)之间的距离，x
ijr
表示决策变量，其值为1，表示第r辆车从节点i到j，否则其值为0；
[0014]S1.2、从同时取送货车辆路径以及三维货物平衡装载两个层面对最小化车辆路径进行约束，约束条件包括：
[0015][0016][0017][0018][0019][0020][0021][0022][0023][0024][0025][0026][0027][0028][0029][0030][0031][0032][0033][0034][0035][0036][0037][0038][0039][0040]其中，客户节点i的取货需求量为p
i
(i＝1,2,...,n)，送货需求量为d
i
(i＝1,2,...,n)；设y
ij
和z
ij
分别表示货车经过路径(i,j)时的取货量和送货量；c0表示空车重量；c表示额定载重；c1表示前轴最大承载重量；c2表示后轴最大承载重量；g表示前后轴距离；β表示允许重心横向偏移量；L、W、H表示货车有效装载空间的长、宽、高；N
r
表示货车r访问的节点集合；表示客户i的货物集合，M
i
＝{1，2,...,m
i
}；b
ik
表示客户i的第k件货物I
ik
的重量；a
ik
表示客户i的第k件货物I
ik
的底面积；z
ik
表示客户i的第k件货物I
ik
的z轴坐标；
△
a
ik
表示客户i的第k件货物I
ik
的重叠面积；A
ik
表示客户i的第k件货物I
ik
的支撑面面积；f
ik
表示客户i的第k件货物I
ik
的易碎性，易碎货物用f
ik
＝0表示，非易碎货物用f
ik
＝1表示；f
ik'
表示客户i的第k'件货物I
ik'
的易碎性；l
ik
、w
ik
、h
ik
表示客户i的第k件货物I
ik
的长、宽、高；y
ik
表示客户i的第k件货物I
ik
的y轴坐标；u
ri
表示节点i被货车r访问的顺序；q
ri
表示货车r在节点i装卸前后货物重量的变化程度；Q
ri
表示货车r离开节点i时的实际载货总重量，x
ijr
为决策变量，x
ijr
＝1表示第r辆货车依次访问节点i及其相邻的节点j，否则x
ijr
＝0；s表示车辆最大行驶里程；y
ij
和z
ij
分别表示货车经过路径(i,j)时的取货量和送货量；(x
rik
,y
rik
,z
rik
)表示货物I
ik
在货车r的实际装载位置；(x
rik'
,y
rik'
,z
rik'
)分别表示货物I
ik'
在货车r的实际装载位置。
[0041]进一步的，所述步骤S2进一步包括：
[0042]1)、调用一辆货车由配送中心出发，选择第一个客户节点n
i
进行访问，选取原则为min(d
oi
+d
i0
)，确定所选客户节点的货物可装载性，形成第一条配送路径(n0,n
i
,n0)；
[0043]2)、在已有货物运输路径(n
0,
n1,n2,...,n
k
,n
k+1
,...,n0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同时取送货车辆路径与三维货物平衡装载的耦合优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、以同时取送货车辆里程最短为优化目标构建同时取送货车辆路径与三维货物平衡装载的耦合优化模型；S2、将配送信息输入所述耦合优化模型，运用节约里程法初始化取送货车辆路径，构建初始路径方案；S3、将客户货物信息输入所述耦合优化模型进行货物装载布局优化；S4、在所述步骤S2得到的初始路径方案的基础上，基于禁忌搜索框架，将货物装载检算算法纳入路径优化过程，输出同时取送货车辆路径与三维货物平衡装载的车辆里程最短的最优组合方案。2.根据权利要求1所述的耦合优化方法，其特征在于，所述S1进一步包括：S1.1、选择最小化车辆路径作为目标函数；所述最小化车辆路径的计算方法为：其中，N为客户节点集合，R为车辆集合，c
ij
表示(i,j)之间的距离，x
ijr
表示决策变量，其值为1，表示第r辆车从节点i到j，否则其值为0；S1.2、从同时取送货车辆路径以及三维货物平衡装载两个层面对最小化车辆路径进行约束，约束条件包括：约束，约束条件包括：约束，约束条件包括：约束，约束条件包括：约束，约束条件包括：约束，约束条件包括：约束，约束条件包括：约束，约束条件包括：约束，约束条件包括：约束，约束条件包括：约束，约束条件包括：
其中，客户节点i的取货需求量为p
i
(i＝1,2,...,n)，送货需求量为d
i
(i＝1,2,...,n)；设y
ij
和z
ij
分别表示货车经过路径(i,j)时的取货量和送货量；c0表示空车重量；c表示额定载重；c1表示前轴最大承载重量；c2表示后轴最大承载重量；g表示前后轴距离；β表示允许重心横向偏移量；L、W、H表示货车有效装载空间的长、宽、高；N
r
表示货车r访问的节点集合；表示客户i的货物集合，M
i
＝{1，2,...,m
i
}；b
ik
表示客户i的第k件货物I
ik
的重量；a
ik
表示客户i的第k件货物I
ik
的底面积；z
ik
表示客户i的第k件货物I
ik
的z轴坐标；
△
a
ik
表示客户i的第k件货物I
ik
的重叠面积；A
ik
表示客户i的第k件货物I
ik
的支撑面面积；f
ik
表示客户i的第k件货物I
ik
的易碎性，易碎货物用f
ik
＝0表示，非易碎货物用f
ik
＝1表示；f
ik'
表示客户i的第k'件货物I
ik'
的易碎性；l
ik
、w
ik
、h
ik
表示客户i的第k件货物I
ik
的长、宽、高；y
ik
表示客户i的第k件货物I
ik
的y轴坐标；u
ri
表示节点i被货车r访问的顺序；q
ri
表示货车r在节点i装卸前后货物重量的变化程度；Q
ri
表示货车r离开节点i时的实际载货总重量，x
ijr
为决策变量，x
ijr
＝1表示第r辆货车依次访问节点i及其相邻的节点j，否则x
ijr
＝0；s表示车辆最大行驶里程；y
ij
和z
ij
分别表示货车经过路径(i,j)时的取货量和送货量；(x
rik
,y
rik
,z
rik
)表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛丽宁，张英贵，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：