【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集装箱运输调度，更具体地，涉及一种考虑滞箱时间的集装箱空箱多式联运路径优化方法。
技术介绍
1、在国际物流运输中，集装箱海运需要与内陆货运密切协作，以共同完成货物的运输。集装箱抵达海运码头之后，内陆运输系统就发挥着至关重要的作用。内陆集装箱经营者通过高效的内陆运输系统将货物顺利送达收货人的仓库。集装箱内陆运输的经营模式主要分为承运人运输和商业运输两种。在承运人运输模式下，航运公司负责内陆运输和仓储，整个过程中集装箱由航运公司掌控。而在商业运输模式中，集装箱由内陆集装箱经营者管理，负责内陆集装箱货物的运输和经营。在商业运输模式下，航运公司失去了对集装箱的直接控制。因此，内陆集装箱经营者需要向航运公司支付集装箱滞箱费。
2、集装箱在内陆运输可以利用多种内陆运输方式，包括内河运输、公路运输和铁路运输等。内河运输和铁路运输具有很大的运载能力和相对较低的运价，对实现规模经济起着重要作用。它们为大宗货物运输提供了经济高效的选择，有助于降低整体运输成本。另一方面，公路运输则以其灵活性和准时性著称。它适用于短距离或需要更频繁交付的货物，为货物的及时运输提供了重要的支持。这三种内陆运输方式各有其优点，通过合理协调这些运输方式，能够实现货物运输的最佳效果，确保在全球供应链中实现高效、可持续的物流运作。在世界全球化背景下，国际贸易不断蓬勃发展，对高效运输服务的需求也随之增加，多式联运成为一种必要的运输方式。多式联运是指在不改变装载单元的情况下，通过至少两种不同的运输方式进行货物运输的模式。相较于传统的单一运输方式，多式联运更
3、然而，由于全球贸易的不平衡，一些以进口为主的港口存在大量空箱堆积，即使在进出口几乎平衡的发达国家，也因集装箱种类和规格的不平衡，尤其是特殊用途的冷藏集装箱等的种类和需求不平衡，导致空集装箱持续积累。相反，以出口为主的港口则面临着空箱短缺的问题。空箱短缺会导致供应链中断、经济损失等。
4、为了减少空箱运输的问题，目前有三种解决办法：第一种是集装箱租赁，然而由于租箱成本巨大，全部采用这种方式十分不可取。第二种是技术创新(如可折叠集装箱)，可以减小体积从而降低运输成本。第三种是从空箱堆积的港口向空箱短缺的港口进行空箱调运，这一决策如何高效，经济的将空集装箱从空箱堆积的港口向空箱短缺的港口进行调运的问题称为空箱再分配问题，也称空箱调运问题。
5、空箱调运问题属于一个复杂的系统性难题，受到全球贸易、运输网络、物流协调等多方面因素的综合影响。建立有效的空箱调运系统能够降低运营成本，提高整体运输效率，实现资源的最优利用。因此，研究如何在规定时间内，以最小的调运成本，包括运输成本和超出免费滞箱时间带来的滞期费，将空箱精准地运输到有需求的地方，不仅对于推动运输行业的可持续发展具有现实的推动作用，也关系到全球贸易体系的顺畅运转和环境的可持续发展。
6、现有用于多式联运空箱调运路径选择优化问题的主要方法有数学规划法、启发式算法和精确算法等。数学规划法建立数学规划模型，将各种运输方式的运输量和路径作为决策变量，以综合考虑运输成本最低、运输时间最短等条件作为目标进行优化。启发式算法是指利用遗传算法、禁忌搜索、贪婪算法等，对多式联运路径选择问题进行求解。此外，也可在算法中引入定制化的规则或策略，以加速算法或提升其性能。利用精确算法求解多式联运优化问题，一般涉及到割平面法、整数规划法、分支定界法等。该算法常常需要应用lingo、cplex等软件，能够有效提升求解效率。
7、经分析，现有技术主要存在以下缺陷：
8、1)现有的针对多式联运路径选择问题的建模，考虑滞箱时间进行空箱调运进行建模的研究较少。而考虑滞箱时间进行建模更贴合实际，因为滞箱费直接影响货物运输的总成本。此外，最小化滞箱费以减小滞箱时间，从而督促内陆集装箱经营人快速还箱给航运公司，可以提高集装箱的利用效率。因此，考虑滞箱时间进行建模会更准确地反映不同路径选择对经济性、时效性、资源利用率和供应链可行性的影响，为多式联运中的路径决策提供更全面的信息。
9、2)在现有的多式联运路径选择问题建模中，考虑多次转运的研究相对较少。通常情况下，现有方案仅考虑一次转运，并且受到限制，即仅允许将运输方式从铁路转换为公路。这种限制显著削减了模型的适用性，因为实际运输网络中存在各种复杂的转运场景。限制转运次数和方式可能无法有效地刻画多式联运系统中的实际运营情况。因此，考虑多次转运有助于更全面地优化多式联运路径问题。
10、3)现有的多式联运路径选择问题的建模较少考虑软时间窗因素。相比严格的硬时间窗，软时间窗提供更大灵活性，能更好地应对不确定性和变化。此外，某些情况下，采用硬时间窗可能迫使选择更昂贵的交通方式或更紧凑的路径规划，以确保在规定的时间窗口内完成交送。而软时间窗则有利于规划更经济的路径，从而减少总调运成本。因此，采用软时间窗进行限制比硬时间窗更加灵活、贴近实际，提高规划的实际可行性。
11、4)目前的求解器无法求解或效率不高。这是因为滞箱费与空箱到达需求点的时间有关，如果在模型中对超过免费滞箱时间的运输时间进行计费，将带来模型的非凸性和非线性。例如，常用的lingo、cplex等软件无法进行求解，dicpot在大规模甚至中等规模算例下也无法在较短时间内给出问题的可行解。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种考虑滞箱时间的集装箱空箱多式联运路径优化方法。该方法包括以下步骤：
2、针对集装箱的多式联合调运问题，建立空箱调运路径选择模型，其中所述空箱调运路径选择模型以多种运输方式的运输量和路径作为决策变量，并允许多次转运和分批次满足各客户点的需求，所述多种运输方式包括多种内陆运输方式；
3、以最小化综合运输成本作为优化的目标函数，求解所述空箱调运路径选择模型，获得优化的可行路径，其中所述综合运输成本包括运输成本、滞箱费、早到需求点的存箱成本以及晚到需求点的惩罚成本；
4、基于所述优化的可行路径分配集装箱的运输路线及运输量。
5、与现有技术相比，本专利技术的优点在于，所提供的考虑滞箱时间的集装箱空箱多式联运路径优化方法考虑滞箱时间，并且允许空箱调运中进行多次转运，使得建立的数学规划模型更贴合实际；考虑在需求点设置软时间窗口进行空箱调运建模，提供了更大的灵活性，使得运输计划可以更好地应对不确定性和变化；在数学规划模型中，将非光滑的目标函数做了数学处理，变为光滑的目标函数，有利于进行求解；进而设计了启发式算法，解决了常见的lingo，cplex无法求解，dicopt对于大规模算例无法给出满意解的问题。
6、通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑滞箱时间的集装箱空箱多式联运路径优化方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述目标函数设置为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将求解所述空箱调运路径选择模型的约束条件设置为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，求解所述空箱调运路径选择模型包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述启发式算法是遗传算法，利用遗传算法求解所述空箱调运路径选择模型的过程包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据以下步骤计算所述个体适应度值：
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对个体的基因进行随机变动包括运输方式的变动和每个批次服务的需求点的变动。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多种内陆运输方式包括内河航运、铁路运输、公路运输。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储
...【技术特征摘要】
1.一种考虑滞箱时间的集装箱空箱多式联运路径优化方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述目标函数设置为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将求解所述空箱调运路径选择模型的约束条件设置为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，求解所述空箱调运路径选择模型包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述启发式算法是遗传算法，利用遗传算法求解所述空箱调运路径选择模型的过程包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据以下步骤计算所述个体适应度值：
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