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《西北工业大学》 2006年
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车辆路径问题的建模及优化算法研究

娄山佐  
【摘要】: 智能交通系统作为基于现代科学技术建立起来的,一种在大范围内全方位发挥作用的,准时、准确、高效的交通运输管理体系,受到各国的普遍重视。全球经济的一体化,也正推动着被称为是企业“第三利润源”——现代物流业的快速发展。车辆路径问题作为智能交通系统中的重要内容,在现代物流中占据着很重要位置。虽然经过几十年研究,取得了不少的成果,但由于该问题的复杂性,目前还存在许多需要进一步加强研究的问题。随着计算技术和优化方法以及信息和通信技术的发展,过去解决不够完善的或没能解决的问题,可以借助现代科技的力量,将其进一步完善或解决。本文针对目前车辆路径问题的现状,利用系统工程理论和最新的优化方法,对存在的问题进行建模和优化算法研究,具有重要的理论意义和实用价值。论文主要做了以下几方面工作: 1、针对带时间窗有限车辆路径问题,设计了一种混合遗传禁忌算法。在描述问题和建立模型的基础上,首先,因染色体中仅有部分基因起作用,为充分利用染色体包含的信息,提出采用Bellman-Ford最短路算法,找到它最佳的分割方法。其次,利用禁忌搜索法改善因遗传算法变异概率小,带来局部搜索能力低的问题。另外,对禁忌搜索法又进行设计,通过在目标函数中添加惩罚项,使搜索在可行和不可行交界区域间动态调整,既使搜索不偏离最优解太远,又丰富了搜索区域,提高获得更优解的概率。最后,将解与已知的最优解进行对比,并分析参数对解的影响。 2、针对大规模单车型带软时间窗车辆路径问题,设计了一种基于大系统分解协调技术新的解决方法。在对问题进行了描述并给出它的模型后,首先,运用动态聚类法,基于每辆车的位置坐标对车辆聚类,得到分类车辆的中心坐标;再根据每个任务到分类车辆中心的距离,对任务进行分类。其次,针对采用传统分解协调法解决该问题,收敛性能比较差的问题,设计了有效的协调参数,并在主/子系统中,分别设计了不同的自适应遗传算法。通过仿真试验,证实了该算法的有效性。 针对大规模多车型带软时间窗车辆路径问题,设计了一个有效的禁忌搜索算法。在给出了问题描述并建立了它的模型后,首先,提出采用候选表策略,通过它舍弃大部分没有希望的移动,且随着搜索过程的进展,动态地调整与搜索邻域有关候选表的大小,提供了一个简单的实施集中性搜索和分散性搜索的方法。其次,采用动态摆动策略,控制它集中在可行和不可行空间交界区域搜索。仿真试验结果证实了所设计禁忌搜索算法的有效性。 3、对多库房带时间窗车辆路径问题,在分析几个经典的多库房位置模型后,对该问题进行了描述并构建了它的模型。针对目前解决多库房车辆路径问题,效率低且易陷于局部最优解的问题,提出一种采用分解协调技术解决该问题的新方法。首先,根据启发式方法,将用户分解为耦合和非耦合用户。其次,利用遗传算法设计了协调参数,并设计了禁忌搜索算法,有效地解决各库房的车辆路径问题。最后,通过仿真试验,对它的有效性进行了验证。 对多库房随机需求车辆路径问题,在描述该问题以及分析了有关模型的基础上,建立了它的数学模型。基于分解协调技术,在协调层,利用自适应遗传算法确定耦合用户的最佳分解方式;在执行层,对解决子系统的随机需求车辆路径问题,基于预防性补救措施,设计了自适应交叉熵法。最后,通过对不同算法仿真结果比较,验证了所设计方法的有效性。 4、在分析了几种解决随机需求车辆路径问题典型方法后,提出了一种基于交叉熵,结合重要抽样、Monte-Carlo及Markov状态转移技术,解决更复杂的随机用户和需求车辆路径问题新方法。在对该问题进行了描述,并建立模型后,首先,针对路径期望费用函数的复杂性,设计了基于Monte-Carlo抽样求解的有效方法。其次,为提高标准交叉熵法性能,根据迭代过程中分位值改变大小,对用于更新转移矩阵关键的路径,设计了自适应调整方法。最后,利用仿真试验,验证了所设计交叉熵法的鲁棒性和有效性。 5、在分析了随机最短路问题的基础上,对动态随机需求车辆路径问题进行了描述,并建立它的最优策略模型。针对状态空间“维数灾”问题,基于增强学习函数近似原理,利用径向基函数网络逼近最优cost-to-go函数。首先,对径向基函数进行分析和设计,其次,在一给定的控制策略下,将最小平方瞬时差分法确定近似函数权系数与交叉熵法确定隐层节点基函数参数相结合,通过在线调整,使Bellman残差平方和性能指标达到最小,以实现对最优cost-to-go函数的逼近。通过仿真试验,证实了此算法的有效性。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP391.9

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【引证文献】
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1 于姗姗;;浅谈物流配送中的车辆路径问题[J];商场现代化;2009年02期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 陈森;基于可变路网结构的应急资源调度问题研究[D];国防科学技术大学;2011年
2 李琳;电子商务环境下物流配送中若干优化问题的研究[D];东北大学;2010年
3 张锦;医疗器械车辆路径优化问题的研究[D];太原理工大学;2010年
4 万凤娇;基于多目标规划的危险废弃物物流选址—选线模型研究[D];武汉理工大学;2010年
5 王京;基于交通流参数的动态OD估计方法研究[D];吉林大学;2012年
6 李义华;基于多智能体的物流配送车辆调度决策方法研究[D];中南大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 黄虹;基于粒子群—蚁群算法的随机需求车辆路径问题研究[D];福建农林大学;2011年
2 蔡田刚;马鞍山卷烟配送中心物流配送车辆路径优化研究[D];安徽工业大学;2011年
3 汪平;多生产点烟草企业的原材料运输车辆路径问题研究[D];华中科技大学;2010年
4 朱华炜;基于模糊多目标格序决策的露天矿运输系统优化研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
5 张苗;基于双层规划的多目标校车路径优化研究[D];西南交通大学;2008年
6 张亮;带软时间窗配送车辆路径问题研究与应用[D];安徽工业大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 任雪梅,朱英平,王武宏,黄鸿;基于径向基函数神经网络车辆跟驰模型[J];北京理工大学学报;2004年04期
4 刘云忠,宣慧玉;车辆路径问题的模型及算法研究综述[J];管理工程学报;2005年01期
5 庄红舞,汤兵勇;现代物流企业运输物流优化——路线选择和集运初探[J];黑龙江大学自然科学学报;2004年01期
6 石红瑞,刘勇,刘宝坤,李光泉;基于混合递阶遗传算法的径向基神经网络学习算法及其应用[J];控制理论与应用;2002年04期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈小锋;城市交通信号动态优化控制技术研究[D];西北工业大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 许野;黄国和;秦肖生;黄英;;基于不确定的模糊机会约束优化的农业水质管理模型研究[J];安徽农业科学;2010年06期
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3 张毅;郭晓汾;王笑风;;应急救援物资车辆运输线路的选择[J];安全与环境学报;2006年03期
4 郑丽群,王德东,李大卫;随机车辆路径问题综述[J];鞍山科技大学学报;2005年Z1期
5 路玉龙;赵扶摇;韩靖;张鸿雁;;城市生活垃圾收运路线优化的数学模型与算法[J];环境科学与管理;2010年06期
6 嵇远;谢海燕;孙英战;;燃煤、燃气锅炉综合效益模糊评价及分析结果——以乌鲁木齐市集中供热锅炉为例[J];环境科学与管理;2012年06期
7 李红启;刘鲁;;第三方物流企业自备运力规模测算方法研究[J];北京交通大学学报(社会科学版);2008年02期
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9 符国庆;徐维祥;李晓争;;一种随机搜索优化算法——网鱼算法[J];北京交通大学学报;2007年06期
10 吕盛坪;陆一平;查建中;吕胜祥;;二维矩形块布局的交叉熵方法实现[J];北京交通大学学报;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈泰任;曹卫华;吴敏;雷琪;;一种新的集成模型在焦炉火道温度软测量中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 刘智勇;马凤伟;;城市交通信号的在线强化学习控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 ;Reinforcement Strategy Using Quantum Amplitude Amplification for Robot Learning[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 ;An Importance Sampling Method Based on Variance Minimization with Applications to Credit Risk[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 赵刚;张永锋;;冷链物流配送路径优化研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
6 ;Sample-Based Potentials Estimation for the Optimal Control of Stochastic System[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
7 王海静;薛世峰;;基于模糊综合评判模型的蒸汽吞吐效果预测[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
8 郭成安;李建华;李明伟;;从观测数据学习后验概率函数:一种最佳神经网络模型的设计与分析[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
9 何世伟;宋瑞;鲁放;杨永凯;;不确定性群组决策优化模型及其在交通运输领域中的应用研究[A];第四届中国青年运筹与管理学者大会论文集[C];2001年
10 胡光华;;平均准则TD策略迭代算法[A];中国运筹学会第六届学术交流会论文集(上卷)[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈广洲;多源信息耦合的成矿预测新模型研究[D];合肥工业大学;2010年
2 彭北青;第三方物流配送车辆路径问题模型及算法研究[D];华中科技大学;2009年
3 杨启成;卷烟生产物流系统的优化设计及管理研究[D];昆明理工大学;2008年
4 祝勇;面向电子制造业的敏捷询单决策方法研究[D];浙江大学;2010年
5 林龙信;仿生水下机器人的增强学习控制方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 夏萍;灾害应急物流中基于需求分析的应急物资分配问题研究[D];北京交通大学;2010年
7 王艳玲;取货车辆动态调度问题研究[D];北京交通大学;2010年
8 李娟;城市交通系统中行人交通视频检测的理论与方法[D];北京交通大学;2010年
9 郑家彬;汽车制造业生产车间物流系统优化的研究[D];吉林大学;2011年
10 田廓;不确定条件下输电投资经济学分析及决策规划方法研究[D];华北电力大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汪安静;汽车零部件循环取货入厂物流及其路径优化研究[D];安徽工程大学;2010年
2 柳枝华;微粒群优化算法的改进及应用[D];南昌航空大学;2010年
3 张帅;济矿集团区域营销物流规划研究[D];山东科技大学;2010年
4 王辉;基于改进遗传算法的物流配送路径优化研究[D];山东科技大学;2010年
5 靳昌田;煤炭集团物料配送优化研究[D];山东科技大学;2010年
6 吴竞鸿;基于供应链的图书分销企业配送中心选址问题研究[D];浙江理工大学;2010年
7 周伟武;基于GIS烟草配送线路优化技术的研究[D];浙江理工大学;2010年
8 沈扬;协商僵局消解优化问题研究[D];郑州大学;2010年
9 李三彬;基于禁忌搜索算法的开放式车辆路径问题的研究[D];郑州大学;2010年
10 刘贺;基于目标满意度的多目标调运过程仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 阎庆;邰蕾蕾;;用混合遗传算法解决有时间窗的车辆路径规划问题[J];安徽大学学报(自然科学版);2007年02期
2 张毅;郭晓汾;王笑风;;应急救援物资车辆运输线路的选择[J];安全与环境学报;2006年03期
3 郑丽群,王德东,李大卫;随机车辆路径问题综述[J];鞍山科技大学学报;2005年Z1期
4 张丽颖;黄启飞;王琪;袁磊;;风险评价在危险废物分级管理中的应用研究[J];环境科学与管理;2006年07期
5 徐杰,郑凯,田源,汝宜红;物流中心选址的影响因素分析及案例[J];北方交通大学学报;2001年05期
6 董敬欣,吴建平;使用浮动车检测OD矩阵的算法及可靠性分析[J];北京交通大学学报;2005年03期
7 李栋;曹义华;苏媛;冯婷;;基于改进蚁群算法的低空突防航迹规划[J];北京航空航天大学学报;2006年03期
8 刘晋;亢耀先;;车辆路线问题的一种新的启发式算法——二重优化法[J];北京邮电学院学报;1985年01期
9 闵克学;葛宏伟;张毅;梁艳春;;基于蚁群和粒子群优化的混合算法求解TSP问题[J];吉林大学学报(信息科学版);2006年04期
10 王景恒;物流中心货物最优配装问题的动态规划解法[J];长春理工大学学报;2004年01期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谢秉磊;随机车辆路径问题研究[D];西南交通大学;2003年
2 符卓;开放式车辆路径问题及其应用研究[D];中南大学;2003年
3 周伟;基于多智能体协作的虚拟企业任务调度和冲突消解研究[D];中南大学;2004年
4 曾小青;基于多智能体的虚拟企业协同生产规划研究[D];中南大学;2003年
5 张建勇;模糊信息条件下车辆路径问题研究[D];西南交通大学;2004年
6 程志刚;连续蚁群优化算法的研究及其化工应用[D];浙江大学;2005年
7 严冬梅;城市物流中心选址问题研究[D];天津大学;2004年
8 石玉峰;战时不确定性运输路径优化研究[D];西南交通大学;2006年
9 韩伟;电子市场环境下的多智能体学习与协商[D];华东师范大学;2006年
10 于滨;城市公交系统模型与算法研究[D];大连理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵小凡;基于堆栈的择优遗传禁忌查询优化算法的设计与实现[D];华南理工大学;2010年
2 苗金凤;协同进化遗传算法在多目标优化中的应用研究[D];山东师范大学;2011年
3 王璐;遗传算法与遗传规划的对比性研究[D];吉林大学;2011年
4 蔡田刚;马鞍山卷烟配送中心物流配送车辆路径优化研究[D];安徽工业大学;2011年
5 李超群;基于价值工程的钢铁企业备件供应物流研究[D];安徽工业大学;2011年
6 孟小平;物流配送及其运输调度优化研究[D];大连海事大学;2001年
7 彭程;敏捷供应链中的物流系统节点研究[D];大连海事大学;2003年
8 李明;遗传算法的改进及其在优化问题中的应用研究[D];吉林大学;2004年
9 郝光;模糊多目标格序决策及对称矩阵对策[D];西南交通大学;2004年
10 刘云霞;动态车辆调度问题分析及算法设计[D];西南交通大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 朱悦妮;郑征;刘伟;;基于双层主从决策的多机协同关键设施攻击模型研究[J];计算机科学;2011年01期
2 张富;朱泰英;;校车站点及线路的优化设计[J];数学的实践与认识;2012年04期
3 聂艳芳;;VRP的数学模型及算法分析[J];山西电子技术;2010年01期
4 万凤娇;;集成物流管理系统中定位-运输路线安排问题评述[J];物流技术;2012年19期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 刘涛;;快递最后百米问题探究[A];2012中国快递论坛论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘洁;城市生活垃圾收运系统优化模型研究[D];西南交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 王艳平;铅锌尾矿系统管理的实证研究[D];杭州电子科技大学;2011年
2 马奔正;电力操作队最优运维策略的研究[D];南京航空航天大学;2011年
3 余艳;武汉城市圈农产品批发市场选址决策研究[D];华中农业大学;2011年
4 林立军;物流配送路径优化理论在立体匹配中的应用研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
5 丁俊楠;基于双层规划理论的网络团购利润分成研究[D];北京邮电大学;2012年
6 王刚毅;城市常规公交线网优化研究[D];长沙理工大学;2012年
7 刘俊芳;粒子群和人工蜂群的混合优化算法优化SVM参数及应用[D];太原理工大学;2012年
8 张亮;带软时间窗配送车辆路径问题研究与应用[D];安徽工业大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱明星,张德龙;RBF网络基函数中心选取算法的研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年01期
2 贾顺平,王丽星;城市道路交通流的计算机模拟与智能控制[J];北方交通大学学报;1999年05期
3 杨东凯,吴今培,张其善;智能交通系统(ITS)的发展及其模型化研究[J];北京航空航天大学学报;2000年01期
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5 杨荫凯;智能交通系统(ITS)概述及我国的发展对策选择[J];地理科学进展;1999年03期
6 段玉倩,贺家李;遗传算法及其改进[J];电力系统及其自动化学报;1998年01期
7 欧海涛,张卫东,张文渊,许晓鸣;基于多智能体技术的城市智能交通控制系统[J];电子学报;2000年12期
8 祝崇隽,刘民,吴澄,吴晓冰;针对模糊需求的VRP的两种2-OPT算法[J];电子学报;2001年08期
9 李大卫,王莉,王梦光;一个求解带有时间窗口约束的车辆路径问题的启发式算法[J];系统工程;1998年04期
10 贾洪飞,隽志才,王晓原;基于神经网络的车辆跟驰模型的建立[J];公路交通科技;2001年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 雷亮;杨波;;改进的遗传算法在物流管理中的应用[J];商场现代化;2009年01期
2 程林辉;王江晴;;求解车辆路径问题的改进遗传算法[J];计算机工程与应用;2010年36期
3 屈援;汪波;钟石泉;;单车场多送货点车辆路径问题的改进遗传算法[J];计算机工程与应用;2007年25期
4 杨元峰;崔志明;陈建明;;有时间窗约束的多车场车辆路径问题的改进遗传算法[J];苏州大学学报(工科版);2006年02期
5 李红,成新文;禁忌搜索与遗传算法在求解时间表问题中的对比研究[J];内蒙古师范大学学报(自然科学汉文版);2003年04期
6 林丹;丑英哲;王萍;;求解车辆路径问题的一种遗传算法[J];系统工程理论方法应用;2006年06期
7 吕雄伟;廖涛;;基于遗传算法的带时间窗邮政车辆路径问题研究[J];山东大学学报(理学版);2009年06期
8 张锦;李伟;费腾;;交叉变异蚁群算法在VRP问题中的应用研究[J];计算机工程与应用;2009年34期
9 赵静;孔金生;;基于遗传算法和禁忌搜索的混合优化策略[J];计算机工程与设计;2009年23期
10 黄明;林广智;梁旭;王德广;;改进的遗传算法在车辆路径问题中的应用[J];大连交通大学学报;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李嘉;王梦光;唐立新;宋建海;;求解异种车队车辆路径问题的混合遗传算法[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
2 张涛;杨威;王梦光;;关于热轧作业计划模型和算法的若干问题的研究[A];1999中国控制与决策学术年会论文集[C];1999年
3 鲁强;唐加福;潘震东;;用遗传算法求解可拆分运输的车辆路径问题[A];第二届中国智能计算大会论文集[C];2008年
4 颜震;林建群;林建强;曲音波;;遗传算法及禁忌搜索在生物数学模型参数优化中的应用[A];中国资源生物技术与糖工程学术研讨会论文集[C];2005年
5 张建勇;李军;;具有同时的配送和回收需求的逆向物流VRP研究[A];第八届中国管理科学学术年会论文集[C];2006年
6 王树军;刘航;王超;方卫萍;杨林;;热轧计划中车辆路径模型及其算法研究[A];全国冶金自动化信息网2011年年会论文集[C];2011年
7 周宏斌;李文元;胡勇;;智能算法在多用户检测中的应用[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(下册)[C];2008年
8 刘长有;卫东选;;基于遗传算法的机场停机位分配问题研究[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
9 符卓;陈斯卫;;车辆路径问题的研究现状与发展趋势[A];中国运筹学会第七届学术交流会论文集(下卷)[C];2004年
10 王涛;蔡延光;张新政;;禁忌搜索在车辆路径问题中的应用[A];04'中国企业自动化和信息化建设论坛暨中南六省区自动化学会学术年会专辑[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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4 包家庆;IDS五大发展趋势[N];网络世界;2002年
5 郭明波;来自蝙蝠的启发[N];北京科技报;2001年
6 易水;IT新词集锦[N];计算机世界;2003年
7 高澜庆;矿山企盼智能化[N];中国矿业报;2000年
8 李磊;让电子政务更聪明[N];计算机世界;2001年
9 记者 吴苡婷;用技术挖出网络信息中“金子”[N];上海科技报;2009年
10 顾正华 唐洪武 肖洋 河海大学水利水电工程学院 李云 南京水利科学研究院水工研究所;水流智能模拟大步走来[N];中国水利报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 娄山佐;车辆路径问题的建模及优化算法研究[D];西北工业大学;2006年
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3 谢秉磊;随机车辆路径问题研究[D];西南交通大学;2003年
4 张旭;具有拓扑结构布局优化的理论及算法[D];大连理工大学;2004年
5 廖平;基于遗传算法的形状误差计算研究[D];中南大学;2002年
6 周明;高新技术产业投资环境系统研究[D];西北工业大学;2006年
7 张需溥;小型化微带天线的设计与数值分析[D];上海大学;2004年
8 杨春成;空间数据挖掘中聚类分析算法的研究[D];解放军信息工程大学;2004年
9 方娟;基于移动代理的网格资源监控技术的研究[D];北京工业大学;2005年
10 崔晓芳;箱型结构焊接变形预测、控制及应用[D];大连交通大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 刘敏;多目标遗传算法在车辆路径优化中的应用研究[D];湘潭大学;2006年
3 邓欣;基于遗传算法的多车场车辆路径问题研究[D];重庆大学;2007年
4 盛丽俊;带有时间窗的车辆路径问题的优化研究[D];上海海事大学;2006年
5 丑英哲;应用遗传算法求解车辆路径问题研究[D];天津大学;2007年
6 程林辉;基于改进的遗传算法的车辆路径问题研究[D];中南民族大学;2008年
7 林郁丞;基于聚类分析和遗传算法的带时间窗车辆路径问题研究[D];福建农林大学;2009年
8 晏梦君;遗传算法在配送线路优化系统中的应用[D];吉林大学;2007年
9 杨衡;蒙特卡罗模拟优化与风险决策分析的应用研究[D];天津大学;2004年
10 衷志远;具有同时配送和收集需求的车辆路径问题研究[D];上海海事大学;2007年
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