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融雪剂撒布车辆的路径规划问题研究

刘敏  
【摘要】: 我国北方地区冬季降雪较多且降雪期长,南方一些地区虽偶有降雪,但是造成的影响也不容低估,2008年我国的南方雪灾造成的直接经济损失高达上亿元。路面积雪、结冰严重影响道路交通系统的正常运行,除冰雪已经成为冬季道路养护工作的一项重要任务。融雪剂除雪由于其效率高、能耗低等特点被我国城市道路和公路广泛应用,但它造成的环境影响大,因此,科学地规划融雪剂撒布车辆的路径对于提高除冰雪的效率、降低对环境的污染、减小道路的维护成本都具有十分重要的研究意义。 论文首先从路网特性、路段特性、作业区划分以及车辆路径特性等方面分析了融雪剂撒布车辆路径规划的影响因素,结合考虑撒布车的作业特点,将融雪剂撒布车的作业路线规划抽象为容量限制的弧路径问题(Capacitated Arc Routing Problem, CARP)。在CARP模型的基础上,综合考虑路网结构、容量限制和负载平衡等约束条件,建立了符合融雪剂撒布车辆作业特点的路径规划模型。另外,基于撒布车辆有限的容量,本文研究了带有临时补充点的撒布车辆路径规划问题,将完成融雪剂撒布作业的车辆分为作业车辆和运输车辆两种,运输车辆根据作业车辆的所在位置,选定合适的地点作为融雪剂的临时补充点,最终以这两类车的行驶总路程最小为目标,建立了带有临时补充点的撒布车辆的路径规划模型。 CARP问题已被证明是一种NP-hard问题,很难采用精确算法对实际的大规模路网进行求解,因此本文设计了求解模型的遗传算法,最后,论文通过算例进行了实验测试,得出了两个模型对应的行驶路径。通过对比两个模型的实验结果,得出结论:考虑了临时补充点的车辆路径规划模型,其撒布车辆和运输车辆总的行驶路程比未考虑临时补充点的车辆行驶总路程小,而且在撒布车辆的空驶总路程方面,前者比后者节省了80.7%。


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