[發(fā)明專利]一種多模式客貨共運(yùn)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810096380.1
• 申請(qǐng)日: 2018-01-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108197879B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 暨育雄;鄭玉靖;杜豫川
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/08
• 分類號(hào): G06Q10/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王戈

1.一種多模式客貨共運(yùn)方法，其特征在于，所述共運(yùn)方法包括：

將目標(biāo)范圍劃分為多個(gè)區(qū)域，使每一個(gè)區(qū)域均具有快遞網(wǎng)點(diǎn)，且各區(qū)域中具有公交交通站點(diǎn)的區(qū)域?yàn)闃屑~候選區(qū)域；

統(tǒng)計(jì)各區(qū)域之間的運(yùn)輸工具的剩余運(yùn)力；所述剩余運(yùn)力表示所述運(yùn)輸工具完成客運(yùn)服務(wù)之后剩余的運(yùn)輸能力；所述運(yùn)輸工具包括公共交通工具以及小型營(yíng)運(yùn)客車；

從全部樞紐候選區(qū)域中選擇部分樞紐候選區(qū)域?yàn)闃屑~區(qū)域，并在每一個(gè)所述樞紐區(qū)域均建立樞紐，所述樞紐表示快遞暫存點(diǎn)；

獲取待運(yùn)輸貨物的信息以及待轉(zhuǎn)運(yùn)貨物的信息，所述待運(yùn)輸貨物的信息包括運(yùn)單號(hào)、寄件地點(diǎn)、收件地點(diǎn)、貨物大小；所述待轉(zhuǎn)運(yùn)貨物的信息包括運(yùn)單號(hào)、寄件地點(diǎn)、收件地點(diǎn)、貨物大小以及轉(zhuǎn)運(yùn)路線；

根據(jù)所述待運(yùn)輸貨物的信息規(guī)劃所述運(yùn)輸貨物的配送路線；

疊加所述配送路線以及所述轉(zhuǎn)運(yùn)路線，得到運(yùn)輸任務(wù)以及轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)；

將所述運(yùn)輸任務(wù)分配給所述運(yùn)輸工具，進(jìn)行貨物的運(yùn)輸；

將所述轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)分配給所述樞紐，進(jìn)行貨物的轉(zhuǎn)運(yùn)；

所述將所述目標(biāo)范圍劃分為多個(gè)區(qū)域，具體包括：

通過(guò)空間網(wǎng)格劃分所述目標(biāo)范圍，得到多個(gè)網(wǎng)格區(qū)域，各所述空間網(wǎng)格互不重疊；

針對(duì)每一個(gè)網(wǎng)格區(qū)域，判斷所述網(wǎng)格區(qū)域是否具有快遞網(wǎng)點(diǎn)；若是，表示所述網(wǎng)格區(qū)域?yàn)閰^(qū)域；若否，將所述網(wǎng)格區(qū)域合并到相鄰的區(qū)域中；

針對(duì)每一個(gè)區(qū)域，判斷所述區(qū)域是否具有公交交通站點(diǎn)；若是，表示所述區(qū)域?yàn)闃屑~候選區(qū)域；

所述統(tǒng)計(jì)各區(qū)域之間的運(yùn)輸工具的剩余運(yùn)力，具體包括：

獲取所述小型營(yíng)運(yùn)客車的起點(diǎn)區(qū)域以及終點(diǎn)區(qū)域；

統(tǒng)計(jì)所述小型營(yíng)運(yùn)客車從所述起點(diǎn)區(qū)域到所述終點(diǎn)區(qū)域內(nèi)重車行駛過(guò)程中后備箱的可用容量以及空車行駛過(guò)程中后備箱的可用容量；

根據(jù)后備箱的可用容量得到所述小型營(yíng)運(yùn)客車的剩余運(yùn)力；

所述從全部樞紐候選區(qū)域中選擇部分樞紐候選區(qū)域?yàn)闃屑~區(qū)域，并在每一個(gè)所述樞紐區(qū)域均建立樞紐，所述樞紐表示快遞暫存點(diǎn)，具體包括：

通過(guò)建立最大覆蓋模型并求解，來(lái)選擇所述樞紐區(qū)域建立所述樞紐，具體包括如下步驟：

(1)整理模型所涉集合；

將所有區(qū)域編號(hào)，記N表示這些編號(hào)的集合，記H表示其中樞紐候選區(qū)域編號(hào)的集合；

(2)獲取模型輸入?yún)?shù)；

記v_i，k表示樞紐候選區(qū)域k和區(qū)域i之間是否具備建立連接的條件，是為1，否為0；所述v_i，k的計(jì)算方法為：設(shè)定剩余運(yùn)力閾值Q，如果樞紐候選區(qū)域k和區(qū)域i之間雙向的剩余運(yùn)力均不低于Q，則認(rèn)為樞紐候選區(qū)域k和區(qū)域i之間具備建立連接的條件v_i，k＝1，否則v_i，k＝0，其中i∈N，k∈H；

記P表示期望建設(shè)樞紐的個(gè)數(shù)；

(3)設(shè)定模型決策變量；

設(shè)0-1變量Z_i，k(i≠k)表示樞紐候選區(qū)域k和區(qū)域i之間是否建立連接，是為1，否為0，記Z_i，k(i＝k)表示是否在樞紐候選區(qū)域k建立樞紐，是為1，否為0，其中i∈N，k∈H；

(4)確定模型約束條件；

一個(gè)區(qū)域只能與一個(gè)樞紐建立連接，該約束數(shù)學(xué)表達(dá)形式為：

實(shí)際建設(shè)的樞紐個(gè)數(shù)為P個(gè)，該約束數(shù)學(xué)表達(dá)形式為：

∑_k∈HZ_k，k＝P；

如果樞紐候選區(qū)域與其他某個(gè)區(qū)域之間不具備建立連接的條件，則連接不會(huì)建立，如果具備建立連接的條件，則連接建立或者不建立均可，該約束數(shù)學(xué)表達(dá)形式為：

只有樞紐候選區(qū)域建立了樞紐，該區(qū)域才與其他區(qū)域建立連接，該約束數(shù)學(xué)表達(dá)形式為：

(5)確定模型目標(biāo)函數(shù)：

該目標(biāo)數(shù)學(xué)表達(dá)形式為：maximize∑_i∈N∑_k∈HZ_i，k；

(6)求解所建數(shù)學(xué)模型：

采用最優(yōu)化算法或啟發(fā)式算法進(jìn)行求解，得到所有決策變量Z_i，k的取值，其中i∈N，k∈H，所述最優(yōu)化算法包括分支定界法、割平面法；所述啟發(fā)式算法包括貪心算法、模擬退火算法、禁忌搜索、遺傳算法、蟻群算法、人工智能算法；

(7)描述模型輸出結(jié)果的現(xiàn)實(shí)意義：

決策變量Z_i，k的取值表示，如果Z_i，k＝1，i＝k，則在樞紐候選區(qū)域k建立樞紐，如果Z_i，k＝0，i＝k，則不在樞紐候選區(qū)域k建立樞紐，如果Z_i，k＝1，i≠k，則在樞紐區(qū)域k和區(qū)域i之間建立連接，如果Z_i，k＝0，i≠k，則不在樞紐區(qū)域k和區(qū)域i之間建立連接，其中i∈N，k∈H；

所述根據(jù)所述待運(yùn)輸貨物的信息規(guī)劃所述運(yùn)輸貨物的配送路線，具體包括：

獲取所述運(yùn)輸貨物的寄件地點(diǎn)以及收件地點(diǎn)；

根據(jù)所述寄件地點(diǎn)以及所述收件地點(diǎn)在所述樞紐區(qū)域選擇樞紐，得到起點(diǎn)樞紐以及終點(diǎn)樞紐；

根據(jù)所述起點(diǎn)樞紐以及所述終點(diǎn)樞紐規(guī)劃所述運(yùn)輸貨物的配送路線；

所述將所述運(yùn)輸任務(wù)分配給所述運(yùn)輸工具，進(jìn)行貨物的運(yùn)輸，具體包括：

將各所述樞紐之間的運(yùn)輸任務(wù)分配給所述公共交通工具；

將所述樞紐與所述快遞網(wǎng)點(diǎn)之間的運(yùn)輸任務(wù)分配給所述小型營(yíng)運(yùn)客車；

根據(jù)新接收的貨物起點(diǎn)和終點(diǎn)，得到對(duì)應(yīng)的起點(diǎn)快遞網(wǎng)點(diǎn)和終點(diǎn)快遞網(wǎng)點(diǎn)；

在所述起點(diǎn)快遞網(wǎng)點(diǎn)連接的若干樞紐中選擇一個(gè)為起點(diǎn)樞紐，在所述終點(diǎn)快遞網(wǎng)點(diǎn)連接的若干樞紐中選擇一個(gè)為終點(diǎn)樞紐；

如果所述起點(diǎn)樞紐和所述終點(diǎn)樞紐不同，則該貨物的配送路徑為：起點(diǎn)快遞網(wǎng)點(diǎn)—起點(diǎn)樞紐—終點(diǎn)樞紐—終點(diǎn)快遞網(wǎng)點(diǎn)；如果所述起點(diǎn)樞紐和所述終點(diǎn)樞紐相同，則該貨物的配送路徑為：起點(diǎn)快遞網(wǎng)點(diǎn)—起/終點(diǎn)樞紐—終點(diǎn)快遞網(wǎng)點(diǎn)。

2.一種多模式客貨共運(yùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述共運(yùn)系統(tǒng)包括：

劃分模塊，用于將目標(biāo)范圍劃分為多個(gè)區(qū)域，使每一個(gè)區(qū)域均具有快遞網(wǎng)點(diǎn)，且各區(qū)域中具有公交交通站點(diǎn)的區(qū)域?yàn)闃屑~候選區(qū)域；

統(tǒng)計(jì)模塊，用于統(tǒng)計(jì)各區(qū)域之間的運(yùn)輸工具的剩余運(yùn)力；所述剩余運(yùn)力表示所述運(yùn)輸工具完成客運(yùn)服務(wù)之后剩余的運(yùn)輸能力；所述運(yùn)輸工具包括公共交通工具以及小型營(yíng)運(yùn)客車；

選擇模塊，用于從全部樞紐候選區(qū)域中選擇部分樞紐候選區(qū)域?yàn)闃屑~區(qū)域，并在每一個(gè)所述樞紐區(qū)域均建立樞紐，所述樞紐表示快遞暫存點(diǎn)；

信息獲取模塊，用于獲取待運(yùn)輸貨物的信息以及待轉(zhuǎn)運(yùn)貨物的信息，所述待運(yùn)輸貨物的信息包括運(yùn)單號(hào)、寄件地點(diǎn)、收件地點(diǎn)、貨物大小；所述待轉(zhuǎn)運(yùn)貨物的信息包括運(yùn)單號(hào)、寄件地點(diǎn)、收件地點(diǎn)、貨物大小以及轉(zhuǎn)運(yùn)路線；

規(guī)劃模塊，用于根據(jù)所述待運(yùn)輸貨物的信息規(guī)劃所述運(yùn)輸貨物的配送路線；

疊加模塊，用于疊加所述配送路線以及所述轉(zhuǎn)運(yùn)路線，得到運(yùn)輸任務(wù)以及轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)；

第一分配模塊，用于將所述運(yùn)輸任務(wù)分配給所述運(yùn)輸工具，進(jìn)行貨物的運(yùn)輸；

第二分配模塊，將所述轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)分配給所述樞紐，進(jìn)行貨物的轉(zhuǎn)運(yùn)；

所述劃分模塊包括：

劃分單元，用于通過(guò)空間網(wǎng)格劃分所述目標(biāo)范圍，得到多個(gè)網(wǎng)格區(qū)域，各所述空間網(wǎng)格互不重疊；

第一判斷單元，用于針對(duì)每一個(gè)網(wǎng)格區(qū)域，判斷所述網(wǎng)格區(qū)域是否具有快遞網(wǎng)點(diǎn)；若是，表示所述網(wǎng)格區(qū)域?yàn)閰^(qū)域；若否，將所述網(wǎng)格區(qū)域合并到相鄰的區(qū)域中；

第二判斷單元，用于針對(duì)每一個(gè)區(qū)域，判斷所述區(qū)域是否包具有公交交通站點(diǎn)；若是，表示所述區(qū)域?yàn)闃屑~候選區(qū)域；

所述統(tǒng)計(jì)模塊包括：

第一獲取單元，用于獲取所述小型營(yíng)運(yùn)客車的起點(diǎn)區(qū)域以及終點(diǎn)區(qū)域；

統(tǒng)計(jì)單元，用于統(tǒng)計(jì)所述小型營(yíng)運(yùn)客車從所述起點(diǎn)區(qū)域到所述終點(diǎn)區(qū)域內(nèi)重車行駛過(guò)程中后備箱的可用容量以及空車行駛過(guò)程中后備箱的可用容量；

計(jì)算單元，用于根據(jù)后備箱的可用容量計(jì)算所述小型營(yíng)運(yùn)客車的剩余運(yùn)力；

所述選擇模塊從全部樞紐候選區(qū)域中選擇部分樞紐候選區(qū)域?yàn)闃屑~區(qū)域，并在每一個(gè)所述樞紐區(qū)域均建立樞紐，所述樞紐表示快遞暫存點(diǎn)，具體包括：

通過(guò)建立最大覆蓋模型并求解，來(lái)選擇所述樞紐區(qū)域建立所述樞紐，具體包括如下步驟：

(1)整理模型所涉集合；

將所有區(qū)域編號(hào)，記N表示這些編號(hào)的集合，記H表示其中樞紐候選區(qū)域編號(hào)的集合；

(2)獲取模型輸入?yún)?shù)；

記v_i，k表示樞紐候選區(qū)域k和區(qū)域i之間是否具備建立連接的條件，是為1，否為0；所述v_i，k的計(jì)算方法為：設(shè)定剩余運(yùn)力閾值Q，如果樞紐候選區(qū)域k和區(qū)域i之間雙向的剩余運(yùn)力均不低于Q，則認(rèn)為樞紐候選區(qū)域k和區(qū)域i之間具備建立連接的條件v_i，k＝1，否則v_i，k＝0，其中i∈N，k∈H；

記P表示期望建設(shè)樞紐的個(gè)數(shù)；

(3)設(shè)定模型決策變量；

設(shè)0-1變量Z_i，k(i≠k)表示樞紐候選區(qū)域k和區(qū)域i之間是否建立連接，是為1，否為0，記Z_i，k(i＝k)表示是否在樞紐候選區(qū)域k建立樞紐，是為1，否為0，其中i∈N，k∈H；

(4)確定模型約束條件；

一個(gè)區(qū)域只能與一個(gè)樞紐建立連接，該約束數(shù)學(xué)表達(dá)形式為：

實(shí)際建設(shè)的樞紐個(gè)數(shù)為P個(gè)，該約束數(shù)學(xué)表達(dá)形式為：

∑_k∈HZ_k，k＝P；

如果樞紐候選區(qū)域與其他某個(gè)區(qū)域之間不具備建立連接的條件，則連接不會(huì)建立，如果具備建立連接的條件，則連接建立或者不建立均可，該約束數(shù)學(xué)表達(dá)形式為：

只有樞紐候選區(qū)域建立了樞紐，該區(qū)域才與其他區(qū)域建立連接，該約束數(shù)學(xué)表達(dá)形式為：

(5)確定模型目標(biāo)函數(shù)：

該目標(biāo)數(shù)學(xué)表達(dá)形式為：maximize∑_i∈N∑_k∈HZ_i，k；

(6)求解所建數(shù)學(xué)模型：

采用最優(yōu)化算法或啟發(fā)式算法進(jìn)行求解，得到所有決策變量Z_i，k的取值，其中i∈N，k∈H，所述最優(yōu)化算法包括分支定界法、割平面法；所述啟發(fā)式算法包括貪心算法、模擬退火算法、禁忌搜索、遺傳算法、蟻群算法、人工智能算法；

(7)描述模型輸出結(jié)果的現(xiàn)實(shí)意義：

決策變量Z_i，k的取值表示，如果Z_i，k＝1，i＝k，則在樞紐候選區(qū)域k建立樞紐，如果Z_i，k＝0，i＝k，則不在樞紐候選區(qū)域k建立樞紐，如果Z_i，k＝1，i≠k，則在樞紐區(qū)域k和區(qū)域i之間建立連接，如果Z_i，k＝0，i≠k，則不在樞紐區(qū)域k和區(qū)域i之間建立連接，其中i∈N，k∈H；

所述規(guī)劃模塊根據(jù)所述待運(yùn)輸貨物的信息規(guī)劃所述運(yùn)輸貨物的配送路線，具體包括：

獲取所述運(yùn)輸貨物的寄件地點(diǎn)以及收件地點(diǎn)；

根據(jù)所述寄件地點(diǎn)以及所述收件地點(diǎn)在所述樞紐區(qū)域選擇樞紐，得到起點(diǎn)樞紐以及終點(diǎn)樞紐；

根據(jù)所述起點(diǎn)樞紐以及所述終點(diǎn)樞紐規(guī)劃所述運(yùn)輸貨物的配送路線；

所述第一分配模塊包括：

第一分配單元，用于將各所述樞紐之間的運(yùn)輸任務(wù)分配給所述公共交通工具；

第二分配單元，用于將所述樞紐與所述快遞網(wǎng)點(diǎn)之間的運(yùn)輸任務(wù)分配給所述小型營(yíng)運(yùn)客車；

根據(jù)新接收的貨物起點(diǎn)和終點(diǎn)，得到對(duì)應(yīng)的起點(diǎn)快遞網(wǎng)點(diǎn)和終點(diǎn)快遞網(wǎng)點(diǎn)；

在所述起點(diǎn)快遞網(wǎng)點(diǎn)連接的若干樞紐中選擇一個(gè)為起點(diǎn)樞紐，在所述終點(diǎn)快遞網(wǎng)點(diǎn)連接的若干樞紐中選擇一個(gè)為終點(diǎn)樞紐；

如果所述起點(diǎn)樞紐和所述終點(diǎn)樞紐不同，則該貨物的配送路徑為：起點(diǎn)快遞網(wǎng)點(diǎn)—起點(diǎn)樞紐—終點(diǎn)樞紐—終點(diǎn)快遞網(wǎng)點(diǎn)；如果所述起點(diǎn)樞紐和所述終點(diǎn)樞紐相同，則該貨物的配送路徑為：起點(diǎn)快遞網(wǎng)點(diǎn)—起/終點(diǎn)樞紐—終點(diǎn)快遞網(wǎng)點(diǎn)。