[發明專利]一種貨物多式聯運的路徑規劃方法

有效

• 申請號: 202110456771.1
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN112987757B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 佟路;范源杰;曹先彬;杜文博;朱熙
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 陳磊;張楨

1.一種貨物多式聯運的路徑規劃方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：采集各運輸方式下的路網數據，根據路網數據建立各運輸方式下運輸網絡中各節點的連通信息，根據連通信息連接不同運輸方式的運輸網絡，得到模式-空間多式聯運網絡；

S2：根據路網數據中的路段等級信息，確定各路段的運輸成本、道路限界和最大載重；

S3：采集超限超重貨物運輸任務數據，從中提取貨物運輸起點、貨物運輸終點、貨物尺寸和貨物質量；

S4：構建超限超重貨物多式聯運規劃模型，包括路網改造方案和貨物運輸方案，目標函數為各超限超重貨物運輸任務的多式聯運成本與路網改造成本之和最小，約束條件包括路段載重約束、路段限界約束、節點處貨物流量平衡約束和路網改造約束；

S5：利用遺傳算法的染色體編碼方式，對超限超重貨物多式聯運規劃模型中的路網改造方案進行編碼；

S6：生成初始種群；

S7：對當前種群中的每個個體進行解碼，生成路網改造后的模式-空間多式聯運網絡的鏈路集合；

S8：由滿足約束條件的鏈路所組成的模式-空間多式聯運網絡中，基于算法，生成當前種群中每個個體代表的路網改造方案下運輸任務的最佳路徑；

S9：以超限超重貨物多式聯運規劃模型中目標函數的倒數為適應度函數，求解當前種群中每個個體的適應度；

S10：根據當前種群中每個個體的適應度，計算每個個體的選擇累計概率，依據每個個體的選擇累計概率，對當前種群中的個體進行輪盤賭選擇，被選中的個體保留，未被選中的個體則用重新生成的一個個體代替；

S11：對當前種群中的個體進行單點交叉和單點變異操作，生成子代種群；

S12：重復步驟S7~步驟S11，直至連續若干代的路網改造方案相同或迭代至最大迭代次數，得到最佳路網改造方案；

S13：輸出最佳路網改造方案下運輸任務的最佳路徑；

其中，步驟S1中，根據路網數據建立各運輸方式下運輸網絡中各節點的連通信息，具體包括：

若節點與節點在運輸方式上是連通的，則利用表示節點與節點之間的運輸成本；其中，且，表示運輸網絡中節點的集合；，表示運輸網絡中運輸方式的集合；

若節點與節點在運輸方式上是不連通的，則節點與節點之間的運輸成本為；

若各運輸方式上都存在同一節點，則利用表示節點上從運輸方式轉換為運輸方式的換裝成本；其中，；

若各運輸方式上不存在同一節點，則節點上從運輸方式轉換為運輸方式的換裝成本為；

步驟S4，構建超限超重貨物多式聯運規劃模型，包括路網改造方案和貨物運輸方案，目標函數為各超限超重貨物運輸任務的多式聯運成本與路網改造成本之和最小，約束條件包括路段載重約束、路段限界約束、節點處貨物流量平衡約束和路網改造約束，具體包括：

目標區域總共有個超限超重貨物運輸任務，第個運輸任務的貨物運輸起點和終點為，貨物尺寸為，貨物質量為，；

對每個超限超重貨物運輸任務的運輸路徑進行規劃，運輸路徑的道路限界大于貨物尺寸，運輸路徑的最大載重大于貨物質量；

決策變量：

(1)

(2)

其中，表示第個運輸任務的貨物是否通過模式-空間多式聯運網絡上表示的鏈路的運輸路徑決策變量，表示是否在節點與節點間新建運輸方式的鏈路的路網改造決策變量；

目標函數：

(3)

其中，表示目標函數，表示模式-空間多式聯運網絡中的鏈路集合，表示模式-空間多式聯運網絡中待建鏈路集合，表示貨物通過模式-空間多式聯運網絡中表示的鏈路的成本，表示在節點與節點間新建運輸方式的鏈路的成本；表示第個運輸任務多式聯運的成本，表示路網改造成本；

約束條件：

路段限界約束

(4)

路段載重約束

(5)

節點處貨物流量平衡約束

(6)

路網改造約束

(7)

決策變量

(8)

決策變量

(9)

其中，表示第個運輸任務的貨物采用運輸方式從節點到節點的決策變量；表示第個運輸任務的貨物從節點到節點，運輸方式從轉為的決策變量；表示在節點與節點間用運輸方式運輸時的路段限界；表示在節點與節點間用運輸方式運輸時的路段載重；表示模式-空間多式聯運網絡中虛擬節點的集合。