[发明专利]基于多目标建模优化的危化品运输调度方法

说明书

技术领域

本发明属于车辆路径问题领域，尤其涉及一种基于多目标建模优化的危化品运输调度方法。

背景技术

随着中国社会主义市场经济的迅猛发展，用提高生产率从生产管理中挖取最大的经济效益的难度变得越来越大，随之而成的是物流业的迅速崛起，当代物流已经发展成为生产服务业中的骨干产业，构成了国民经济不可或缺的一部分。作为获取利润“第三源泉”的物流领域逐渐吸引广大企业的目光。再加上国家石油、石化、化工等产业的快速发展，相关危险化学品物流业从以往的国家管理机制逐渐地纳入市场，使得其商业气息越来越浓。据有关数据统计，目前我国石油化工业总产值达到五万三千亿元，品种高达四万两千多个，在这庞大的化工产品中超过80%都是危化品达到了14亿吨，其中95%以上都牵涉异地运输问题，强烈呼唤着国家需要建立强大的危化品物流体系。作为危险化学品物流运输优化调度中的关键一环，车辆路径问题（Vehicle Routing Problem，VRP）的研究受到了人们的广泛关注，各国学者对其理论和应用都进行了大量的研究，取得了许多研究成果，使VRP研究成为“最近半世纪运筹学领域最成功的研究之一”。

与普通货物相比，由于危化品具有易燃、易爆、有毒、有害和腐蚀性等特殊性质，随着危化品需求量的不断加大，使得危化品配送事故也不断增多，一旦危化品运输发生事故，对运输沿线的居民，动植物及环境会有很大的影响，直接危害生命、财产安全，后果非常严重。运输在我国道路上的大量危险品，俨然形成了一个流动的危险源，越来越严峻的道路运输安全形势让人们意识到，危化品道路运输已经不仅仅是一个经济问题，而已成为了一个不断增加、令人担忧的安全问题。据统计，我国危化品运输事故呈明显的上升趋势，社会各界已经对危化品运输的安全问题给予广泛的关注，并对危化品运输展开多层次、多角度的相关研究，许多国际组织和政府已经通过立法等相关措施来引导和保证危化品的安全运输。

危化品运输是国民经济发展一个不可以避免的环节。在企业的立场来说，经济效益是首要考虑的目标，对危化品物流运输优化调度以实现成本最优具有很大的研究价值；在国家政府看来，危化品的运输关系着国民的生命财产安全，有必要采取相关措施保证危化品的安全运输。因此，对危化品物流车辆路径问题进行进一步的研究具有重大的意义。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种基于多目标建模优化的危化品运输调度方法。该方法在一般货物运输优化调度的基础上，建立了包括了路径长度、超时罚款、车辆固定费用和风险的评价模型，并利用改进的遗传算法进行求解，实现对复杂优化问题进行求解。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

基于多目标建模优化的危化品运输调度方法，该方法包括如下步骤：

1）将路线长度、时间、固定费用和风险作为优化指标，分别对其进行建模：

a、路线长度模型：根据配送中心和客户的地理位置及其路径信息得到总的配送距离；

b、时间模型：由超时惩罚来实现；

c、车辆固定费用模型：对所有出动车辆的人力成本和设备养护费求和；

d、风险模型：风险大小着重于概率和损失的计算，一旦事故发生，则从配送中心另派一辆车进行紧急救援，完成配送任务；

2）建立评价函数模型，分别对路线长度、时间、车辆固定费用、风险四个目标进行标幺化和加权处理，得到总的评价函数；

3）确定用遗传算法求解模型，包括步骤4）至步骤7）；

4）参数编码：采用自然数编码，用矢量（i₁,i₂,…,i_n）表示客户基因序列，将染色体表示为：（0,i₁,i₂,…,i_s,i₁,i₂,…,i_t,0,…,0,i₁,i₂,…,i_k,0）表示车辆从配送中心0出发，第一辆车从配送中心出发执行i₁,i₂,…,i_s路径并返回配送中心，形成路径1，然后第二辆车从配送中心出发执行i₁,i₂,…,i_t路径并返回配送中心，形成路径2，如此反复直到所有客户都被访问；

5）生成初始种群：采用递归调用，快速产生具有1000个染色体的初始种群；