[发明专利]一种基于路径规划的城市众包配送任务优化调度方法

权利要求书

1.一种基于路径规划的城市众包配送任务优化调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：构建众包配送网络图；

步骤2：获取众包骑手和众包配送任务信息；

步骤3：构建基于路径规划的众包配送任务优化调度模型；

步骤4：基于贪心策略对初始众包任务调度方案进行求解；

步骤5：基于变邻域搜索对众包配送任务进行优化调度；

所述步骤1，构建众包配送网络图具体如下：

众包配送网络图可表示为图G＝(V,E)，其中，V＝V_S∪V_C为节点集合，每个节点表示一个商家或客户，V_S＝{1,2,…,n_s}为商家的集合，V_C＝{n_s+1,n_s+2,…,n_c}为客户的集合，n_s和n_c分别为商家和客户的数量；E＝{(i,j)|i,j∈V}为边的集合，对于每条边(i,j)∈E，d_ij表示节点i与节点j之间的距离，d_ij＝d_ji，d_ii＝0；

所述步骤2，获取众包骑手和众包配送任务信息具体如下：

众包骑手表示为集合K＝{1,2,…,n_k}，n_k为众包骑手的数量，对于每个骑手k∈K，Q_k表示骑手k的最大载重量，v_k表示骑手k的平均行驶速度，d′_ki表示骑手k从所在位置到节点i∈V的距离；

众包配送任务表示为集合T＝{1,2,…,n_t}，n_t为配送任务的数量，每个配送任务t∈T表示为一个六元组：(s_t,c_t,b_t,f_t,e_t,w_t)，其中，s_t∈V_S表示任务t的取货商家，c_t∈V_C表示任务t的送货客户，b_t表示任务t的最早开始时间，即从商家s_t的最早开始取货时间，f_t表示任务t的最晚开始时间，即从商家s_t的最晚开始取货时间，e_t表示任务t的最晚结束时间，即货物送到客户c_t的最晚结束时间，w_t表示任务t的货物重量，每个配送任务的货物重量都不超过任意骑手的最大载重，即w_t≤min{Q_k|k∈K}；

对于每个节点i∈V，令s_i表示在节点i每个任务的平均服务时间，如果i∈V_S，s_i表示骑手在商家i的平均取货时间，如果i∈V_C，s_i表示骑手在客户i的平均送货时间，任务的平均服务时间根据历史数据采用数理统计的方法进行计算；

所述步骤3，构建基于路径规划的众包配送任务优化调度模型具体如下：

建立任务配送方案：一个任务分配方案表示为一个从众包配送任务集合T到众包骑手集合K的映射函数a:T→K∪{0}，对于任务t∈T，如果a(t)＝k∈K，表示将任务t分配给骑手k来配送，如果a(t)＝0，表示任务t没有被分配；令T_a(k)＝{t∈T|a(t)＝k,k∈K}表示分配给骑手k的任务集合，如果表示没有给骑手k分配配送任务；令T_a表示所有被分配的任务集合，则T_a＝∪_k∈KT_a(k)；从集合T到集合K存在许多分配方案，令Ω(T,K)表示从T到K的所有任务分配方案的集合；

定义任务序列和配送路径：a表示为一个任务分配方案，a∈Ω(T,K)，分配给骑手k的任务集合表示为T_a(k)的一个任务序列为多重集的一个全排列，表示为：p_ak＝p_ak(1),p_ak(2),…,p_ak(2|T_a(k)|)，其中，p_ak(l)为任务序列p_ak中第l个位置所对应的任务，l＝1,2,…,2|T_a(k)|；

a∈Ω(T,K)表示为一个任务分配方案，T_a(k)表示为分配给骑手k的任务集合，p_ak∈P_a(k)表示为一个任务序列，则p_ak的配送路径为一条从骑手k的所在位置出发依次经过p_ak中的每个任务所对的商家或客户节点的序列，表示为v_ak＝v_ak(0),v_ak(1),…,v_ak(2|T_a(k)|)，其中，v_ak(0)＝k，表示骑手k所在的位置，v_ak(l)表示P_a(k)中的第l个任务所对应的节点，l＝1,2,…,2|T_a(k)|，由于任务序列中的每个任务出现两次--取货和送货，我们规定排在前面的任务所对应的节点为商家节点，排在后面的任务所对应的节点为客户节点；

配送距离函数表示为其中，p_ak∈P_a(k)为一个任务序列，v_ak为所对应的配送路径，表示从骑手k到第一个节点v_ak(1)的距离，k＝v_ak(0)，表示v_ak中相邻两个节点之间的距离之和，如果两个相邻节点为同一个节点，则其距离为0；

设置时间约束和负载约束：时间约束函数表示为H(p_ak,t)∈{true,false}，其中，t∈T_a(k)表示为一个任务，p_ak∈P_a(k)表示为一个任务序列，如果任务t按照p_ak中所对应的配送路径v_ak配送货物满足商家的最晚取货时间和客户的最晚送货时间约束，则H(p_ak,t)＝true，否则，H(p_ak,t)＝false；

负载约束函数表示为Q(p_ak)∈{true,false}，其中，p_ak∈P_a(k)为一个任务序列，如果骑手k按照任务序列p_ak所对应的配送路径v_ak配送货物能够满足其最大载重约束，则Q(p_ak)＝true，否则Q(p_ak)＝false；

定义基于路径规划的众包配送任务优化调度模型为：

max∑_k∈K|T_a(k)| (1)

min∑_k∈Kd(p_ak) (2)

s.t.

Q(p_ak)＝true p_ak∈P_a(k) (3)

H(p_ak)＝true p_ak∈P_a(k) (4)

p_ak∈P_a(k) a∈Ω(T,K),k∈K (5)

a∈Ω(T,K) (6)。