[发明专利]一种基于0-1规划和prim算法的地下物流系统网络规划方法

摘要

一种基于0‑1规划和prim算法的地下物流系统网络规划方法，包括以下步骤：一、二级节点及附属区域点的选取、prim算法构造一级节点和二级节点及其附属点路线和选择建设的隧道及轨道规格，并安排运输车型及车次，完成物流系统网络规划输出结果；本发明在满足服务范围、保证地面货运量收发和缓解交通拥堵程度等不同条件的基础上得到各级节点的目标规划表达式，并结合拥堵指数的高低和区域点分布均匀的原则，在保证交通拥堵区域全覆盖的要求下进行了调整。在建立轨道连接时采用prim算法，保证了总路线最短，成本最低。降低了交通拥堵，简化了求解过程，为地下物流系统网络构建提供了一整套方法，并可根据各目标地区货运分布特点进行推广。

主权项

1.一种基于0‑1规划和prim算法的地下物流系统网络规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：一级节点选取，根据规划地区交通拥堵指数和一级节点处理货运量上限t1，设置一级节点的数量n1；t1由地下运输车辆的运量及一级节点从地面收发货物总量上限S1计算得出；根据现状全天OD数据得到该目标地区区域点数Z；各区域点全天共配送至物流园区的货运总量T吨，进而n1＝T/t1，再根据各区域点拥堵指数的高低和区域点分布均匀，以及保证交通拥堵区域全覆盖的原则下，设置和调整一级节点为N1、N2…NK；步骤二：根据步骤一和约束条件，并结合0‑1规划的方法选取一级节点的附属区域点；附属区域点的货物通过地面转运至相应一级节点后，再通过管道运输至物流园区；记cj是一级节点j的地面收发货运量，wi是除一级节点外各区域地面收发货运量，p(xi,yi)和p(xj,yj)为区域点位置坐标，D1为一级节点地面转运半径，设置约束条件如下：[(xj‑xi)2+(yj‑yi)2]1/2≤D1,i＝1…Z‑K,j＝1…Kcj+biwi≤S1按照目标规划地区交通拥堵指数高低，依次带入各节点转运量值，并根据上述约束条件构造的算法，得出各一级节点N1，N2…NK的附属区域点，其总数为n3；步骤三：二级节点选取，各二级节点及附属区域点货物需转运至相应一级节点后，再通过管道运输至物流园区，根据配送至物流园区货运总量T及二级节点处理货物上限t2，设置二级节点个数n2，其中n2＝(T‑K*S1)/t2；再根据各区域点拥堵指数的高低和区域点分布均匀，以及保证交通拥堵区域全覆盖的原则，去除拥堵指数少于4的区域点，设置和调整二级节点为N′1，N′2…N′F；步骤四：根据步骤三和约束条件，并结合0‑1规划选取二级节点的附属区域点，附属区域点货物通过地面转运至相应二级节点后，再通过管道运输至物流园区，记c′j是二级节点j的地面收发货运量，w′i是除一、二级节点及一级节点附属区外各区域点的收发货运量，p(xi,yi)和p(xj,yj)为区域点位置坐标，D2为二级节点的转运半径，并设置约束条件如下：[(xj‑xi)2+(yj‑yi)2]1/2≤D2,i＝Z‑N‑F‑n3,j＝1…Fc′j+biw′i≤S2按照目标规划地区交通拥堵指数高低，依次带入各节点转运量值，并根据上述约束条件构造的算法，得出各二级节点N′1，N′2…N′F的附属区域点，其总数为n4；步骤五：采用prim算法构造最小生成树，构建一级节点的路线规划；首先构造连通赋权图G＝(V,E,W)，其中V为一级节点集{N₁，N₂…N_K}，E是以上述连线为元素的边集{L₁，L₂…L_m}，W表示节点间的距离；设置两个集合P和Q，其中P用于存放G的最小生成树的节点，集合Q存放G的最小生成树中的边；令集合P的初值为点集中任意一点P＝{v_i}，集合Q的初值为步骤六：从所有节点满足p＝P,v＝V‑P的边中，选取最小权值的边pv，将点v放入集合P中，将pv边放入集合Q中，如此不断地重复，直到P＝V时，最小生成树构造完毕，这时集合Q中包含了最小生成树所有的边；连接所有的边并调整后，即得到所有一级节点的轨道连接；步骤七：在各一级区内，将所有附属二级节点及一级节点带入，并根据步骤六中prim算法构造最小生成树轨道连接，以此类推，构造所有一级节点区域的轨道连接，完成所有二级节点与一级节点的轨道连接；步骤八：分别计算各节点连接轨道的双向货物流量t3,t4，t3,t4分别代表流向物流园区和流出物流园区的货物流量，并根据双向流量中较大的选择建设的隧道及轨道规格，安排运输车型及车次，完成物流系统网络规划；步骤九：输出结果。