[发明专利]一种城市地下物流系统的最优化建构方法

说明书

技术领域

本发明涉及地下空间开发与应用及交通运输工程领域，尤其涉及一种城市地下物流系统的最优化建构方法，包括地下物流系统的选址与路径优化两个方面。

背景技术

城市人口的增多和城市商业的发展带动了城市车辆数量的增长，由此造成世界范围内的大城市都遭到了交通拥堵情况，因此引发的交通事故发生次数增加、噪声和环境污染、能源浪费等问题，已经严重影响了居住在城市中的人民的生活品质和威胁了生活环境的安全，迫切需要有一种有效的措施来改善这一现状。然而，交通问题普遍带有复杂性和持续性，大部分大型城市未能突破“交通拥堵——改建/扩建新路——车辆增加——再度拥堵”的恶性循环，所以单纯靠改建、扩建道路，很难满足未来交通快速增长的需求，解决现在面临的交通拥堵难题。

导致城市交通拥堵的主要原因是交通需求激增所带来的地面道路上车辆、车次数量巨增，其中部分是货物物流的需求增长。虽然货运车辆的总体数量不多，但由于其本身体积较大、载重时行车缓慢，因此车流中有货运车时，会打打降低道路的通行能力。大量实践证明，仅通过增加地面交通设施来满足不断增长的交通需求，既不科学也不现实，地面道路不可能无限制地增加。因此“统筹规划地上地下空间开发”势在必行，“地下物流系统”正受到越来越多发达国家的重视。

地下物流系统(Underground Logistics System——ULS)是指城市内部及城市间通过类似地铁的地下管道或隧道运输货物的运输和供应系统。它不占用地面道路，减轻了地面道路的交通压力，从而缓解城市交通拥堵；它采用清洁动力，有效减轻城市污染；它不受外界条件干扰，运输更加可靠、高效。地下物流系统不占用地面道路，能缓解城市交通的同时减轻城市污染，在解决城市交通拥堵问题上具有巨大潜力。地下物流系统是城市地下空间资源利用的一种有效形式，也是未来建设地下城市实现的最终目标之一。并且，地下物流系统作为一种符合可持续发展要求的大型交通运输系统，在未来物流、交通运输和经济发展中将扮演重要角色。

发明内容

为了缓解城市交通拥堵现象，本发明提供了地下物流系统选址与路径优化的方法，从而可以减少城市地面货运车数量，保证城市地面交通的畅通，具体技术方案如下：

一种城市地下物流系统的最优化建构方法，该方法包括地下物流节点的选取a和路径的规划b；其中物流节点选取的步骤为：

(a1)获取物流园区的数量P和各个物流节点的数量Q'。

(a2)获取二级节点之间的货运量以及每个二级节点的服务半径r。

(a3)通过运用集合覆盖法确定二级节点的个数，用M表示二级节点的集合，各个二级节点为{M₁,M₂,...,M_i,...,M_m}。

(a4)从上述m个二级节点中选取n个作为一级节点，构成一级节点的集合为N，其中各一级节点为{N₁,N₂,...,N_j,...,N_n}。满足以下约束条件：

Q＝{1,2,...,q}表示所有节点的集合,TPI_k表示集合Q中的节点k的服务区域的交通拥堵指数；q_k表示节点k货运量。D_k表示货运上限量。(x_i,y_i)表示二级节点M_i的坐标，(x_j,y_j)表示一级节点N_j的坐标；

C_ij表示二级节点M_i被一级节点N_j的覆盖率；

(a5)在基于以上条件下，建立第一规划目标min(n)和第二规划目标式中表示第j个一级节点转运率。从而确定一级节点的位置。

路径的规划的步骤为：

(b1)根据建立的一级节点按照最近距离进行聚类，确定一级节点N_j覆盖的二级节点M_jr,r∈(1,2,...,R)，R为一级节点N_j覆盖的二级节点的个数。

(b2)计算各个二级节点M_jr到一级节点N_j之间的路径长度l_jr；

(b3)计算各个二级节点M_jr到一级节点N_j之间的运输货物总量w_jr；