[发明专利]基于模拟退火与分支切割优化的污染车辆调度方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于模拟退火与分支切割优化的污染车辆调度方法和系统，其中，方法包括：根据获取的配送参数建立运输模型，并根据载重参数和运输模型建立碳排放模型；利用模拟退火算法及分支切割算法对运输模型、碳排放模型以及各车辆预设的容量模型进行优化计算，得到每条配送路线信息；最后根据配送路线信息完成污染车辆调度的优化。本发明先建立相关的各个模型，再利用模拟退火算法来更快地获取整数解，使得到整数解的运算时间大幅度减少，提高了计算的效率；并构造了将模拟退火算法用于分支切割算法中最佳整数解的生成和对最优解的改进，提高了车辆调度的全局寻优能力，使得车辆调度安排能够最大限度的减少车辆二氧化碳的排放量。

技术领域

本发明涉及工程技术领域，涉及一种基于模拟退火与分支切割优化的污染车辆调度方法和系统，用于物流配送系统与交通运输系统中减少汽车尾气排放和降低环境污染的车辆调度规划。

背景技术

气候变化与温室效应问题已成为全球主要的威胁之一。二氧化碳、碳氧化物和硫化物等有毒气体是造成这些威胁的最大因素之一。目前许多公司正致力于从环境中减少这些气体的排放。近几十年来，低碳供应链的网络配送问题一直是研究者关注的焦点之一。低碳供应链管理近年来受到了企业和政府的密切关注。供应链是供应商、制造商、仓库和配送中心组成的网络，以使顾客获得最大利益。在供应链系统中最重要的部分是物料在不同中心之间的运输，如供应商到制造商、制造商到仓库和仓库到配送节点。

车辆调度问题(Vehicle Scheduling Problem,简称VSP)是交通运输领域等众多现实应用中的重要问题之一。目前二氧化碳的排放是研究人员关注的主要问题之一。污染车辆调度问题(Pollution Vehicle Scheduling Problem,简称PVSP)是车辆调度问题的扩展。该问题对保护环境，减少有害气体的排放起到至关重要的作用。

在物流运输技术中，大多数企业忽视了二氧化碳的排放及其对环境的影响。最近，许多公司和企业开始采用不同的技术来减少二氧化碳的排放量。距离是减少二氧化碳的主要因素之一，二氧化碳与汽车行驶的距离成比例。车辆调度问题是交通运输和供应链管理系统中的主要问题之一，车辆调度问题是一个组合优化中的整数规划问题。其问题是，从配送中心仓库运送货物给配送节点，目标是使总行驶距离最小化。在污染车辆调度问题中，还将考虑二氧化碳排放的最小化。

模拟退火算法(Simulated Annealing Algorithm)是由Metropolis等人在1953年提出的一种随机寻优算法，是一种基于概率的模仿固体退火原理的算法，可以在一个大的搜寻空间内找到最优解。其过程是从某一较高初始温度出发，随着温度的不断下降，结合其概率突跳的特性可以在解空间中随机寻找目标函数的全局最优解。模拟退火算法可以有效地避免陷入局部极小并且最终趋于全局最优，局部搜索能力强，运行时间较短。模拟退火算法已应用于许多工程技术领域，包括超大规模集成电路设计、神经网计算机、数据挖掘和图像处理等。但是模拟退火算法的全局搜索能力差，容易受参数的影响，不能保证一次收敛到最优值，一般需要多次尝试才能获得。

分支切割算法是一种把分支定界法与割平面法结合起来的算法。可以解决纯0-1整数规划问题，并应用于解决混合0-1整数规划问题和混合整数规划问题。该算法已经非常普遍地应用于具有成千上万变量的大规模工程问题以及其它复杂的问题。该算法综合了分支定界法与割平面法的优点，可以有效快速地找到最优解，算法的效率高。但是分支切割算法并不能有效解决所有具有大规模变量的整数规划问题，该算法依赖于稀疏系数矩阵，有一定的局限性。

综上所述，目前，PVSP是一种当今比较复杂且难解决的车辆调度问题，现有算法随着配送节点的不断增多，计算量将呈指数增长，导致计算效果差、耗时长。因此，缺乏一种能够合理安排运输车辆的路线，并提高运输车辆货物配送服务的效率，且减少碳排放从而进一步减少对环境污染的基于模拟退火与分支切割优化的污染车辆调度方法和系统。

发明内容