[发明专利]基于双层规划的中欧班列国内集运系统优化方法

权利要求书

1.一种基于双层规划的中欧班列国内集运系统优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、分析中欧班列国内集运系统的影响指标，运用主成分分析法确定中转站选址备选集；

S2、根据集运系统建设成本及能力，构建用于确定班列中转站位置及数量的上层模型；

S3、根据集运货主的运输成本，构建用于确定班列集运方案的下层模型；

S4、根据步骤S2和S3组合的双层规划模型，采用遗传算法进行反馈迭代求解；

S5、根据步骤S4的求解结果对中欧班列国内集运系统进行优化。

2.如权利要求1所述的基于双层规划的中欧班列国内集运系统优化方法，其特征在于，所述步骤S1对中欧班列国内集运系统进行分析处理具体为：基于货运量、腹地经济、交通便捷度、城市地位影响指标，运用主成分分析法，初步确定中转站选址备选集。

3.如权利要求1所述的基于双层规划的中欧班列国内集运系统优化方法，其特征在于，所述步骤S2根据集运系统建设成本及能力，构建用于确定班列中转站位置及数量的上层模型具体为：以集运系统投资建设成本及能力最优为优化目标，构建用于确定班列中转站位置及数量的上层模型。

4.如权利要求3所述的基于双层规划的中欧班列国内集运系统优化方法，其特征在于，所述上层模型具体表示为：

s.t.

F_j∈{0，1}，j＝1，2...b

其中，a表示货运起点，b表示中转站，Z_j表示第j地建设集装箱班列中转站的固定成本费用，Z_j(a_j)表示j地建设集装箱班列中转站的变动成本费用，d表示货主运输需求，a_j表示在j地建设的集装箱中转站的操作能力，F_j为0-1变量。

5.如权利要求1所述的基于双层规划的中欧班列国内集运系统优化方法，其特征在于，所述步骤S3根据集运货主的运输成本，构建用于确定班列集运方案的下层模型具体为：以货主的运输成本最小为优化目标，构建用于确定班列集运方案的下层模型。

6.如权利要求5所述的基于双层规划的中欧班列国内集运系统优化方法，其特征在于，所述下层模型具体表示为：

s.t.：

其中，Z表示下层总成本，c表示节点i与节点j之间运输方式m的单价，m表示运输方式，表示从节点i运到节点j采用运输方式m运输的集装箱量，q_j代表j港的操作能力，表示采用运输方式m将单位集装箱货物从节点i运到节点j的运输费用，CI_i表示中转站处理单位集装箱的操作费用，CP_j表示口岸站j处理单位集装箱的操作费用，表示节点i与节点j之间运输方式m的运输能力。

7.如权利要求1所述的基于双层规划的中欧班列国内集运系统优化方法，其特征在于，所述步骤S4根据步骤S2和S3组合的双层规划模型，采用遗传算法进行反馈迭代求解具体包括以下分步骤：

S41、设定每代种群中的个体总数NP和最大进化代数NG，针对选址问题特点，选用二进制编码生成上层模型的初始种群；

S42、下层模型染色体针对上层模型的初始种群生成，根据下层模型特点，染色体由节点之间的运量分配和选择的运输方式两部分组成；

S43、对个体适应度进行计算，选用轮盘赌法对个体进行选择，然后对个体进行交叉变异及适应度分析，根据每代中适应度变化动态调整交叉率P_c和变异率P_m，

其中，f_max表示群体中适应度的最大值，f_avg表示每代群体的平均适应度值，f′表示要交叉的个体中适应度较大的值，f表示要变异的个体的适应度值，k₁、k₂、k₃、k₄分别取[0，1]区间的数；

S44、将下层计算结果反馈回上层模型，继续进行迭代计算，直至符合设定迭代终止条件，求得相应解集。