[发明专利]一种面向快件非标准服务的多主体协同运输资源调度方法

权利要求书

1.一种面向快件非标准服务的多主体协同运输资源调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：获取多主体共享快件物流网络和客户任务；

S2：建立多主体协同运输方案模型；

S3：设定运输费用、运输时间和运输质量计算公式；

S4：建立多主体协同运输资源调度模型；

S5：配置用于求解多主体协同运输方案模型和多主体协同运输资源调度模型的三信息素蚁群-遗传混合算法，并生成相应的协同运输方案；

S6：对协同运输方案进行可视化展示；

所述多主体共享快件物流网络为SEN＝(SBN,STN)，其中SBN＝(P,V,E)为共享主干网络，STN＝(W,A,E’)为共享转运网络；

在共享主干网络SBN＝(P,V,E)中，P＝{p_i|i＝1,2,…,m}为快件物流商的集合，m为快件物流商的数量，p_i∈P表示第i个快件物流组织；S_i＝{s_ik|k＝1,2,…,l_i}为快件物流商p_i的运输服务方式集合，l_i为快件物流商p_i的运输服务方式数量；V＝{v_j|j＝1,2,…,n}为主干城市节点集合，v_j∈V为第j个主干城市节点，n为节点数量；为主干网络服务线路的集合，表示从主干节点v_j到v_j'采用快件物流商p_i的服务方式s_ik的运输服务线路；

在共享转运网络STN＝(W,A,E’)中，W＝{w_j|j＝1,2,…,n}为位于主干城市节点内部的共享转运中心集合，n为共享转运中心数量；A_j＝{a_ji|i＝1,2,…,m_j}为位于主干城市节点v_j内部的转运中心集合，a_ji表示快件物流商p_i的转运中心，m_j≤m为位于主干城市节点v_j内部的转运中心数量；E’＝{e'_i,j,e'_j,i|i∈[1,m],j∈[1,n]}为转运网络服务线路的集合，运输方式唯一，e'_i,j表示在节点v_j内部从快件物流商p_i的转运中心a_ji，到共享转运中心w_j的转运服务线路，e'_j,i表示在节点v_j从共享转运中心w_j，到快件物流商p_i的转运中心a_ji的转运服务线路；

所述多主体共享快件物流网络SEN还包括：从主干节点v_j到主干节点v_j'的距离d_j,j'；主干节点v_j内部发生转运时，从共享转运中心w_j到快件物流商p_i的转运中心a_ji的距离d_i,j；快件物流商p_i从主干节点v_j到v_j'采用运输服务方式s_ik的单位货物重量的单位距离价格在主干节点v_j内部，从快件物流商p_i的转运中心a_ji到共享转运中心w_j的单位货物重量的单位距离价格c_i,j；快件物流商p_i拥有的运输服务方式s_ik的速度u_i,k；在主干节点v_j内部，从快件物流商p_i的转运中心a_ji到共享转运中心w_j的中转速度u_i,j；快件物流商p_i从主干节点v_j到v_j'的运输服务方式s_ik的服务质量

所述客户任务ρ＝(b,e,w,C,T,Q)，其中，b和e分别为货物运输的起始节点和终止节点，w为货物重量，C为运输服务总价格的最大值，T为服务时间的最大值，Q为服务质量的最小值；

所述多主体协同运输方案为客户任务的起始节点到终止节点所经过的主干节点和转运节点、参与的快件物流商和使用的运输方式的序列，多主体协同运输方案包括主干运输线路和转运运输线路；

所述主干运输线路为其中，v_j∈V是任务路径的第j(j＝1,…,n_r)个节点，v₁代表客户任务的起始节点b，v_nr代表终止节点e，n_r是经过节点的数量，是节点v_j和节点v_j+1之间的服务线路；设定一个二元决策变量表示运输服务线路是否属于任务路径r，以及节点v_j和v_j’是否属于任务路径r；如果表示属于r，否则，表示不属于r；

所述转运运输线路r'_j为主干节点v_j内部的转运运输线路，r'_j＝{a_ji,e'_i,j,w_j,e'_j,i',a_ji’}，表示从快件物流商p_i的转运中心a_ji，经过共享转运中心w_j，到快件物流商p_i'的转运中心a_ji'；设定一个二元决策变量表示在节点v_j处是否从快件物流商p_i的转运中心a_ji经过共享转运中心w_j到快件物流商p_i’的转运中心a_ji'以及e'_i,j和e'_j,i是否属于任务路径；如果表示在节点v_j处发生了从快件物流商p_i的转运中心a_ji经过共享网点w_j到快件物流商p_i'的转运中心a_ji'的转运，否则，表示在节点v_j处未发生转运；

由于一个客户任务存在多条任务路径，设定R_ρ表示客户任务ρ的所有任务路径的集合，通过r,r'_j∈R_ρ确保任务路径的合法性；

所述步骤S3具体包括如下步骤：

S3.1：设定运输费用计算公式；运输费用计算公式如下：

其中，C₁(r)为主干网络任务路径r上所有运输线路总费用，计算公式如下：

C₂(r)为转运网络任务路径r'_j上的转换总费用，计算公式如下：

S3.2：设定运输时间计算公式；运输时间计算公式如下：

其中，T₁(r)为主干网络任务路径r上所有运输线路的时间和，计算公式如下：

T₂(r)为转运网络任务路径r'_j上的转换时间总和，计算公式如下：

S3.3：设定运输服务质量计算公式；运输服务质量计算公式如下：

所述步骤S4包括：

建立多主体协同运输资源调度模型，其目标函数为：

min C(r,r') (8)

min T(r,r') (9)

maxQ(r) (10)

其中，多主体协同运输资源调度模型的约束条件包括如下公式：

C(r,r′)≤C (11)

T(r,r′)≤T (12)

Q(r)≥Q (13)

在上面的形式化描述中，公式(8)-公式(10)为问题的优化目标，表示运输服务总费用最小、总时间最短和服务质量最高；公式(11)为费用约束，表示任务路径上货物运输的费用必须低于客户任务规定的费用；公式(12)为时间约束，表示任务路径上的货物运输必须在客户任务规定的时间内完成；公式(13)为服务质量约束，表示任务路径上的节点平均运输服务质量必须满足任务客户规定的服务质量；

所述步骤S5具体包括如下步骤：

S5.1：导入共享快件网络SEN和客户任务ρ；初始化遗传算法交叉概率p_c，变异概率p_m，种群个数P，进化代数K₁；初始化蚁群算法信息素影响因子α、先验影响因子β、最小信息挥发因子ρ、蚂蚁个数P，迭代次数K₂；

S5.2：生成初始染色体；

S5.3：利用遗传算法生成多个较优个体；

S5.4：更新路径先验矩阵、运输方式矩阵和快件物流组织先验矩阵；

S5.5：进行蚁群算法操作；

S5.6：输出历代最好解；

S5.7：所述三信息素蚁群-遗传混合算法结束。