[发明专利]一种多车型冷链车辆取货路径优化方法

权利要求书

1.一种多车型冷链车辆取货路径优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.在多车型冷链车辆取货路径问题中预设约束条件，预设两种类型冷链车辆：取货车辆和移动冷柜；取货车辆为小型冷链运输车，直接服务农产品产地客户点；移动冷柜为大型冷链运输车，接收取货车辆收集的货物并运送到冷藏库；

S2.获取所述农产品产地客户点的位置坐标、需求量、服务时间窗及服务时间的数据；

S3.基于步骤S2的数据，以取货车辆和移动冷柜的固定成本、运输成本及制冷成本之和最小化为目标构建多车型冷链车辆取货路径优化模型；

S4.基于遗传算法和变邻域搜索算法，设计变邻域-遗传混合算法求解多车型冷链车辆取货路径优化模型，得到车辆最优路径解。

2.根据权利要求1所述多车型冷链车辆取货路径优化方法，其特征在于，所述步骤1具体为：取货车辆从冷藏仓库出发，在给定的服务时间窗内满足客户点的需求；取货车辆具有容量限制，当到达容量限制后，取货车辆与移动冷柜进行货物交接；移动冷柜从冷藏仓库出发，选择取货车辆需要服务的客户点作为与取货车辆的会合点，在取货车辆服务途中承接取货车辆收取的货物，并将货物送回至冷藏仓库。

3.根据权利要求1所述多车型冷链车辆取货路径优化方法，其特征在于，步骤S3中，所述构建多车型冷链车辆取货路径优化模型具体包括：

定义符号系统：

设G＝(N，L)是一个农产品冷链运输网络，N＝N_C∪{0}表示网络节点的集合，其中N_C＝{1,2,...,n}表示n个客户点集合，{0，n+1}为冷藏仓库，移动冷柜和取货车辆之间的货物转移发生在客户点子集弧集L＝{(i,j)：i,j∈N,i≠j}，任意一条弧(i,j)∈L都对应一个行驶距离d_ij、行驶时间t_ij；主仓库中取货车辆和移动冷柜最大使用数分别为m^tv、m^md；K_tv＝{1,2,...,k^tv}表示从主仓库出发的取货车辆集合，取货车辆k^tv∈K_tv具有最大载重限制、固定使用成本、运输成本、制冷成本；K_md＝{1,2,...,k^md}表示从主仓库出发的移动冷柜集合，移动冷柜k^md∈K_md同样具有最大载重、固定使用成本、运输成本、制冷成本；且移动冷柜k^md∈K_md的最大载重大于取货车辆k^tv∈K_tv；每个客户点i∈N_C具有一定的取货需求u_i和服务时间窗[e_i,l_i]；移动冷柜和取货车辆在会合点进行货物转移并停留至货物转移结束后离开，货物转移时间τ确定且已知；

N节点集合

N_C客户点集合

发生货物转移的客户点集合，

K^md移动冷柜集合

K^tv取货车辆集合

i，j客户点，i，j∈N_C

k^tv取货车辆，k^tv∈K_tv

k^md移动冷柜，k^md∈K_md

p发生货物转移的客户点，

移动冷柜从节点i到节点j行驶每公里的运输成本，i，j∈N

取货车辆从节点i到节点j行驶每公里的运输成本，i，j∈N

d_ij节点i，j之间的距离，i，j∈N

移动冷柜从节点i到节点i的行驶时间，i，j∈N，

取货车辆从节点i到节点i的行驶时间，i，j∈N，

s₀取货车辆在客户点服务单位数量货物的时间

q_i需求点i∈N_C的需求量

s_i移动冷柜在需求点i∈N_C的服务时间s_i＝s₀*q_i

m^tv主仓库中取货车辆最大使用数

m^md主仓库中移动冷柜最大使用数

fd_md移动冷柜固定成本

fd_tv取货车辆固定成本

[e_i,l_i]客户点i的服务时间窗，i∈N_C

v^md移动冷柜速度

v^tv取货车辆速度

CD_md移动冷柜最大载重

CD_tv取货车辆最大载重

τ移动冷柜和取货车辆每次进行货物转移时所需时间

取货车辆单位时间制冷成本

移动冷柜单位时间制冷成本

取货车辆车门关闭时单位热负荷

移动冷柜车门关闭时单位热负荷

取货车辆移动冷柜车门开启时单位热负荷

移动冷柜车门开启时单位热负荷

M正无穷大的数

决策变量如下：

x_ij二元决策变量，x_ij＝1表示取货车辆经过弧(i,j)i，j∈N，否则为0

y_ij二元决策变量，y_ij＝1表示移动冷柜经过弧(i,j)i，j∈N，否则为0

p_i二元变量p_i＝1时表示在客户点i∈N_C发生了货物转移，否则为0

取货车辆到达客户点i∈N_C的时间

移动冷柜到达客户点i∈N_C的时间

取货车辆到达客户点i∈N_C的负载

移动冷柜到达客户点i∈N_C的负载

固定成本包括车辆和冷柜的日常维护、保养、折旧费及驾驶员的人工成本，与参与配送环节的使用数量成正比，与车辆的运输距离和运输时间均无关：

移动冷柜固定成本：

取货车辆固定成本：

运输成本指运输途中产生的能耗成本、保养成本，与车辆所行驶的里程数呈线性正相关：

移动冷柜运输成本：

取货车辆运输成本：

制冷成本包括两个部分：一是车辆行驶过程中，车门关闭状态下由于车厢内外温差引起的热传导而带来的能源消耗，产生制冷成本；二是取货车辆服务客户以及取货车辆与移动冷柜进行货物转移时，开启车门后外界空气和水汽侵入车内而产生的制冷成本；

取货车辆运输行驶过程中车门关闭时的制冷成本：

取货车辆到达需求点后，打开车门进行货物装卸服务以及在需求点与移动冷柜发生货物转移时的制冷成本：

移动冷柜行驶过程中车门关闭时的制冷成本：

移动冷柜与取货车辆在需求点发生货物转移时的制冷成本：

因此，总成本计算如下：

以总成本最小为目标建立多车型冷链车辆取货路径优化模型，具体模型如下：

S.t

x_ij,y_ij∈{0，1}i,j∈N,i≠j    (11)

p_i∈{0，1}i∈N_C     (12)

模型以取货车辆和移动冷柜的固定成本、运输成本、制冷成本之和最小化为目标；约束(1)确保每个需求点被取货车辆服务；约束(2)确保移动冷柜到达需求点进行货物转移；约束(3)和(4)确保取货车辆和移动冷柜到达需求点后也会从需求点离开；约束(5)和(6)确保从冷藏仓库出发的取货车辆和移动冷柜车辆数小于最大可用车辆数；约束(7)确保取货车辆在需求点服务时间窗内到达；约束(8)和(9)通过使取货车辆和移动冷柜离开会合点时间相等确保两车辆发生货物转移同步性；约束(10)确定了移动车辆的载重范围；约束(11)-(12)定义了二元决策变量。