帶碳費(fèi)約束的同時(shí)取送車輛路徑問(wèn)題研究

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1、帶碳費(fèi)約束的同時(shí)取送車輛路徑問(wèn)題研究摘要在基本車輛路徑問(wèn)題基礎(chǔ)上增加“同時(shí)取送”、“時(shí)間窗”與“碳費(fèi)”三個(gè)約束條件,發(fā)展為帶碳費(fèi)約束的有軟時(shí)間窗同時(shí)取送車輛路徑問(wèn)題.建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)了以O(shè)r-opt為鄰域結(jié)構(gòu)、增加碳費(fèi)懲罰機(jī)制的禁忌搜索算法對(duì)模型求解.通過(guò)與相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行比較,顯示了禁忌搜索算法搜索速度和尋優(yōu)能力的優(yōu)越性.物流企業(yè)若能采用以較好算法開(kāi)發(fā)的車輛調(diào)度軟件,將能削減其碳費(fèi),提升自身經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.關(guān)鍵詞車輛路徑問(wèn)題;同時(shí)取送貨;軟時(shí)窗;碳費(fèi);禁忌搜索中圖分類號(hào)TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)100

2、0-2537(2015)03-0069-005在物流配送活動(dòng)中,同時(shí)取送貨現(xiàn)象廣泛存在,如快遞業(yè),既要將快件、包裹送給客戶,又要從客戶處帶回需要寄出的快件或包裹;啤酒行業(yè),銷售商需要用車輛將啤酒產(chǎn)品送到客戶處,可能同時(shí)又需要回收空瓶等等.另一方面,大量車輛行駛在路上,汽車尾氣排放過(guò)多,已成為全球空氣污染加重、特別是諸多地方霧霾彌漫的重要原因.一般而言,在車輛排量既定、路況相似的情況下,運(yùn)輸距離是影響油耗的最主要因素,而油耗是決定車輛碳排放量的關(guān)鍵因素,因此,本文將車輛運(yùn)輸距離轉(zhuǎn)化為碳排放量,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為碳費(fèi).在安排車輛

3、行駛線路時(shí),同時(shí)考慮碳費(fèi),以兼顧配送成本最小化和減少環(huán)境破壞,具有理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義.對(duì)有碳排放約束的物流業(yè)發(fā)展規(guī)劃,國(guó)外研究較多,最近的如文獻(xiàn)[1?5],而國(guó)內(nèi)研究較少,但也有個(gè)別研究成果,如文獻(xiàn)[6?8].1帶碳排放約束的有軟時(shí)窗同時(shí)取送車輛路徑問(wèn)題描述與數(shù)學(xué)模型車輛路徑問(wèn)題(VehicleRoutingProblem,VRP)是1959年由Dantzig和Ramser提出的[9],本文研究帶碳費(fèi)的有軟時(shí)窗同時(shí)取送車輛路徑問(wèn)題(TheSimultaneousPick-upandDeliveryVRPwithSof

4、tTimeWindowsandCarbonEmissionsFee,SPDVRPSTWCEF)是基本車輛路徑問(wèn)題的擴(kuò)展.SPDVRPSTWCEF是指車輛從配送中心出發(fā),訪問(wèn)客戶.客戶位置已知、車輛對(duì)客戶的送貨量和取貨量都已知、客戶所希望的服務(wù)時(shí)間窗口已知;車輛沿途一邊送貨一邊取貨,完成任務(wù)后,各車輛把取回的貨物送回配送中心;根據(jù)車輛在運(yùn)輸中產(chǎn)生的碳排放量對(duì)其征收一定的碳費(fèi),以促使承運(yùn)人減少配送活動(dòng)中的碳排放.車輛在訪問(wèn)各客戶時(shí),允許其到達(dá)客戶開(kāi)始服務(wù)的時(shí)間不在客戶所要求的時(shí)間窗口內(nèi),但必須給予相應(yīng)懲罰;完成任務(wù)后,車

5、輛返回車場(chǎng).問(wèn)題是如何給每輛車確定其行駛路線,使得在滿足裝載量和行駛距離限制的條件下,以最少車輛數(shù)、最短行駛距離,最小服務(wù)時(shí)間偏離,以及最少碳費(fèi)完成規(guī)定的貨物取送業(yè)務(wù).目前,關(guān)于SPDVRPSTWCEF的公開(kāi)文獻(xiàn)還不多見(jiàn),文獻(xiàn)[10]研究考慮C02減排因素的同時(shí)取送貨車輛路徑問(wèn)題,采用Xpress-MP軟件對(duì)案例的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解.其他的文獻(xiàn),如[11?13],在研究同時(shí)取送貨問(wèn)題時(shí),都沒(méi)有涉及碳費(fèi).對(duì)SPDVRPSTWCEF研究成果的應(yīng)用,將極大地提高物流效率和效益,并將促進(jìn)物流運(yùn)輸配送優(yōu)化信息技術(shù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,

6、促進(jìn)我國(guó)低碳物流和整個(gè)社會(huì)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展.SPDVRPSTWCEF可以描述為:有1個(gè)車場(chǎng)(編號(hào)為0),擁有容量為Q的車輛若干輛,負(fù)責(zé)對(duì)n個(gè)客戶(編號(hào)為1,2-,n)進(jìn)行同時(shí)取送貨物工作,客戶i的貨物需求為di,且di

7、示客戶i和客戶j的直接距離,假設(shè)距離矩陣對(duì)稱,即dij=dji;di表示送迖給客戶i的貨物量(從發(fā)車場(chǎng)發(fā)出);qi表示車輛離開(kāi)客戶i時(shí)的載重量;Qk表示車輛k離開(kāi)車場(chǎng)時(shí)載重量;ai表示客戶i的最早服務(wù)時(shí)間窗,bi表示客戶i的最晚服務(wù)時(shí)間窗;pi表示車輛到達(dá)時(shí)間違返最早時(shí)間窗時(shí)的懲罰系數(shù),p2表示車輛到迗時(shí)間違返最晚時(shí)間窗時(shí)的懲罰系數(shù);pO表示碳費(fèi)率;si表示車輛在客戶i的服務(wù)時(shí)間;ti表示車輛到迗客戶i的時(shí)間;(:表示客戶單位距離配送成本,客戶i的貨物由車輛k配送到則yik=l,否則yik=O;車輛k從客戶i行駛到客

8、戶j則yijk=l,否則yijk=O;如果客戶i和客戶j在同一路線且客戶j恰好在客戶i之后服務(wù),則車輛到迗客戶j的時(shí)間為:tj=ti+si+tij;D表示車輛行駛總距離.根據(jù)問(wèn)題描述,建立SPDVRPSTWCEF數(shù)學(xué)模型如下:模型中,式(1)表示第一優(yōu)化目標(biāo),即最小化車輛數(shù);式(2)表示第二優(yōu)化目標(biāo),即車輛行駛總費(fèi)用最小(包括距離費(fèi)用、碳排放懲

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