集成调度中心选址的危险品运输路径问题研究

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  摘要:本文提出一类集成调度中心选址的危险品运输路径优化模型,以调度中心的建设费用和运输成本最小为目标,从备选调度中心中选择最佳位置,安排车辆从调度中心出发,访问所有客户点,并返回出发地点。最后,通过Cplex求解一个算例,验证模型的有效性。
  关键词:危险品运输;调度中心选址
  近年以来,危险品运输路径问题引起了国内外学者的广泛关注,一方面部分学者多维视角评价危险品路径的好坏,另一方面部分学者根据需求分布和道路条件进行危险品路径设计,现有研究较少涉及调度中心的位置对危险品运输线路设计的影响。在现实中,不同调度中心的选址如何影响运输成本,其布局规模和位置也受限于投入预算。因此,亟待揭示需求分布、调度中心选址和运输路径如何影响危险品运输系统的规划和管理。综上所述,本文研究一类集成调度中心选址的危险品运输路径优化模型,根据客户的需求分布,选择最佳调度中心的位置和数量,确定若干条运输路径。最后,通过一个算例验证该模型的有效性。
  一、问题描述和数学模型
  一家危险品运输公司在某区域服务若干个客户,根据每个客户的危险品需求量,拟设计多条路线,安排每辆车从调度中心出发,在按顺序访问一定数量客户后,返回出发点。显然地,调度中心的不同位置对运输成本有影响,综合考虑其位置、建设费用,如何揭示調度中心的位置和线路设计之间耦合关系,设计最佳的危险品运输系统。综上所述,构建该问题的优化模型,具体如下:
  式(1)表示追求极小化车辆运输成本和调度中心的建设费用两个目标。式(2)-(10)约束条件,其中:式(2)表示建设费用满足预算关系;式(3)和(4)确保至少一个调度中心被选中以及每辆车的起点是调度中心;式(5)表示每个客户被车辆访问;式(6)和(7)表示车辆与客户的网络流关系;式(8)表示避免子回路约束;式(9)和(10)表示每辆车的最大载重和行驶里程约束。
  二、算例分析
  以某危险品运输网络为例,如图1所示,涉及5个候选调度中心(D1-D5)和16个需求点(cl-C16),涉及调度中心的建设费用、客户端的需求量已知,如何确定最佳调度中心,并计算若干条车辆的危险品运输路径,追求总费用最少。
  研发基于Cplex的求解调度平台,计算结果的车辆路线如表1所示,从中可知:(1)D2、D3和C4被选中,D1和D5未选中,总建设经费为7.8万。(2)将全部客户点分配给3辆车,路径信息如表1所示,它们的里程分别为39km、30km、29km,总运营费用为548.8元。
  三、结语
  本文研究调度中心的选址对危险品运输线路设计的影响,根据客户的需求分布,考虑调度中心的建设成本、预算、建设数量以及路径的长度、容量限制等现实约束,寻求它们之间最佳资源配置耦合关系,对危险品运输系统科学规划与管理具有重要的意义。
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