[发明专利]一种处理快递新增取件需求的车辆自治调度方法

权利要求书

1.一种处理快递新增取件需求的车辆自治调度方法，其特征在于以下步骤：

步骤1 配送车辆接收新增取件需求：

客户的新增取件需求首先提交到配送中心，然后由配送中心将其发送到该新增取件需求附近的车辆；

设在时刻τ，客户提交新增取件需求u，要求的上门取件服务时间窗为(ET_u，LT_u)，ET_u为u的最早允许的开始服务时间，LT_u为u的最晚允许的开始服务时间，t_ru表示在时刻τ，任意车辆k_r到新增取件需求u所在位置的车辆行驶时间，则可以接收到新增取件需求u的车辆集合K_u为：

K_u＝{k_r|t_ru≤LT_u-τ}

步骤2 新增取件需求插入可行性验证：

配送车辆接收到新增取件需求后，首先进行插入可行性验证，计算是否可将新增取件需求插入到本线路中，进一步，包括如下步骤：

设有一条客户点数目为n的路线，车辆从配送中心出发，最后回到配送中心；i、j为这条路线上两个相邻的静态客户点，ET_j为j的最早允许的开始服务时间，bt_i为车辆在客户点i的开始服务时间，s_i为车辆在客户点i处的服务时间，t_ij为从客户点i到客户点j的车辆行驶时间，bt_j为车辆在客户点j的开始服务时间，bt′_j表示将新增取件需求u插入到客户点i与j后，车辆在客户点j处新的开始服务时间，定义变量PF_j来反映待插入位置之后的客户点在插入前后开始服务时间的增加量，PF_j计算方法如下：

bt_j＝max{ET_j，bt_i+s_i+t_ij}

bt′_j＝max{ET_j，bt_u+s_u+t_uj}

PF_j＝bt′_j-bt_j

1≤j≤n+1

2-1：更新当前车辆所在位置、尚未服务的需求信息及新增的取件需求信息；

2-2：选择待验新增取件需求；统计已经接收到的新增取件需求的最早开始服务时间，依次选择其中允许开始服务时间最早的作为待验证的新增取件需求u；

2-3：确定可行插入位置；判断u是否可插入到线路中任意客户点i与j之间；进一步包括如下步骤：

2-3-1：判断u插入到点i与j之间后，u自身的时间窗是否满足：

bt_u≤LT_u

2-3-2：判断u插入到点i与j之间后，后续客户的时间窗要求是否满足：

bt_l+PF_l≤LT_l，j≤l≤n

2-3-3：若满足以上两个条件，计算将u插入到可行位置的插入成本Cost，若不满足，令Cost等于一个极大值M，α+β＝1，α，β，γ为不小于0的常数；

Cost＝α·(d_iu+d_uj-d_ij)+β·(bt′_j-bt_j)-γd_ou

其中，d_ij为从客户点i到客户点j的距离；

2-4：确定最佳插入位置：

选择Cost最小的可行位置作为最佳插入位置；

步骤3 建立多车协调自治决策模型，选出最佳取件车辆：

3-1：多车协调自治决策模型建立过程如下：

根据车辆当前信息，统计车辆的已有任务数量、剩余装载空间、增加的距离、后续客户点延误时间增加值及总工作时间，建立决策函数如下：

其中表示将C_T归一化处理，设C_T＝{C_T1，C_T2，…，C_Tn}，C_T中任意元素C_Tr的归一化处理方法如下：

其中ω_T表示在决策函数C_best各决策变量中C_T所占的权重，依次对C_T中各元素归一化处理，得到同理可对C_g、C_n、C_C归一化处理，得到具体的相关函数定义过程如下：

3-1-1：若将新增取件需求u插入到车辆k_i所在的线路，计算所需要的总工作时间T′_i，根据配送车辆最长工作时间T_max确定总工作时间控制变量C_T：

C_T＝T_max-T′_i

3-1-2：车辆k_i若不接受新增取件需求u，按照原有配送方案，完成取送件任务，计算返回配送中心时的剩余装载空间RG_i，计算载重量控制变量C_g：

RG_i＝(G_max-∑g_j)

其中G_max为车辆i最大载重量，g_j为车辆客户点j的送件的重量或取件的重量，若g_j＜0，则为送件的重量，若g_j＞0则为取件的重量，M表示一个极大值；

3-1-3：车辆k_i若不接受新增取件需求u，按照原有配送方案，统计已有的取件数量和送件数量计算已有任务量决策变量C_n：

3-1-4：若将新增取件需求u插入到车辆k_i所在的线路中，计算插入后的距离增加值D_a及后续客户点延误时间增加值T_d，计算配送方案变动代价变量C_C：

C_C＝α·D_a+β·T_d，α+β＝1

D_a＝D′-D

T_d＝∑dt′_j-∑dt_j

其中D、D′分别表示插入u前后车辆行驶距离，dt_j、dt′_j分别表示插入u前后车辆k_i在其行驶路线上任意客户点j处的延误时间，at_j为车辆到达j处的时间，车辆在j处的延误时间计算方法如下：

dt_j＝max{0，at_j-LT_j}

3-2：确定最佳取件车辆，包括如下步骤：

3-2-1：接收到同一新增取件需求并且有可行插入位置的车辆组成协调小组，若无可行插入位置，由配送中心单独派车完成未调度成功的新增取件需求；

3-2-2：根据多车协调自治决策模型，比较协调小组内各个车辆的决策函数评价值，确定最佳取件车辆；

步骤4 单车局部路径优化：

若经过多车协调自治决策，确定车辆i为最佳取件车辆，车辆i根据单车动态路径优化模型，对插入新需求后的路线重新优化，调整取送件顺序，生成新的车辆行驶路线。