[发明专利]一种基于环保和成本节约的车辆调度和路径规划方法

权利要求书

1.一种基于环保和成本节约的车辆调度和路径规划系统，其特征在于：包括建模单元，所述建模单元以燃油消耗量、尿素消耗量和污染物排放量最小为规划目标建立带时间窗的整数规划模型，其中为目标函数，第一部分为权重乘以燃油消耗量的标准化处理后的值，第二部分为表示权重乘以尿素消耗量标准化处理后的值，第三部分为权重乘以污染物排放量标准化处理后的值，以三者综合最小为目标；

所述模型的约束条件为

ET_jk＜＝t_jk＜＝LT_jk j∈{1,2,...，N} (7)

K_m＞＝0 (14)

其中，公式(1)表示各配送中心派出的车辆数不超过车辆总数；

公式(2)表示车辆从配送中心出发并返回配送中心；

公式(3)和(4)表示每个客户只能由一辆车服务一次；

公式(5)表示车辆不能由配送中心到配送中心；

公式(6)表示车辆有进有出；

公式(7)和(8)表示货物的时间窗约束；

公式(9)和(10)表示车辆的载重量约束；

公式(11)表示货物的配送或集货的优先级约束；

公式(12)表示0-1变量约束；

公式(13)、(14)和(15)表示车的装载量、配送中心车辆数和车的最大载重量是非负的；

其中，N表示客户的集合；

M表示配送中心的集合；

K_m表示配送中心m的车辆数；

β₁,β₂和β₃分别表示燃油消耗量、尿素消耗量和污染物排放量的权重；

是一个0-1变量，若配送中心m的车辆k从客户i到客户j，则该值为1，否则为0；

表示配送中心m的车辆k从客户i到客户j的燃油消耗量；

F_min表示所有可行方案中最小的燃油消耗量；

F_max表示所有可行方案中最大的燃油消耗量；

表示配送中心m的车辆k从客户i到客户j的尿素消耗量；

U_min表示所有可行方案中最小的尿素消耗量；

U_max表示所有可行方案中最大的尿素消耗量；

表示配送中心m的车辆k从客户i到客户j的污染物排放；

E_min表示所有可行方案中最小的污染物排放量；

E_max表示所有可行方案中最大的污染物排放量；

t_jk表示车辆k到达客户j的时间；

t_ik表示车辆k到达客户i的时间；

t_ijk表示车辆k从客户i到客户j的时间；

t_ak表示车辆k携带的货物a运输时间；

t_bk表示车辆k携带的货物b运输时间；

ET_jk表示j点货物的时间要求下限；

LT_jk表示j点货物的时间要求上限；

ct_i表示车辆在i点的停留时间；

表示配送中心m的车辆k在从客户i行驶到客户j过程中的载货量；

表示配送中心m的车辆k的最大载重量；

q_j表示客户j点的需求量，p_j表示客户j点的供应量；

还包括对目标函数进行标准化处理，F_min,F_max,U_min,U_max,E_min,E_max表示的是此次规划路线的所有可行方案中的燃油消耗量、尿素消耗量和污染物排放量的最小值和最大值，在约束条件不变的情况下，分别以下面这6个公式为目标，进行计算，然后将计算值输入到目标函数，进行优化求解：

还包括利用改进的遗传算法，对此问题进行求解，具体步骤如下：

步骤1：将任务进行编码；

g＝{w₁,w₂,...,w_N}

其中，w中包含3个内容，配送中心编号、该配送中心的车辆编号、以及此次路径配送中的排序编号；

步骤2：初始化种群，生成多个初始种群，并行计算，避免陷入局部最优；

步骤3：计算适应值，即目标函数；

步骤4：判断是否满足终止条件，若满足，结束算法；若不满足，进行步骤5；

步骤5：计算时间窗约束和载重量约束，淘汰不可行的任务；

步骤6：进行选择、交叉和变异操作，返回步骤3。