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第三部分 设施定位 (Facility Location）
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设施定位
设施定位的定义
场站定位模型用于为仓库、医院、零售商场、制 造业工厂、以及其他类型的设施确定一个最佳的 位置。通常，为这些设施确定优化位置的目的是 为了提供高水平的服务、降低营运费用，或使利 润最大化。
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车辆路线安排
带有时间窗口的车辆路线安排问题（VRPTW）
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车辆路线安排
带有时间窗口的车辆路线安排问题（VRPTW）
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车辆路线安排
带有时间窗口的车辆路线安排问题（VRPTW）
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车辆路线安排
带有时间窗口的车辆路线安排问题（VRPTW）
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时间窗口
可能的选择 强加限制（统一限制） 强加限制（不同路线不同限制） 无强加限制 单一时间窗口 多时间窗口 强制时间窗口 灵活时间窗口
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车辆路线安排
车辆路线安排（VRS）－－问题分类（四）
特征 客户间出行成本
可能的选择 确定的（固定成本） 随机的（变化成本）
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车辆路线安排
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车辆路线安排
车辆路线安排问题（VRSP）－－目标
• 运输车辆数目最小化 • 出行时间最小化 • 出行距离最小化
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车辆路线安排
车辆路线安排（VRS）－－问题分类（一）
特征 运输车队的大小
车辆的类型
车辆位置
可能的选择 一辆车 多辆车 同类车 异类车
单个场站 多个场站
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• 混合式启发式算法（ Mixed Heuristics Method）
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车辆路线安排
VRS－－启发式算法
• 路线生成
– 最近相邻法（Near Neighbourhood） – 向前推进插入启发式法（Push Forward
Insertion Heuristic (PFIH)） – 改进的PFIH（Modified – PFIH）
车辆路线安排问题（VRSP）
顾客
路线
场站
Hale Waihona Puke 交通部规划研究院车辆路线安排
车辆路线安排问题（VRSP）－－特征
• 场站（数目、位置） • 车辆（容量、成本、工作起始时间、司机休息区段、
车辆类型及车辆数量、最长工作时间） • 客户（需求、强制或灵活的时间窗口、取货还是送货
、出入限制、优先） • 路线信息（路线最长长度或时间）
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车辆路线安排
车辆路线安排问题（VRSP）
• 给定
– 一个特定车辆的集合 – 一个或多个场站和一个客户的集合
• 目标
– 在不违反所有限制条件的基础上，如：时间 窗口、车辆容量、路线总长度等，在访问所 有客户的前提下，安排最少的车辆行驶最短 的距离（或花费最少的时间）
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车辆路线安排
• 路线改进 – 局部搜索（Local Search）
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车辆路线安排
VRP－启发式算法搜索战略－降落法（Descent ） Method
F(S)
全局最优
局部最优 S
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车辆路线安排
VRP－简单启发式算法运算－单路线两交换
0
i
i+1
j
j+1 n+1
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车辆路线安排
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车辆路线安排
销售员问题（TSP）
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车辆路线安排
销售员问题（TSP）
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车辆路线安排
销售员问题（TSP）
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车辆路线安排
销售员问题（TSP）
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车辆路线安排
车辆路线安排问题（VRP） • 一个场站 • 需要被访问的一群客户 • 一个等待调度的车队 • 车辆有容量限制
VRP－简单启发式算法运算－双路线三交换
0
i i+1
j j+1 n+1
0
k
k+1
n+1
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车辆路线安排
VRP－简单启发式算法运算－三路线三交换
0
i
i+1
n+1
0
j
j+1
n+1
0
k
k+1
n+1
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车辆路线安排
销售员问题（TSP） • 一个场站 • 需要被访问的一群客户 • 一辆没有容量限制的车
车辆路线安排
车辆路线安排（VRS）－－问题分类（二）
特征 运输方式
需求的特性
车辆容量限制
可能的选择 取货或送货 混合类 已知类（知道运输需求） 未知类（运输需求随即变化）
强加限制（统一类型） 强加限制（不同类型） 没有强加限制
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车辆路线安排
车辆路线安排（VRS）－－问题分类（三）
特征 出行路线最长时间
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车辆路线安排
车辆路线安排问题（VRP）
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车辆路线安排
车辆路线安排问题（VRP）
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车辆路线安排
车辆路线安排问题（VRP）
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车辆路线安排
车辆路线安排问题（VRP）
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车辆路线安排
带有时间窗口的车辆路线安排问题（VRPTW）
• 一个场站 • 需要被访问的一群客户 • 一个等待调度的车队 • 车辆有容量限制 • 客户有提取货物时间限制的要求
车辆路线安排
最短路径
距离最短
时间最短 交通部规划研究院
第二部分 路径规划 (Arc Routing)
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路径规划
路径规划的定义 路径规划问题是在一个运输网络中寻求访问一个 连接路径集合的最有效出行顺序的一系列问题的 组合。
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路径规划
路径规划的应用
• 街道清扫 • 固体垃圾的收集 • 邮件的投递 • 或其他门到门服务
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物流中的交通运输优化问题
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物流中的三大运输问题
• 车辆路线安排（Vehicle Routing and Scheduling)
• 路径规划(Arc Routing) • 设施定位(Facility Location）
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第一部分 车辆路线安排 （Vehicle Routing and Scheduling)
车辆路线安排问题（VRP）－－数学解决方法
• 彻底搜索
• 启发式（ Heuristic） • Meta－启发式（Meta-Heuristic）
– 模拟退火法（Simulated Annealing） – 禁忌搜索（Tabu Search） – 遗传算法（Genetic Algorithm） – 蚂蚁算法（Ant Colony System）
VRP－简单启发式算法运算－单路线三交换
0
i
i+1
j j+1 k k+1 n+1
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车辆路线安排
VRP－简单启发式算法运算－双路线两交换
0
i
i+1
n+1
0
j
j+1
n+1
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车辆路线安排
VRP－简单启发式算法运算－双路线重新插入
0
i
i+1
n+1
0
k
n+1
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车辆路线安排