基于混合蚁群算法的软时间车辆路径问题研究

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车辆路径问题(Vehicle Routing Problem,VRP)是组合优化领域的热点问题之一,具有广泛的应用背景和现实意义。随着客户对服务要求的不断提高,时间窗车辆路径问题(VRP with Time Window,VRPTW)引起了越来越多的重视。本文分别对静态软时间窗车辆路径问题(Static Vehicle Routing Problem with Soft Time Window,SVRPSTW)和动态软时间窗车辆路径问题(Dynamic Vehicle Routing Problem with Soft Time Window,DVRPSTW)进行了研究。对于静态软时间窗车辆路径问题,以最小化总成本及最大化客户满意度为优化目标,建立了双目标整数规划模型,设计了基于混合蚁群算法(Hybrid Ant Colony Optimization,HACO)的求解方法,设置精英蚂蚁策略分别探索两个目标函数,获得更好的非支配解,设置自适应挥发因子以平衡全局和局部搜索能力,避免陷入早熟。以NSGA-Ⅱ指导算法的双目标择优过程,并引入变邻域搜索算法来扩大搜索范围,以获得更好的Pareto解集。通过正交实验对算法参数进行调整,使用Solomon算例测试算法的性能。仿真实验结果表明,HACO算法求解性能明显提高。对于客户需求动态到达且考虑交通状况的动态软时间窗车辆路径问题,以总成本最小为目标构建了整数规划模型。在初始规划阶段及动态优化阶段均采用HACO算法进行求解。在初始阶段先对客户进行聚类,划分不同的区域,设置初始信息素分布。在动态优化阶段,为尽快响应客户请求,采取动态事件发生就立即重新规划的更新机制,更新路径时将当前车辆状态信息设为虚拟客户点,将动态车辆路径问题转化为一个个瞬时静态车辆路径问题,再使用HACO算法求解。最后通过仿真实验结果证明了算法的有效性。研究结果对于研究带时间窗的大规模配送服务的求解算法具有一定参考价值。
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