ITS中車輛調(diào)度問題研究

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1、ITS中車輛調(diào)度問題研究河南省高速公路聯(lián)網(wǎng)收費工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室(E-mail:lwb@hncd.gov,cn)摘要：在智能交通系統(tǒng)(ITS,Intel1igentTransportationSystems)的各個了系統(tǒng)中，車輛調(diào)度應(yīng)用非常廣泛，但目前人都是針對物流企業(yè)車輛動態(tài)調(diào)度問題，很少皿用ITS問題±0本文百先根據(jù)實際情況，捉岀ITS中車輛調(diào)度問題，并分析了運輸網(wǎng)絡(luò)的特點，建立了模型。木文綜合運用多種運籌技術(shù)，提出一種動態(tài)規(guī)劃方法，為車輛調(diào)度問題提供了較好的解決方案。最后分析了現(xiàn)實中運輸網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變的類型與形式，并針對不同的狀況，提出有效的對策。關(guān)鍵詞：智能交通系統(tǒng)(ITS)；車輛調(diào)

2、度；運輸網(wǎng)絡(luò)；原了規(guī)劃0引言智能交通系統(tǒng)(ITS,IntelligentTransportsSystems)就是將先進的信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、自動控制技術(shù)、運籌學(xué)、圖像分析技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)和人工智能等有效地綜合運用于整個交通管理體系，在系統(tǒng)工程綜合集成思想指導(dǎo)下，建立起實時、準(zhǔn)確、高效的交通運輸綜合體系。在ITS的各個子系統(tǒng)屮，車輛調(diào)度問題(VSP,VehicleSchedulingProblem)具冇重要地位和作用，比如公交車輛調(diào)度、交通信息發(fā)布、智能路徑調(diào)度等。車輛調(diào)度問題(VehicleSchedulingProblem)M先由Dantzig和Ramser于1959年提

3、出，它主要探討：組織的行車路線，能否使車輛在滿足一定的約束條件(如需求量、發(fā)送量、千載容量限制、行程限制、吋間限制等)下，有序地通過一系列供應(yīng)點或需求點，達到諸如路程最短、費用最小，耗費時間盡量少等目的C1][7]o木文綜合應(yīng)用多種運籌技術(shù)，提出一種快速搜索方法，為集貨和送貨一體化、多供應(yīng)點、多需求點、多運力點(車場)、單車型條件下的車輛調(diào)度問題捉供了較好的解決方案，并且分析了現(xiàn)實屮運輸網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變的類型與形式，并提出侑效的對策⑵龍。1提出問題并分析建模1.1提出問題設(shè)某運輸網(wǎng)絡(luò)有M個供應(yīng)點（即S點，下同），N個需求點（即R點，下同），L個運力點（即C點，下同），每個運力點只能接受口己發(fā)出

4、去的車。每個S點可供應(yīng)量為Si（i=l,2,???M）,每個R點的需求量為rj（j=l,2,???N）,每個C點可發(fā)出車輛數(shù)為ck（k=l,2,???L）,車型均相同，載重最都為Q,①求滿足貨運需求的路程最短的車輛行駛路線；②運輸網(wǎng)絡(luò)中隨時可能出現(xiàn)新的S點或R點，求此時的行車路線規(guī)劃；③由于R點的需求量是由經(jīng)驗估計確定的，可能會發(fā)牛:估計需求量大于實際需求量的情況，需要將已經(jīng)運往該R點的貨物運回到其他S點或R點⑶⑷。1.2物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)點分析運輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)點有三類：供應(yīng)點、需求點和運力點。各種結(jié)點有如下狀態(tài)：>供應(yīng)點有三種狀態(tài)：一般狀態(tài)、無存貨狀態(tài)、有需求狀態(tài)（只有當(dāng)出現(xiàn)有優(yōu)先供應(yīng)權(quán)的需求點時，供

5、應(yīng)點對該需求點表現(xiàn)出這種狀態(tài)）。>需求點也有三種狀態(tài)：一般狀態(tài)、已滿足狀態(tài)、有優(yōu)先供應(yīng)權(quán)狀態(tài)（由于對需求點需求量的估計錯誤，導(dǎo)致向該需求點的運輸數(shù)量超過實際需求量，由于需求點貨物的存儲條件差等原因，需盡快將多余貨物運1川，此時，運輸網(wǎng)絡(luò)屮的供應(yīng)點和其他處于一般狀態(tài)的需求點，對于該需求點來說都是需求點）。>運力點有兩種狀態(tài)：有運輸能力狀態(tài)、無運輸能力狀態(tài)。1.3模型建立先對一般情況下的車輛調(diào)度問題建模，而暫不考慮運輸網(wǎng)絡(luò)的突發(fā)情況。設(shè)：丫=「1，第P個運力點的q號車從i點行駛到j(luò)點AijpqxL0,第p個運力點的q號車不從i點行駛到j(luò)點兒為從供應(yīng)點i點到需求點j點的供貨量，則可得車輛優(yōu)化調(diào)度

6、的數(shù)學(xué)模型如下:minz=Nr=l>=1p=1q=1（。宀i=l,2,…，M(1)J=lMi打=gj=l,2,…，N(2)i=M+N+MLePM+N+LLCPzzzX'jpq_工工X'JP^I(3)1=1p=lq=y=l/>=1g=lW+NLCp/=

7、”=

8、〃=

9、M+N+厶LJEE工QXijpqijjT'2，…，N(5)/=10=1〃=

10、Xqpq=0或1i,j=l,2,…，M+N+L；p=l,2,???L；q=l,2,-cp(6)^0

11、點j從各供應(yīng)點的供貨量之和等于其總需求量；約束（3）表示任何一個網(wǎng)絡(luò)結(jié)點向其他結(jié)點發(fā)出的車輛總數(shù)等于接收的車輛總數(shù)；約束（4）表示運力點的存有車輛數(shù)大于等于其向供應(yīng)點和需求點發(fā)出的車輛之和；約束（5）表示需求點接收的車輛數(shù)與載重的積大于等于其需求量⑸⑹［l0Jo2解決方案2.1為需求點分配運輸車輛的原則分析從總行駛里程最少的角度來考慮，如果給某些需求點都選定了一個運力點，那么從該運力點只派一輛車給這些盂求點最經(jīng)濟。但實際