ITS中車輛調(diào)度問(wèn)題研究

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1、ITS中車輛調(diào)度問(wèn)題研究河南省高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)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(gè)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(duì)物流企業(yè)車輛動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題，很少皿用ITS問(wèn)題±0本文百先根據(jù)實(shí)際情況，捉岀ITS中車輛調(diào)度問(wèn)題，并分析了運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，建立了模型。木文綜合運(yùn)用多種運(yùn)籌技術(shù)，提出一種動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，為車輛調(diào)度問(wèn)題提供了較好的解決方案。最后分析了現(xiàn)實(shí)中運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變的類型與形式，并針對(duì)不同的狀況，提出有效的對(duì)策。關(guān)鍵詞：智能交通系統(tǒng)(ITS)；車輛調(diào)

2、度；運(yùn)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(jìn)的信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、運(yùn)籌學(xué)、圖像分析技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和人工智能等有效地綜合運(yùn)用于整個(gè)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(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的交通運(yùn)輸綜合體系。在ITS的各個(gè)子系統(tǒng)屮，車輛調(diào)度問(wèn)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(wèn)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(guò)一系列供應(yīng)點(diǎn)或需求點(diǎn)，達(dá)到諸如路程最短、費(fèi)用最小，耗費(fèi)時(shí)間盡量少等目的C1][7]o木文綜合應(yīng)用多種運(yùn)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(diǎn)、多需求點(diǎn)、多運(yùn)力點(diǎn)(車場(chǎng))、單車型條件下的車輛調(diào)度問(wèn)題捉供了較好的解決方案，并且分析了現(xiàn)實(shí)屮運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變的類型與形式，并提出侑效的對(duì)策⑵龍。1提出問(wèn)題并分析建模1.1提出問(wèn)題設(shè)某運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)有M個(gè)供應(yīng)點(diǎn)（即S點(diǎn)，下同），N個(gè)需求點(diǎn)（即R點(diǎn)，下同），L個(gè)運(yùn)力點(diǎn)（即C點(diǎn)，下同），每個(gè)運(yùn)力點(diǎn)只能接受口己發(fā)出

4、去的車。每個(gè)S點(diǎn)可供應(yīng)量為Si（i=l,2,???M）,每個(gè)R點(diǎn)的需求量為rj（j=l,2,???N）,每個(gè)C點(diǎn)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(yùn)需求的路程最短的車輛行駛路線；②運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中隨時(shí)可能出現(xiàn)新的S點(diǎn)或R點(diǎn)，求此時(shí)的行車路線規(guī)劃；③由于R點(diǎn)的需求量是由經(jīng)驗(yàn)估計(jì)確定的，可能會(huì)發(fā)牛:估計(jì)需求量大于實(shí)際需求量的情況，需要將已經(jīng)運(yùn)往該R點(diǎn)的貨物運(yùn)回到其他S點(diǎn)或R點(diǎn)⑶⑷。1.2物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)分析運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)有三類：供應(yīng)點(diǎn)、需求點(diǎn)和運(yùn)力點(diǎn)。各種結(jié)點(diǎn)有如下?tīng)顟B(tài)：>供應(yīng)點(diǎn)有三種狀態(tài)：一般狀態(tài)、無(wú)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(diǎn)時(shí)，供

5、應(yīng)點(diǎn)對(duì)該需求點(diǎn)表現(xiàn)出這種狀態(tài)）。>需求點(diǎn)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(duì)需求點(diǎn)需求量的估計(jì)錯(cuò)誤，導(dǎo)致向該需求點(diǎn)的運(yùn)輸數(shù)量超過(guò)實(shí)際需求量，由于需求點(diǎn)貨物的存儲(chǔ)條件差等原因，需盡快將多余貨物運(yùn)1川，此時(shí)，運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)屮的供應(yīng)點(diǎn)和其他處于一般狀態(tài)的需求點(diǎn)，對(duì)于該需求點(diǎn)來(lái)說(shuō)都是需求點(diǎn)）。>運(yùn)力點(diǎn)有兩種狀態(tài)：有運(yùn)輸能力狀態(tài)、無(wú)運(yùn)輸能力狀態(tài)。1.3模型建立先對(duì)一般情況下的車輛調(diào)度問(wèn)題建模，而暫不考慮運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的突發(fā)情況。設(shè)：丫=「1，第P個(gè)運(yùn)力點(diǎn)的q號(hào)車從i點(diǎn)行駛到j(luò)點(diǎn)AijpqxL0,第p個(gè)運(yùn)力點(diǎn)的q號(hào)車不從i點(diǎn)行駛到j(luò)點(diǎn)兒為從供應(yīng)點(diǎn)i點(diǎn)到需求點(diǎn)j點(diǎn)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(diǎn)j從各供應(yīng)點(diǎn)的供貨量之和等于其總需求量；約束（3）表示任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)向其他結(jié)點(diǎn)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(yùn)力點(diǎn)的存有車輛數(shù)大于等于其向供應(yīng)點(diǎn)和需求點(diǎn)發(fā)出的車輛之和；約束（5）表示需求點(diǎn)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(diǎn)分配運(yùn)輸車輛的原則分析從總行駛里程最少的角度來(lái)考慮，如果給某些需求點(diǎn)都選定了一個(gè)運(yùn)力點(diǎn)，那么從該運(yùn)力點(diǎn)只派一輛車給這些盂求點(diǎn)最經(jīng)濟(jì)。但實(shí)際