GA算法帕累托双目标路径优化(参考)

简介: GA算法帕累托双目标路径优化(参考)

一.问题描述:疫情中由配送中心向物资需求点配送物资:


1.使每辆车减少接触不同地区的人群,可极大减少二次感染的概率,安全程度大为提升。但为了满足群众的物资需求,势必需要增加投入运输的车辆数量。


2.辆车分别只运送一个物资需求点的总路程,明显大于一辆车连续配送3个物资需求点再返回的路程。通过更多地安排车辆,来减少每辆车在多地区间的运输,往往导致多余的折返路程,增加运输成本。


 3.日常消毒成本:在每次重新装载货物前、入库前均要对厢体内外部进行消毒。投入运输任务的车辆数量增加,车辆的消毒成本也将明显增加。


跨风险等级区域配送进行消毒的成本:由高风险区向低风险区行驶时,需要再次消毒


4.  为了在 减少车辆使人群二次传染的风险 和 节省车辆运营成本间 平衡、找到最优解,本文建立模型:目标1=交叉感染成本,目标2=车辆固定成本+运输成本+消毒成本,对遗传算法加以改进、运用遗传算法来求解,并代入算例分析验证。


二.模型构建


2.1模型假设:


(1)有若干候选应急物流配送中心,容量有限。


(2)每个应急物流配送中心的运输车辆有容量限制,


(3)为了方便、直观,假设每辆运输车辆的车型、容量都相同。

 

(4)每辆车只属于一个应急物流配送中心,从该中心出发,运送完物资以后又回到该中心。


(5)需求点的物资需求量是不确定的,是随机变量,服从正态分布。


2.2参数定义****


S={i|0,1,2,3,…}为所有节点的集合,其中0为配送中心节点;


E={(i,j)|i,j∈N,i≠j}为两个节点之间弧的集合;


K={k|1,2,3,…,m}为运输车辆的集合,m配送中心拥有的车辆总数


dij为节点i与节点j之间的距离,i∈S,j∈S,表示第k辆车完整执行运输任务并返回时行驶的总路程


c为每辆配送车辆行驶单位距离的运输成本


f为配送车辆的固定成本


g为疫情期间,每辆配送车辆的日常消毒成本


h为疫情期间,每辆配送车辆跨风险等级区域配送进行消毒的成本


L={1,2,3}为配送点所在区域疫情风险等级,等级越高,疫情越严重。


决策变量Pkij为同一车辆k在跨区域配送时经过虚拟节点的消毒成本系数,用以衡量配送车k在从i到j的跨区域配送中是否有必要消毒,为0~1变量,当Li>Lj时,Pkij=1,否则,Pkij为0。



image.png

三.算法设计:


遗传算法


(1) 编码。采用自然数编码方法。自然数编码能清楚地将配送车辆、客户点与自然数列进行对应,能很好地贴合路径优化问题。


(2) 种群初始化。适应度函数


(3) 交叉操作。采用单点交叉;或随机确定两个节点,之间的基因交换


(4) 变异操作。


(5) 选择操作。选用轮盘赌方法进行选择操作,


(6) 终止条件。在遗传代数达到预先设定好的 进化代数后,在产生的最后一代种群中,挑选出适应度最高的染色体,将该染色体所对应的配送路径作 为该模型的最优解。



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