1.一种货物多式联运的路径规划方法,其特征在于,包括如下步骤:
s1:采集各运输方式下的路网数据,根据路网数据建立各运输方式下运输网络中各节点的连通信息,根据连通信息连接不同运输方式的运输网络,得到模式-空间多式联运网络;
s2:根据路网数据中的路段等级信息,确定各路段的运输成本、道路限界和最大载重;
s3:采集超限超重货物运输任务数据,从中提取货物运输起点、货物运输终点、货物尺寸和货物质量;
s4:构建超限超重货物多式联运规划模型,包括路网改造方案和货物运输方案,目标函数为各超限超重货物运输任务的多式联运成本与路网改造成本之和最小,约束条件包括路段载重约束、路段限界约束、节点处货物流量平衡约束和路网改造约束;
s5:利用遗传算法的染色体编码方式,对超限超重货物多式联运规划模型中的路网改造方案进行编码;
s6:生成初始种群;
s7:对当前种群中的每个个体进行解码,生成路网改造后的模式-空间多式联运网络的链路集合;
s8:由满足约束条件的链路所组成的模式-空间多式联运网络中,基于
s9:以超限超重货物多式联运规划模型中目标函数的倒数为适应度函数,求解当前种群中每个个体的适应度;
s10:根据当前种群中每个个体的适应度,计算每个个体的选择累计概率,依据每个个体的选择累计概率,对当前种群中的个体进行轮盘赌选择,被选中的个体保留,未被选中的个体则用重新生成的一个个体代替;
s11:对当前种群中的个体进行单点交叉和单点变异操作,生成子代种群;
s12:重复步骤s7~步骤s11,直至连续若干代的路网改造方案相同或迭代至最大迭代次数,得到最佳路网改造方案;
s13:输出最佳路网改造方案下运输任务的最佳路径。
2.如权利要求1所述的货物多式联运的路径规划方法,其特征在于,步骤s1中,根据路网数据建立各运输方式下运输网络中各节点的连通信息,具体包括:
若节点
若节点
若各运输方式上都存在同一节点
若各运输方式上不存在同一节点
3.如权利要求2所述的货物多式联运的路径规划方法,其特征在于,步骤s4,构建超限超重货物多式联运规划模型,包括路网改造方案和货物运输方案,目标函数为各超限超重货物运输任务的多式联运成本与路网改造成本之和最小,约束条件包括路段载重约束、路段限界约束、节点处货物流量平衡约束和路网改造约束,具体包括:
目标区域总共有
对每个超限超重货物运输任务的运输路径进行规划,运输路径的道路限界
决策变量:
其中,
目标函数:
其中,
约束条件:
路段限界约束
路段载重约束
节点处货物流量平衡约束
路网改造约束
决策变量
决策变量
其中,
4.如权利要求3所述的货物多式联运的路径规划方法,其特征在于,步骤s5,利用遗传算法的染色体编码方式,对超限超重货物多式联运规划模型中的路网改造方案进行编码,具体包括:
遗传算法初始化,设定遗传算法的相关参数,种群大小为
确定遗传算法的染色体编码方式,对超限超重货物多式联运规划模型中的路网改造方案进行编码,模式-空间多式联运网络中所有潜在待新建的路段数量为
其中,
5.如权利要求4所述的货物多式联运的路径规划方法,其特征在于,步骤s6,生成初始种群,具体包括:
随机产生
其中,
6.如权利要求5所述的货物多式联运的路径规划方法,其特征在于,步骤s7,对当前种群中的每个个体进行解码,生成路网改造后的模式-空间多式联运网络的链路集合,具体包括:
对当前种群中的每个个体进行解码,得到路网改造后新建的链路集合,新建的链路集合中链路边权变为
7.如权利要求6所述的货物多式联运的路径规划方法,其特征在于,步骤s8,由满足约束条件的链路所组成的模式-空间多式联运网络中,基于
在路网改造后的模式-空间多式联运网络中,对于第
其中,
当前种群中每个个体代表的路网改造方案下运输任务的最佳路径的集合为:
其中,
8.如权利要求7所述的货物多式联运的路径规划方法,其特征在于,步骤s9,以超限超重货物多式联运规划模型中目标函数的倒数为适应度函数,求解当前种群中每个个体的适应度,具体包括:
将适应度函数定义为超限超重货物多式联运规划模型中目标函数的倒数:
将公式(12)和公式(10)代入公式(14)中的决策变量,得到:
其中,
利用公式(15),求解当前种群中每个个体的适应度。
9.如权利要求8所述的货物多式联运的路径规划方法,其特征在于,步骤s10,根据当前种群中每个个体的适应度,计算每个个体的选择累计概率,依据每个个体的选择累计概率,对当前种群中的个体进行轮盘赌选择,被选中的个体保留,未被选中的个体则用重新生成的一个个体代替,具体包括:
对第
将第
计算第
其中,
按照每个个体的选择累计概率进行轮盘赌选择,每次遍历个体时生成一个在
10.如权利要求9所述的货物多式联运的路径规划方法,其特征在于,步骤s11,对当前种群中的个体进行单点交叉和单点变异操作,生成子代种群,具体包括:
对当前种群中的个体进行两两配对,按照设定的交叉概率
按照设定的变异概率