一种多式联运路径规划方法及装置与流程

本发明涉及交通运输，尤其涉及一种多式联运路径规划方法及装置。

背景技术：

1、集装箱多式联运是由公路、铁路、水路、航空等多式运输方式有机合作，共同完成运输的一种运输模式，具有高效、方便和经济等特点。多式联运是集装箱运输的发展产物，也是集装箱运输的发展方向。发展多式联运，可以促进国际物流的快速发展，从而导致国际贸易的繁荣，带动世界经济的发展。因此，对集装箱多式联运最优路径选择的研究具有十分重要的价值和意义。

2、物流行业追求的普遍目标包括总的成本最小、总的运输时间最小、碳排放最小等，这些目标之间存在互斥，当路径节点数较多时，实现多目标的全局最优是一个典型的规划问题(non-deterministri polynomial problem，np-hard)。同时运输场景、用户偏好、运输过程环境、人员、设备条件等不确定因素，以及运输手段的时空约束，增加了该规划问题的复杂性。目前，多式联运路径规划方法多为单目标以及静态场景下的路径规划。

3、目前，静态场景的路径规划方法将多式联运问题建立为一个广义的最短路径问题，将整个多式联运的成本分为节点间运输成本以及换装节点上的转运成本两部分，根据静态规划结果进行货物的运输，但是这种规划方式未考虑到运输过程中突发因素的影响，导致运输过程中常因突发因素导致货物的运输超期，造成不必要的损失。

技术实现思路

1、本发明提供一种多式联运路径规划方法及装置，解决现有的静态规划方式因未考虑到货物运输过程中的突发因素造成的运输超期问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种多式联运路径规划方法，该方法包括：

4、获取用户的订单信息；所述订单信息包括货物运输起点、货物运输终点、货物信息、起运时间以及截止送达时间；

5、采集当前时刻所述货物运输起点和所述货物运输终点之间在多个运输方式下的路网数据，构建所述订单信息对应的订单的多式运联网络模型；所述多式运联网络模型包括多个节点，相邻的两个节点之间存在多种运输方式；

6、以运输时间最小和运输成本最小为目标构建目标函数，基于所述多式运联网络模型确定所述订单的规划路径；

7、根据所述规划路径执行所述订单的运输任务，在所述订单到达下一节点后，更新所述订单的运输起点以及所述路网数据；

8、根据更新后的所述运输起点以及所述路网数据更新所述订单的规划路径。

9、在一种可能的实现方式中，所述目标函数包括第一目标函数和第二目标函数；所述以运输时间最小和运输成本最小为目标构建目标函数，基于所述多式运联网络模型确定所述订单的规划路径，具体包括：

10、在所述多式运联网络模型中，根据当前节点和下一个节点之间的货物运输量、当前节点和下一个节点在目标运输方式下的单位运输成本、在当前节点切换新目标运输方式的中转成本、当前节点的货物需求量、以及当前节点与货物需求量对应的卸货产生的单位成本确定令所述运输成本最小的第一目标函数；所述目标运输方式包括铁路运输、公路运输、水路运输以及航空运输中的一种；

11、根据当前节点和下一个节点在目标运输方式下的货物运输时间、在当前节点切换新目标运输方式的转运时间、当前节点的货物需求量、以及当前节点与货物需求量对应的单位卸货时间确定令所述运输时间最小的第二目标函数；

12、确定所述第一目标函数和所述第二目标函数的约束条件；所述约束条件包括运输能力约束、当前节点与下一个节点之间货物运输量的约束、相邻两个节点之间只能选择一种运输方式的约束、在目标节点处只能发生运输方式的转换的约束；

13、根据所述约束条件求解所述第一目标函数和所述第二目标函数，得到所述订单的规划路径。

14、在一种可能的实现方式中，所述第一目标函数具体为：

15、

16、所述第二目标函数具体为：

17、

18、所述约束条件具体包括：

19、

20、

21、

22、

23、

24、

25、

26、其中，m表示运输方式的数量，n表示节点的数量；qi，i+1表示节点i，和节点i+1之间的货物运输量；表示节点i，和节点i+1之间在第k种运输方式下的单位运输成本；k为1～4之间的整数；表示节点i处，货物从第k种运输方式转换为第l种运输方式的中转成本；qi表示节点i的货物需求量；si表示节点i与货物需求量对应的卸货产生的单位成本；表示节点i，和节点i+1之间在第k种运输方式下的货物运输时间；表示节点i处，货物从第k种运输方式转换为第l种运输方式的转运时间；wi表示节点i与货物需求量对应的卸货需要的单位卸货时间；表示节点i，和节点i+1之间在第k种运输方式下的运输能力；q表示货物总需求量；

27、的取值为0或1，当取1时表示节点i，和节点i+1之间采用第k种运输方式进行运输；

28、的取值为0或1，当取1时表示节点i处采用第k种运输方式转第l种运输方式，且k≠l。

29、在一种可能的实现方式中，所述根据所述规划路径执行所述订单的运输任务，具体包括：

30、获取所述订单的当前位置，并结合所述规划路径确定所述订单的运输起点与运输终点；所述运输起点为所述订单当前所在节点，所述运输终点为所述规划路径中，所述运输起点的下一节点；

31、根据所述运输起点、所述运输终点、以及所述规划路径中规划的所述运输起点与所述运输终点之间的目标运输方式，调用地图模块生成所述运输起点和所述运输终点之间的目标导航路线。

32、在一种可能的实现方式中，所述根据更新后的所述运输起点以及所述路网数据更新所述订单的规划路径，具体包括：

33、在所述订单到达所述运输终点后，将所述运输终点作为新的运输起点，并更新所述路网数据；

34、将更新后的所述运输起点以及路网数据带入所述目标函数中，以所述货物运输起点和所述货物运输终点之间运输时间最小和运输成本最小为目标，更新所述订单在所有未运行的节点之间的规划路径。

35、在一种可能的实现方式中，当所述用户的订单信息为多个时，在所述构建所述订单信息对应的订单的多式运联网络模型之前，所述方式还包括：

36、根据每个所述用户订单信息的货物运输起点、货物运输终点、起运时间以及截止送达时间确定所有所述订单信息对应的订单的优先级；

37、根据所述优先级由高至低依次对所述订单进行处理。

38、在一种可能的实现方式中，所述根据每个所述用户订单信息的货物运输起点、货物运输终点、起运时间以及截止送达时间确定所有所述订单信息对应的订单的优先级，具体包括：

39、根据所述货物运输起点以及所述货物运输终点确定所述用户订单信息对应的订单的运送路程；

40、根据所述起运时间和所述截止送达时间确定所述订单的运送期限；

41、根据所述运送路程与所述运送期限的比值确定所述订单的优先级，所述比值与所述优先级呈正比。

42、第二方面，本发明提供一种多式联运路径规划装置，该装置包括：

43、订单信息采集模块，用于获取用户的订单信息；所述订单信息包括货物运输起点、货物运输终点、货物信息、起运时间以及截止送达时间；

44、第一处理模块，用于采集当前时刻所述货物运输起点和所述货物运输终点之间在多个运输方式下的路网数据，构建所述订单信息对应的订单的多式运联网络模型；所述多式运联网络模型包括多个节点，相邻的两个节点之间存在多种运输方式；

45、第二处理模块，用于以运输时间最小和运输成本最小为目标构建目标函数，基于所述多式运联网络模型确定所述订单的规划路径；

46、第三处理模块，用于根据所述规划路径执行所述订单的运输任务，在所述订单到达下一节点后，更新所述订单的运输起点以及所述路网数据；

47、第四处理模块，用于根据更新后的所述运输起点以及所述路网数据更新所述订单的规划路径。

48、在一种可能的实现方式中，所述目标函数包括第一目标函数和第二目标函数；所述第二处理模块被配置为执行：

49、在所述多式运联网络模型中，根据当前节点和下一个节点之间的货物运输量、当前节点和下一个节点在目标运输方式下的单位运输成本、在当前节点切换新目标运输方式的中转成本、当前节点的货物需求量、以及当前节点与货物需求量对应的卸货产生的单位成本确定令所述运输成本最小的第一目标函数；所述目标运输方式包括铁路运输、公路运输、水路运输以及航空运输中的一种；

50、根据当前节点和下一个节点在目标运输方式下的货物运输时间、在当前节点切换新目标运输方式的转运时间、当前节点的货物需求量、以及当前节点与货物需求量对应的单位卸货时间确定令所述运输时间最小的第二目标函数；

51、确定所述第一目标函数和所述第二目标函数的约束条件；所述约束条件包括运输能力约束、当前节点与下一个节点之间货物运输量的约束、相邻两个节点之间只能选择一种运输方式的约束、在目标节点处只能发生运输方式的转换的约束；

52、根据所述约束条件求解所述第一目标函数和所述第二目标函数，得到所述订单的规划路径。

53、在一种可能的实现方式中，在所述第二处理模块中，所述第一目标函数具体为：

54、

55、所述第二目标函数具体为：

56、

57、所述约束条件具体包括：

58、

59、

60、

61、

62、

63、

64、

65、其中，m表示运输方式的数量，n表示节点的数量；qi，i+1表示节点i，和节点i+1之间的货物运输量；表示节点i，和节点i+1之间在第k种运输方式下的单位运输成本；k为1～4之间的整数；表示节点i处，货物从第k种运输方式转换为第l种运输方式的中转成本；qi表示节点i的货物需求量；si表示节点i与货物需求量对应的卸货产生的单位成本；表示节点i，和节点i+1之间在第k种运输方式下的货物运输时间；表示节点i处，货物从第k种运输方式转换为第l种运输方式的转运时间；wi表示节点i与货物需求量对应的卸货需要的单位卸货时间；表示节点i，和节点i+1之间在第k种运输方式下的运输能力；q表示货物总需求量；

66、的取值为0或1，当取1时表示节点i，和节点i+1之间采用第k种运输方式进行运输；

67、的取值为0或1，当取1时表示节点i处采用第k种运输方式转第l种运输方式，且k≠l。

68、在一种可能的实现方式中，在根据所述规划路径执行所述订单的运输任务时，所述第三处理模块被配置为执行：

69、获取所述订单的当前位置，并结合所述规划路径确定所述订单的运输起点与运输终点；所述运输起点为所述订单当前所在节点，所述运输终点为所述规划路径中，所述运输起点的下一节点；

70、根据所述运输起点、所述运输终点、以及所述规划路径中规划的所述运输起点与所述运输终点之间的目标运输方式，调用地图模块生成所述运输起点和所述运输终点之间的目标导航路线。

71、在一种可能的实现方式中，所述第四处理模块被配置为执行：

72、在所述订单到达所述运输终点后，将所述运输终点作为新的运输起点，并更新所述路网数据；

73、将更新后的所述运输起点以及路网数据带入所述目标函数中，以所述货物运输起点和所述货物运输终点之间运输时间最小和运输成本最小为目标，更新所述订单在所有未运行的节点之间的规划路径。

74、在一种可能的实现方式中，当所述用户的订单信息为多个时，所述装置还包括优先级确定模块；在所述构建所述订单信息对应的订单的多式运联网络模型之前，所述优先级确定模块被配置为执行：

75、根据每个所述用户订单信息的货物运输起点、货物运输终点、起运时间以及截止送达时间确定所有所述订单信息对应的订单的优先级；

76、根据所述优先级由高至低依次对所述订单进行处理。

77、在一种可能的实现方式中，在根据每个所述用户订单信息的货物运输起点、货物运输终点、起运时间以及截止送达时间确定所有所述订单信息对应的订单的优先级时，所述优先级确定模块具体被配置为执行：

78、根据所述货物运输起点以及所述货物运输终点确定所述用户订单信息对应的订单的运送路程；

79、根据所述起运时间和所述截止送达时间确定所述订单的运送期限；

80、根据所述运送路程与所述运送期限的比值确定所述订单的优先级，所述比值与所述优先级呈正比。

81、第三方面，本发明提供一种电子设备，该电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述任一项所述的多式联运路径规划方法。

82、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述任一项所述的多式联运路径规划方法。

83、本发明实施例提供的多式联运路径规划方法及装置在实际应用时，首先获取要处理的用户的订单信息；其次，采集当前时刻所述货物运输起点和所述货物运输终点之间在多个运输方式下的路网数据，构建所述订单信息对应的订单的多式运联网络模型；再次，基于多式运联网络模型，以运输时间最小和运输成本最小为目标构建目标函数，求解该目标函数得到该订单以静态规划方式确定的规划路径；之后，在根据该规划路径执行运输任务的同时，在订单到达下一个节点后，更新该订单的运输起点和已经执行完成的节点的路网数据；最后，采用更新后的数据替换掉初始规划路径中对应的数据，并基于目标函数更新订单未执行节点的规划路径；本发明在执行订单之前先基于多式运联网络模型以静态规划方式初步确定订单的规划路径，其次根据规划路径执行订单的运输任务，并在执行任务的同时不断更新订单的运输起点与路网数据；最后根据更新结果实时更新规划路径中未执行到的部分，提高订单执行过程的灵活性，避免货物运输过程中因突发因素造成的运输超期问题。