城市物流作为城市物资流通的关键环节,对改善城市居民生活具有重要而又关键的作用;且随着消费升级和商业迭代更新速度的加快,现有城市物流体系存在的效率底下、灵活度不高等问题正严重制约着城市物流服务质量和服务效率的优化提升。因此,如何更高效及时地满足动态分散的城市物流配送需求,已成为学术界和企业密切关注且亟待解决的问题。然而技术的进步,特别是基于数据驱动思想进行顾客需求分析和数据挖掘能力的提升,为变革传统城市物流配送模式的已有弊端、重构城市物流配送体系提供了新的机遇。城市物流前摄性与反应性配送集成优化方法,正是由数据驱动思想衍生并结合其他学科理论形成的城市物流配送优化方法;它克服了传统车辆调度方法路径变更成本高、无法拉近客户与商品距离的缺陷,通过设计鲁棒性好、质量高的前摄性基准方案并在此基础上针对动态需求的更新信息进行反应性路径更新,实现城市物流配送作业的高效集约化运行。因此,研究城市物流前摄性与反应性配送优化方法,具有明确的科学意义和实用价值。本论文主要探讨和研究以下几个问题:(1)分析国内外研究现状,提出城市物流前摄性与反应性集成优化问题。针对城市物流需求中存在波峰波谷波动现象,分析前摄性调度的应用优势及传统两阶段调度算法存在的不足,提出前摄性与反应性集成优化方法;梳理车辆路径问题经典问题原型及其拓展问题和求解算法的研究情况,提出本文要研究的三个核心问题:前摄性与反应性城市物流的两阶段配送问题、前摄性与反应性城市物流的多周期配送问题和前摄性与反应性城市物流的两级网络配送问题。(2)对基于两阶段调度的城市物流前摄性配送问题开展研究针对传统动态车辆路径问题对新增顾客需求的处理存在的灵活度不高问题,构建基于两阶段调度方法的城市物流前摄性配送数学模型;利用数据驱动需求预测思想,设计多维数据层需求评估方法对新增动态客户的响应评价和接受准则;然后将整个配送周期划分为两个配送阶段,进行协同配送优化。结果表明:两阶段前摄性调度方法能够有效降低车辆配送成本,提升配送效率。(3)对前摄性与反应性城市物流的多周期配送问题展开研究针对互联网经济环境下的需求动态化、碎片化问题,构建单周期和多周期前摄性-反应性调度优化模型,并从动态客户需求前摄性评估、客户灵活分区聚类和量子遗传算法三个角度,设计配送车辆调度优化算法,生成高质量的车辆配送路径。结果表明:所提方法能够有效改善客户需求响应速度和动态客户服务能力。(4)对前摄性与反应性城市物流的两级配送问题展开研究考虑现有多级城市物流配送体系及城市常态化限行政策,构建包含枢纽型物流中心、配送型物流中心和客户三类节点的两级配送车辆路径优化模型,设计前摄性需求配额和反应性动态补货策略、修复性/更新性策略实现不同动态度场景下的客户需求的高效响应。结果表明:设计策略能够有效降低动态客户对低动态度应用场景初始路径的干扰,,并简化了高动态度场景下的路径优化复杂度。(5)对银行ATM送钞业务路径优化问题展开案例研究以重庆市某保安押运有限公司的货币押运业务数据为基础,针对其存在的线路不均衡、金库分布不合理等问题,集成两阶段调度、多周期调度和两级网络调度研究成果,设计银行ATM前摄性与反应性集成送钞管理系统,实现银行ATM送钞作业的多周期多级多阶段协同调度。结果表明:打破行政区划限制和金库调整能够以更少的运钞路线数目完成其所承担的送钞业务。最后,对文章的主要研究结论进行总结归纳,并从交通限行政策对车辆路径优化的深层影响机理和多车型协同匹配角度,对城市物流前摄性与反应性配送问题的应用前景进行展望。