基于模因算法的带时间窗多车路径规划研究

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物流行业发展面临着激烈的市场竞争压力和消费者服务要求不断升级的挑战。物流企业要在如此激烈的竞争环境中生存,提高企业的核心竞争力,物流车辆路径规划是物流管理中的关键环节之一,优化物流车辆路径规划对于减少运营成本和提高服务质量至关重要。由于车辆路径规划问题属于组合优化的NP难问题,该问题的求解存在诸多的困难,如算法的收敛速度慢,求解目标过多,问题约束苛刻等。为了平衡问题求解的时空复杂度,本文基于演化计算方法,对物流车辆路径规划问题进行研究。主要内容如下:(1)针对带时间窗多车辆路径规划问题,提出基于骨干链与大邻域局部搜索的多因子多目标模因算法,对路径长度、车辆使用数两个目标进行优化。在多因子算法的隐性信息交换的基础上,提出基于骨干链显性信息交换方法,通过对骨干链进行修复和拼接,将其重组成一个候选解并运用于大邻域局部搜索中。利用大邻域搜索的方法,对个体解进行深度搜索,加速算法的收敛并提高解的质量。利用Solomon的数据集进行测试,并将本文提出的算法与多因子模因算法(MFMA)、多因子进化算法(MFEA)以及多目标遗传算法(MOGA)算法进行对比,实验结果表明,骨干链和大邻域搜索的结合能够在保证解质量的条件下,显著提高算法的优化速度。(2)针对大规模带时间窗多车辆路径规划问题,提出基于相关度优先局部搜索的多目标模因算法,对路径长度、等待时间、车辆使用数和充电次数四个目标进行优化。算法通过贪婪策略和变异操作生成初始种群,利用节点间的信息构造相关度变量,并将其用于局部搜索中,提高算法的性能。应用实际脱敏数据对算法进行测试,实验结果表明相关度变量的构造以及贪婪策略的应用能在一定程度上促进算法的收敛。本文提出的多目标模因算法框架,在带时间窗多车辆路径规划问题中取得较好的求解效果,全局与局部搜索相结合的思路可为后续相关研究提供经验和借鉴。
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