基于模拟因算法的封闭式多车场容量限制弧路径规划问题研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:bendehen123
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容量限制的弧路径规划问题(Capacitated Arc Routing Problem,CARP)属于弧路径问题的一种,此类问题是在弧路径规划问题(Arc Routing Problem,ARP)的基础上对服务车辆添加容量约束,目的是使其与实际生活中出现的问题更加接近。作为标准CARP问题的重要扩展,封闭式多车场容量限制的弧路径规划问题在现实生活中也同样具有广泛的应用,例如冬季撒盐的作业路线规划、垃圾回收车的作业路线规划以及冬季扫雪路线规划等。上述问题的共同点在于服务过程中会产生大量成本,因此这类问题研究成果的推广可以有效提高社会效率,减少能源消耗,研究具有一定的价值。在本文中,我们主要研究了封闭式多车场容量限制的弧路径规划问题(Closed Multi-depot Capacitated Arc Routing Problem)模型的构建,并在此基础上尝试采用模拟因算法(Memetic Algorithm)对问题进行求解,之后通过对算例的求解证明使用模拟因算法确实可以对此类问题进行求解。本文的内容主要包括以下几个部分:第一章为绪论,这一部分简述了选择容量限制的弧路径规划问题进行研究的背景及意义、当前国内外的研究状况以及本文的整体结构与安排等。在第二章中,我们首先对标准容量限制的弧路径规划问题的起源、定义、问题的复杂性进行了介绍,之后分别介绍了封闭式多车场容量限制的弧路径问题(Closed Multi-depot Capacitated Arc Routing Problem)的出现、分类以及问题中复杂限制条件的处理,然后分别对标准的容量限制弧路径规划问题、封闭式以及开放式多车场容量限制的弧路径规划问题进行建模,并对模型中各个符号以及公式的含义进行介绍。在第三章中,首先对遗传算法(Genetic Algorithm,GA)与模拟因算法(Memetic Algorithm,MA)进行了简单介绍,并对算法中的关键步骤进行讨论,在此基础上,对本文中使用的算法进行介绍。本文中使用的算法采用整数编码方式,使用Extended Random Ulusoy’s Heuristic(ERUH)方法进行初始化操作,采用锦标赛法进行选择操作,采用线性顺序交叉法(Linear Order Crossover,LOX)进行交叉操作,采用传统变异算子进行复合操作后得到的算子进行变异操作。在第四章中,首先确定了将封闭式多车场容量限制的弧路径问题转化为多个标准问题的方法,之后对测试算例进行介绍并使用算法对算例进行求解。在结论部分对之前完成的内容进行总结,说明其意义及不足,并对未来研究进行展望。
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