关于车辆配载的综述

关于城市物流中心车辆配送配载的综述摘要：基于交通条件约束、客户时问窗约束以及车辆承载能力约束条件下，以车辆的配送路径最短、拼装货品最多，为优化目标，研究车辆配送与配载的两目标优化调度模型组，该模型组可以完整描述调度过程的优化目标和约束条件．以VB6．0进行仿真模拟，结果表明该模型可以有效模拟配送中心调度系统在多种约束条件下的配送、配载调度过程，得到的调度指派方案是可接受的，而且是有效的．关键词：配送；货物配载；车辆调度；两目标规划几乎所有的城市物流运输都是利用道路实现，因为一方面道路运输能提供比铁路运输更便捷、低费用的和高水平的配送服务；另一方面，城市流越来越多地倾向于短距离和短时间运输，只有路运输方式可以满足这一要求．但是城市物流运给城市交通带来的高负荷、多拥挤以及交通污染得城市交通管理部门越来越多地对货物运输车辆施交通限制管理，这对城市物流的发展无疑会带来负面影响．如何在城市货运车辆通行管制约束下合理有效地指派配送车辆的装载和走行路径，这是城市物流调度部门急需研究解决的问题．优化目标的确定与约束条件分析1优化目标的确定研究车辆配送路径，就是研究车辆走行的最短路问题．最短路问题简单说来就是寻求某网络中，从某起点至终点的最短路径．应用于有交通约束的车辆调度问题中，就是根据客户所在位置，确定配送车辆走行路径，使其所走的总路径最短或时间最少．本文的研究中，将车辆的总走行时间最短作为一个优化目标是基于如下的考虑：由于道路上的车辆流率不一样导致车辆行驶速度不一样，因而即使在起讫点间最短距离的道路上走行，其时间花费也不一定是最少的．但是从车辆的运行效率角度考虑，车辆走行时间的节省对于配送服务以及企业的营运效益是至关重要的；而从车辆驾驶员角度讲，他们更愿意选择走行时间最短的路径．所以将总的走行时间最短作为优化目标，既符合物流企业的运营效益，同时也符合驾驶员路径行为选择方式．研究车辆的配载，就是研究在车辆的承载能力允许前提下，配送车辆装载货品最多的调度解决方案．即是要研究采用何种方法拼装，可以使装载重量和装载体积最大、使车辆的实载率最高．本文的研究中，将配载货品最多作为第二优化目标．2约束条件分析在城市物流配送中，制约车辆路径和配载的因素划分为车辆类型约束、车辆载重与容量约束、客户时间窗约束、货品配送优先级约束、道路交通条件约束等5种类型约束条件．2．1车辆类型约束用于配送的车辆通常根据配送货品的特性分为专用车(专门用于运送特种货品)和通用车(可以运送特种货品以外的各种货品，例如集配车就是以市区为服务范围的配载车辆，亦称为服务车)2类，但由于车辆的额定载重量和有效容积不同，各种车辆又可以按吨位分类(如lOt车、4t车、2t车等)．不同吨位的车，可承载的货品量是不同的，因此有必要将车辆类型作为约束条件在模型中描述出来．为便于研究，假定配载车辆都是集配车，并根据车辆吨位的不同分为大、中、小3种类型的配送车．2．2车辆载重与容量约束车辆的配载必须考虑车辆的有效容积和额定载重量，超重装载和超容量装载都是不允许的．因此模型中加入车辆载重容量的约束是必要的．在这一约束条件下，可以更好地选择货品配装模式和拼装顺序，以便将运输成本减至最低．同时，需要配载配送的客户通常是小货品量的客户(单位体积的货品重量不超过车辆的运载能力)，他们要求货品不被分装在不同的车辆上．就是说每一客户必须由一个配送车辆服务．有载重容量限制的车辆配载问题，跟车辆路径问题密切相关．因为，当车辆装载的货品确定后，配送车辆需要访问的客户就已同时确定下来，于是相应的车辆走行的最短路径(采用精确算法，最短路惟一的时候)也就确定下来了．当然，如果采用近似算法或启发式算法，解不惟一时，也不一定麓完全确定配送路径，但是至少可以确定路径的解空间范围(即可选择的路径范围)．另一方面讲，车辆配载过程中，如果不考虑车辆的路径选择，很有可能导致运输成本的增加和资源的浪费．本文虽然将配载问题与车辆路径问题分做2个问题讨论研究，但并没有将它们绝对独立开来，只是在每个问题中有侧重地分析研究问题的关键点和解决思路．2．3客户时间窗约束不同客户，对配送时段的要求不尽相同，空间距离也在客观上为配送制造了时间障碍，因此时间窗束是配送调度时必须重点考虑的因素．在物流配送过程中，很多客户会要求在指定的间窗(timewindows)内接收货物．时间窗问题是引入客户对送货时间限制的约束，对车辆路径问题的拓展．随着物流需求的急剧增长及物流成本节省给企业效益带来的利润，越来越多的客户基于零库与准时配送制(JIT)要求考虑，对配送的时间提出求，使得时间窗约束成为车辆路径问题中重要的约束条件之一。2．4货品配送优先级约束根据配送货品特点(例如保鲜食品、冷冻冷藏品、特种药品等)和客户要求(例如紧急配送)，确定配送优先级，不同优先级的货品不能用同一辆车进行配送．优先级约束可以分3种情形分析：第1种情形是保鲜食品、冷冻冷藏品和特种药品等的配送，该类配送可以根据货品的时间限制确定相应的配送时间窗，进而可以归结为时间窗约束；第2种就是紧急配送，作为一种实时的调度处理，将在动态车辆路径问题中论述；第3种是集货与配送的优先级约束，即集货点比与之对应的配送点具有路径排序优先权，也将在动态车辆路径问题中讨论．2．5道路交通条件约束道路交通条件限制主要包括交通条件(货运车辆通行道路或路段限制、单行道限制、货运车辆通行时间限制、货运车辆车型限制等)约束和交通能力(道路通行能力和饱和度限制等)约束．道路交通约束主要用于道路网络的最短路径选择和配送车辆的运载能力(容重)限制．货运车辆通行道路限制是交通管理部门实施交通规制的方法之一，其目的是为了规范交通秩序，缓解交通矛盾．但这种规制给物流配送带来困难，因为客户的位置不一定在符合规制要求的地段或道路旁，配送车辆难于将所有客户的货品都直接送至客户要求的卸货地点．单行线也是交通管理部门实施交通规制的方法之一，但是单行线给配送车辆带来的最直接的问题就是绕道行驶、增加运输成本．城市中心的步行街作为商贸集散中心，对配送的要求本来是巨大和多发的，但步行街限制了车辆通行，导致配送车辆配送困难以及因绕行引起的配送时间延滞等．此外，笔者也将交通管理对车辆车型的限制以及道路交通饱和度等因素也作为约束条件加以考虑．综上所述：结合配送车辆的实际配送、配载过程以及交通条件约束、客户时间窗约束、车辆承载能力约束等约束条件，建立两目标优化模型组．该模型组可以准确描述配送中心调度系统在多种约束条件下的配送、配载调度过程．最后给出的基于该模型组的仿真试验表明，由此得到的调度指派方案是可接受的，而且是有效的．