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融合模拟退火的遗传算法在车辆调度中的应用∗

2018-07-31刘睿琼张文丽侯爱华

计算机与数字工程 2018年7期

刘睿琼 张文丽 侯爱华

(1.西安理工大学高等技术学院 西安 710082)(2.陕西理工大学物电学院 汉中 723000)

1 引言

遗传算法属于随机搜索算法,其来源于生物界自然选择和自然遗传机制,在各类工程优化问题中得到了广泛应用。在车辆调度领域,遗传算法应用已经很多,但多采用标准遗传算法[1]。遗传算法是以点集到点集的方式进行搜索,相对于点到点的搜索方法能以更大的概率搜索到全局最优解,但在实践应用过程中遗传算法往往容易产生早熟[2],而得不到全局最优解,因此需要对其进行改进。模拟退火算法不仅接收使目标函数变好的解,还在一定程度上接收使目标函数变差的解,克服了遗传算法局部搜索能力较差、易出现早熟现象的缺点。因此,如果能够使用模拟退火算法对种群进行优化,能够有效提高遗传算法的运行效率和准确性。

2 数学模型

本文主要讨论单配送中心有时间窗约束车辆调度(VRPTW)问题[3]。设 N 表示为客户总数,编号分别为1,2,…,N;编号0表示配送中心。D=(dij)为历程矩阵。配送中心的车辆数为K,q为车辆的容积。gi表示第i个客户的需求量。[ai,bi]为客户i的时间窗,即送货时间不能早于ai,且不能晚于bi,否则就要追加一定的时间窗惩罚值。ti为车辆到达客户i的时间。此外,对于客户i,j(i≠j)、车辆k定义如下两个变量:xijk和 yik

根据以上假设,有时间窗约束车辆调度问题的数学模型可表示为

约束条件如下:

在上述表达式中,式(1)为目标函数,时间窗惩罚函数将在后面讨论;式(2)表示每个客户的货物只由一辆车配送;……

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