發(fā)布時(shí)間：2020-06-21 23:36

【摘要】：固廢管理系統(tǒng)尤其是垃圾收運(yùn)優(yōu)化問(wèn)題與環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響之間存在較多的不確定因素,如區(qū)域特征、優(yōu)化目標(biāo)針對(duì)性和各因素指標(biāo)量化等,這些不確定性增加了管理決策難度,影響了優(yōu)化方法的設(shè)計(jì)。如何從因地制宜、可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā),有針對(duì)性的權(quán)衡固廢管理系統(tǒng)中的各個(gè)影響因素,設(shè)計(jì)合理可行的目標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo)和優(yōu)化方法將是研究和解決此類優(yōu)化問(wèn)題的關(guān)鍵。本文基于高新區(qū)區(qū)域空間布局特殊性——功能區(qū)劃特征,將其與垃圾一級(jí)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)中一次運(yùn)輸環(huán)節(jié)收運(yùn)優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行關(guān)聯(lián)。在數(shù)學(xué)優(yōu)化模型構(gòu)建過(guò)程中考慮了敏感時(shí)間段——功能區(qū)劃——收運(yùn)路徑三者間的相關(guān)性,提出基于功能區(qū)劃特征和收運(yùn)社會(huì)負(fù)面影響設(shè)定收運(yùn)節(jié)點(diǎn)功能區(qū)時(shí)間窗的概念,進(jìn)而將一次運(yùn)輸問(wèn)題抽象為帶時(shí)間窗、中間設(shè)施及多次卸料過(guò)程的VRPTW-IF擴(kuò)展問(wèn)題,建立了高新區(qū)垃圾收運(yùn)一次運(yùn)輸環(huán)節(jié)基本數(shù)學(xué)優(yōu)化模型。針對(duì)所構(gòu)建的VRP模型,對(duì)擴(kuò)展式Solomon插入算法(ES)和遺傳算法(GA)兩種啟發(fā)式路徑構(gòu)造算法進(jìn)行深入研究,結(jié)合高新區(qū)功能區(qū)劃特征設(shè)計(jì)了相應(yīng)的算法程序,并從車輛路徑重疊／交叉度和負(fù)載均衡兩方面分析了兩種路徑構(gòu)造算法設(shè)計(jì)思路在具體操作和應(yīng)用過(guò)程中存在的缺陷和不足。通過(guò)算法缺陷分析,提出了優(yōu)先考慮收運(yùn)路徑社會(huì)負(fù)面影響,同時(shí)兼顧收運(yùn)經(jīng)濟(jì)成本的多目標(biāo)遺傳算法(MOP+GA)。分別設(shè)計(jì)了單條路徑內(nèi)收集點(diǎn)聚合度評(píng)價(jià)指標(biāo)Er和車輛路徑空間獨(dú)立性評(píng)價(jià)指標(biāo)Nr,對(duì)垃圾收運(yùn)路徑社會(huì)負(fù)外部性進(jìn)行量化和評(píng)價(jià),并引入Pareto排序法和Graham掃描法對(duì)新算法進(jìn)行設(shè)計(jì),以保持各優(yōu)化目標(biāo)特征的獨(dú)立性及解的搜索性能,實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輛路徑內(nèi)收集點(diǎn)進(jìn)行凸殼化操作的可行性。新算法在原算法基礎(chǔ)上分層次綜合考慮了4個(gè)優(yōu)化目標(biāo)(單條路徑內(nèi)收集點(diǎn)聚合度、車輛路徑空間獨(dú)立性、車輛數(shù)量和總行駛距離)的優(yōu)先級(jí),進(jìn)一步挖掘和研究了垃圾“一次運(yùn)輸”與高新區(qū)功能區(qū)劃特征的關(guān)聯(lián)性。實(shí)例研究中,對(duì)比分析了多目標(biāo)遺傳算法與另外兩種優(yōu)化方法對(duì)實(shí)例區(qū)域垃圾收運(yùn)一次運(yùn)輸優(yōu)化問(wèn)題的求解效果,并實(shí)現(xiàn)了路徑方案和凸包示意的可視化。分析結(jié)果表明,多目標(biāo)遺傳算法在充分考慮火炬高新區(qū)功能區(qū)劃特征條件下能有效降低區(qū)域內(nèi)垃圾收運(yùn)路徑的重疊／交叉程度,減少由于部分路段或區(qū)域內(nèi)收運(yùn)車輛／車次頻繁、路線密集等造成的社會(huì)負(fù)面影響。尤其在功能區(qū)時(shí)間窗約束下,新算法優(yōu)化效果尤為明顯,相較于擴(kuò)展式Solomon插入算法和遺傳算法,車輛路徑空間獨(dú)立性指標(biāo)Nr改善幅度分別為20%和29.41%；相較于遺傳算法,路徑內(nèi)收集點(diǎn)聚合度指標(biāo)Er改善幅度為3.41%,且其單位收運(yùn)成本僅比求解結(jié)果中較優(yōu)的遺傳算法增加了0.97%,而較現(xiàn)有方案減少7.0元/t,改善率為18.87%。在收運(yùn)路徑社會(huì)負(fù)面影響指標(biāo)對(duì)比中,結(jié)合車輛配備數(shù)量和凸包示意圖分析了擴(kuò)展式Solomon插入算法求解結(jié)果中路徑內(nèi)收集點(diǎn)聚合度Er較低的原因,發(fā)現(xiàn)了Er評(píng)價(jià)過(guò)程中的限制條件,同時(shí)進(jìn)一步驗(yàn)證了原算法設(shè)計(jì)思路上的缺陷。最后,參數(shù)敏感度分析表明,本文提出的功能區(qū)時(shí)間窗約束條件對(duì)于原算法的經(jīng)濟(jì)成本影響度較高,當(dāng)功能區(qū)劃特征消除后,其單位收運(yùn)成本降低。而在不同參數(shù)調(diào)整過(guò)程中,多目標(biāo)遺傳算法在削弱社會(huì)負(fù)面影響和兼顧收運(yùn)成本方面始終保持較好的改善效果,證明了本算法與實(shí)例區(qū)域之間較好的相適性、相容性。本研究中對(duì)功能區(qū)時(shí)間窗其概念、影響因素,以及在垃圾收運(yùn)優(yōu)化研究中的內(nèi)涵和意義進(jìn)行挖掘,擴(kuò)展了固廢管理的空間特征分析,對(duì)現(xiàn)有垃圾收運(yùn)體系是一種突破和補(bǔ)充。提出的區(qū)別于一般城市的垃圾收運(yùn)優(yōu)化方法有效解決了傳統(tǒng)方法中難以對(duì)收運(yùn)社會(huì)影響因素精確量化和改善的問(wèn)題,有助于高新區(qū)及類似區(qū)域制定合理的垃圾收運(yùn)優(yōu)化策略,削弱收運(yùn)過(guò)程帶來(lái)的“鄰避問(wèn)題”。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X705
【圖文】：

華中科技大學(xué)博壬學(xué)位論點(diǎn)０為車庫(kù)，車庫(kù)內(nèi)有足輛具有相同限定載荷Ｗ的運(yùn)輸車代表處于地理分散、具有非負(fù)需求４的客戶點(diǎn)：各路徑弧代表車輛從／點(diǎn)運(yùn)往ｙ點(diǎn)的成本消耗（通常Ｗ距離矩陣的Ｚｊ’ｅｒ，其成本值滿足ｃ＆邋＝Ａ，，該將問(wèn)題稱為對(duì)稱ＶＲＰ，礎(chǔ)ＶＲＰ—般在限定如每條車輛路徑起止于車庫(kù)、每個(gè)客戶服務(wù)、車輛路徑需求量和路徑長(zhǎng)度不超過(guò)車輛載荷及最大、最大收／卸貨次數(shù)）等約束條件下實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸路徑成本最低，

（３）子巡回消除約束——文獻(xiàn)【９５】指出ＶＲＰ子巡回消除約束條件其計(jì)算復(fù)０（／７３），難從通過(guò)常規(guī)的線性規(guī)劃方法進(jìn)行求解。因此，文獻(xiàn)１９６］中提出應(yīng)用法對(duì)ＶＲＰ子巡回消除約束條件進(jìn)行簡(jiǎn)化。在ＶＲＰ約束中，車輛Ａ：對(duì)客戶點(diǎn)／束后繼續(xù)對(duì)客戶點(diǎn)ｙ進(jìn)行服務(wù)，那么應(yīng)確保車輛離開(kāi)／點(diǎn)時(shí)其載重Ｓ邋９，４加上／量４應(yīng)小于等于車輛離開(kāi)ｙ點(diǎn)時(shí)的載重量即得出如下數(shù)學(xué)表達(dá)：逡逑＝邐（３此時(shí)，若定義一個(gè)足夠大的正數(shù)Ｍ，則ＶＲＰ中子巡回消除約束條件表示ｑ＊邋＋ｄｊ邋－邋ｑ＊邐撲、ＢＩＧＭ邋、ｉ，ｊ＆Ｃ，ｉ＊ｊ，ｋ邋＝邋＼，．．．，Ｋ邐（３－通過(guò)大Ｍ方法的應(yīng)用，ＶＲＰ子巡回消除約束條件其計(jì)算復(fù)雜降低，便于使常規(guī)的規(guī)劃方法對(duì)其進(jìn)行求解和計(jì)算。逡逑（４）決策變量約束——主要表現(xiàn)為運(yùn)輸過(guò)程中０－１變量的說(shuō)明和定義。逡逑２邋ＶＲＰ變體及分類逡逑

本文編號(hào)：2724825