专利名称：基于车辆路径规划装置及规划方法
技术领域：
本发明涉及工程技术领域，尤其涉及一种基于车辆路径规划装置及规划方法。
技术背景
车辆路径规划是物流中心配送、固体垃圾回收、街道清理、信件和报纸投递、公共汽车路线制定等多个领域实际应用问题的抽象。虽然该问题已经被证明是NP难问题之一， 但是由于其应用的广泛性和经济上的重大价值，一直受到国内外学者的普遍关注。
在邻域构造方法中，若一个解通过某种变换称为另一个解，那么这两个解互为邻居。从初始解生成一个新解，并以此产生更好的解，这都是邻域构造过程。它常常作为优化算法的一部分，能够大大增加搜索范围，加速收敛速度。目前，邻域构造已经应用于求解车辆路径规划问题。然而，专门针对这一类问题量身定做的邻域构造方法还远远不够，有待进一步研究。发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于车辆路径规划装置及规划方法， 优化物流配送的总成本。
为达到上述目的，本发明所述一种基于车辆路径规划装置，包括
路径存储模块，存储至少一个路径方案，每个路径方案均包括一个出发地、至少一个目的地和至少一个从出发地至目的地的路径信息；
处理模块，对路径存储模块内的路径方案按处理模块内的对换、插入、同径对换、 交换和/或反向交换规则进行处理，并将处理后得出的所有路径方案存储至所述路径存储模块中；以及，
比较模块，依据预设的时间最短、路径最短和/或成本最低原则对经处理后得出的所有路径方案进行比较，得出最优路径方案。
优选地，所述路径方案均按一定路径信息顺序构成路径方案组合。
优选地，所述对换规则为
对换同一路径信息中或不同路径信息中的任意两个目的地的排列顺序或交换任意一个目的地与出发地的排列顺序，重新生成新路径方案组合。
优选地，所述插入规则为
任选一路径方案组合中的一个目的地或一个出发地，将其插入到所选路径方案组合的任意位置，重新排序生成新路径方案组合。
优选地，所述同径对换规则为
选取一个路径信息中的一段连续目的地，进行该段目的地中的边侧目的地对换重新排序生成新路径方案组合。
优选地，所述交换规则为
在任意两个路径信息中分别选择其尾部的至少两个连续目的地，该两段目的地交换位置重新排序生成新路径方案组合。
优选地，所述反向交换规则为
取一个路径信息头部的至少两个连续目的地并顺序反转，取另一个路径信息尾部的至少两个连续目的地并顺序反转，该两段目的地交换位置重新排序生成新路径方案组I=I O
为了达到上述目的，本发明所述一种规划方法，其特征在于，包括以下步骤
存储至少一个路径方案，按一定顺序排列构成路径方案组合，其中，每个路径方案均包括一个出发地、至少一个目的地和至少一个从出发地至目的地的路径信息；
对路径方案内的需求点和出发点按对换、插入、同径对换、交换和/或反向交换规则进行处理，重新排序生成新路径方案组合；
对新旧路径方案组合进行比较，得出最优路径方案组合。
优选地，所述对换、插入、同径对换、交换或反向交换规则为上述的对换、插入、同径对换、交换或反向交换规则。
本发明的有益效果为
本发明设计了基于车辆路径规划问题的五种邻域构造规划方法，增加路径信息的搜索范围，得到该问题高质量的最佳路径方案组合，从而降低物流配送成本，提高配送效率。
图1是本发明实施例中所述同一路径对换规则的示意图2是本发明实施例中所述不同路径对换规则的示意图3是本发明实施例中所述插入规则的示意图4是本发明实施例中所述同径对换规则的示意图5是本发明实施例中所述交换规则的示意图6是本发明实施例中所述反向交换规则的示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。
本发明实施例所述一种基于车辆路径规划装置，包括
路径存储模块，存储至少一个路径方案，每个路径方案均包括一个出发地、至少一个目的地和至少一个从出发地至目的地的路径信息；
处理模块，对路径存储模块内的路径方案按处理模块内的对换、插入、同径对换、 交换和/或反向交换规则进行处理，并将处理后得出的所有路径方案存储至所述路径存储模块中；以及，
比较模块，依据预设的时间最短、路径最短和/或成本最低原则对经处理后得出的所有路径方案进行比较，得出最优路径方案。
所述路径方案均按一定路径信息顺序构成路径方案组合。在此解释一下路径方案组合，一个路径方案组合包括至少一个路径方案，在该路径方案组合中，所有目的地均在其内，即是一个完整的路径方案。对于路径方案组合内包括的路径方案为包括有一些目的地的路径方案。
对处理模块中所设定的处理规则进行说明
所述对换规则为对换同一路径信息中或不同路径信息中的任意两个目的地的排列顺序或交换任意一个目的地与出发地的排列顺序，重新生成新路径方案组合。
所述插入规则为任选一路径方案组合中的一个目的地或一个出发地，将其插入到所选路径方案组合的任意位置，重新排序生成新路径方案组合。
所述同径对换规则为选取一个路径信息中的一段连续目的地，进行该段目的地中的边侧目的地对换重新排序生成新路径方案组合。
所述交换规则为在任意两个路径信息中分别选择其尾部的至少两个连续目的地，该两段目的地交换位置重新排序生成新路径方案组合。
所述反向交换规则为取一个路径信息头部的至少两个连续目的地并顺序反转， 取另一个路径信息尾部的至少两个连续目的地并顺序反转，该两段目的地交换位置重新排序生成新路径方案组合。
为了达到上述目的，本发明所述一种规划方法，其特征在于，包括以下步骤
存储至少一个路径方案，按一定顺序排列构成路径方案组合，其中，每个路径方案均包括一个出发地、至少一个目的地和至少一个从出发地至目的地的路径信息；
对路径方案内的需求点和出发点按对换、插入、同径对换、交换和/或反向交换规则进行处理，重新排序生成新路径方案组合；
对新旧路径方案组合进行比较，得出最优路径方案组合。
其中，所述对换、插入、同径对换、交换或反向交换规则为上述的对换、插入、同径对换、交换或反向交换规则。
由于现有构成一个基础路径方案组合，然后在该路径方案组合上进行处理产生新的路径方案组合。故需定义一个基础路径方案组合，该定义形式可为定义N个目的地，分别取用I-N个自然数表示，再采用0表示路径方案组合中的出发地。因此，根据定义形式， 若存在5个目的地，则基础路径方案组合的一种可能顺序为012304050。在该组合顺序中， 包括的路径方案分别为01230、040、050。在路径方案中，一个路径排列顺序被定义为路径信息。由于规定在路径方案组合顺序中，两个或两个以上的0连续排在一起，可以归为一个 0，故顺序可简称为上述排列顺序。
如图1所示为本发明实施例中所述同一路径对换规则的示意图。该基础路径方案组合为042013050，在图中可以看到，对于同一路径方案中的两个目的地对换，S卩42对换成对，重新得到路径方案组合0对013050。对两个方案组合进行比较假设目的地4所要求的送达时间为4个小时之内，从出发地到目的地4的需要时间是4小时，目的地2所要求的送达时间为2个小时之内，从出发地到目的地2的需要时间为2小时，从目的地2到目的地4的需要时间为2小时。
如果按0420的路径方案进行配送，满足了目的地4的要求，满足不了目的地2的要求；如果按0240的路径方案进行配送，满足了目的地2的要求，也满足了目的地4的要求。故024013050的路径方案组合优于042013050的路径方案组合。
如图2所示为本发明实施例中所述不同路径对换规则的示意图。该基础路径方案组合为042013050，在图中可以看到，对于不同路径方案中的两个目的地对换，即4对换成5，重新得到路径方案组合052013040。进行多次对换规则处理，依据预设的时间最短、 路径最短和/或成本最低原则对经处理后得出的所有路径方案进行比较，得出最优路径方案。
如图3所示为本发明实施例中所述插入规则的示意图。该基础路径方案组合为 042013050，在图中可以看到，选取目的地或出发地进行插入，S卩5插入到42，重新得到路径方案组合04520130。进行多次插入规则处理，依据预设的时间最短、路径最短和/或成本最低原则对经处理后得出的所有路径方案进行比较，得出最优路径方案。
如图4所示为本发明实施例中所述同径对换规则的示意图。该基础路径方案组合为057413沈0，在图中可以看到，选取一个路径方案中的一段连续目的地，进行该段目的地的边侧目的地对换，即413对换为314，重新得到路径方案组合05731似60。进行多次同径对换规则处理，依据预设的时间最短、路径最短和/或成本最低原则对经处理后得出的所有路径方案进行比较，得出最优路径方案。
如图5所示为本发明实施例中所述交换规则的示意图。该基础路径方案组合为 012345067890，在图中可以看到，在任意两个路径信息中分别选择其尾部的至少两个连续目的地，该两段目的地交换位置，即345交换89，重新得到路径方案组合012890673450。 进行多次交换规则处理，依据预设的时间最短、路径最短和/或成本最低原则对经处理后得出的所有路径方案进行比较，得出最优路径方案。
如图6所示为本发明实施例中所述反向交换规则的示意图。该基础路径方案组合为012345067890，在图中可以看到，取一个路径信息头部的至少两个连续目的地并顺序反转，取另一个路径信息尾部的至少两个连续目的地并顺序反转，该两段目的地交换位置， 即345反向成M3，67反向成76，543交换76，重新得到路径方案组合012760543890。进行多次反向交换规则处理，依据预设的时间最短、路径最短和/或成本最低原则对经处理后得出的所有路径方案进行比较，得出最优路径方案。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
权利要求
1.一种基于车辆路径规划装置，其特征在于，包括路径存储模块，存储至少一个路径方案，每个路径方案均包括一个出发地、至少一个目的地和至少一个从出发地至目的地的路径信息；处理模块，对路径存储模块内的路径方案按处理模块内的对换、插入、同径对换、交换和/或反向交换规则进行处理，并将处理后得出的所有路径方案存储至所述路径存储模块中；以及，比较模块，依据预设的时间最短、路径最短和/或成本最低原则对经处理后得出的所有路径方案进行比较，得出最优路径方案。
2.根据权利要求1所述的基于车辆路径规划装置，其特征在于，所述路径方案均按一定路径信息顺序构成路径方案组合。
3.根据权利要求2所述的基于车辆路径规划的邻域构造装置，其特征在于，所述对换规则为对换同一路径信息中或不同路径信息中的任意两个目的地的排列顺序或交换任意一个目的地与出发地的排列顺序，重新生成新路径方案组合。
4.根据权利要求3所述的基于车辆路径规划的邻域构造装置，其特征在于，所述插入规则为任选一路径方案组合中的一个目的地或一个出发地，将其插入到所选路径方案组合的任意位置，重新排序生成新路径方案组合。
5.根据权利要求4所述的基于车辆路径规划的邻域构造装置，其特征在于，所述同径对换规则为选取一个路径信息中的一段连续目的地，进行该段目的地中的边侧目的地对换重新排序生成新路径方案组合。
6.根据权利要求5所述的基于车辆路径规划的邻域构造装置，其特征在于，所述交换规则为在任意两个路径信息中分别选择其尾部的至少两个连续目的地，该两段目的地交换位置重新排序生成新路径方案组合。
7.根据权利要求6所述的基于车辆路径规划的邻域构造装置，其特征在于，所述反向交换规则为取一个路径信息头部的至少两个连续目的地并顺序反转，取另一个路径信息尾部的至少两个连续目的地并顺序反转，该两段目的地交换位置重新排序生成新路径方案组合。
8.一种规划方法，其特征在于，包括以下步骤存储至少一个路径方案，按一定顺序排列构成路径方案组合，其中，每个路径方案均包括一个出发地、至少一个目的地和至少一个从出发地至目的地的路径信息；对路径方案内的需求点和出发点按对换、插入、同径对换、交换和/或反向交换规则进行处理，重新排序生成新路径方案组合；对新旧路径方案组合进行比较，得出最优路径方案组合。
9.根据权利要求8所述的基于车辆路径规划的邻域构造方法，其特征在于，所述对换、 插入、同径对换、交换或反向交换规则为上述权利要求3-7权利要求中任意权利要求所述的对换、插入、同径对换、交换或反向交换规则。
全文摘要
本发明公开一种基于车辆路径规划装置及路径方法，该装置包括路径存储模块，存储至少一个路径方案，每个路径方案均包括一个出发地、至少一个目的地和至少一个从出发地至目的地的路径信息；处理模块，对路径存储模块内的路径方案按处理模块内的对换、插入、同径对换、交换和/或反向交换规则进行处理，并将处理后得出的所有路径方案存储至所述路径存储模块中；以及比较模块，依据预设的时间最短、路径最短和/或成本最低原则对经处理后得出的所有路径方案进行比较，得出最优路径方案。本发明设计了五种邻域构造规划方法，增加路径信息的搜索范围，得到该问题高质量的最佳路径方案组合，从而降低物流配送成本，提高配送效率。
文档编号G06Q10/08GK102521724SQ20111040391
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者寿文卉, 徐华予, 王威, 范文慧 申请人:清华大学