救援车辆调度

2024-06-10

救援车辆调度（共3篇）

救援车辆调度篇1

摘要：本文通过研究和分析“应急救援”行动中车辆器材保障面临的问题和特点,为器材保障有效模式的构建寻求行之有效的对策措施,为提高部队车辆装备保障快速反应能力和综合保障能力提供参考。

关键词：应急救援,军民融合,保障模式,保障能力

1 引言

随着我国面临的非传统安全威胁日益增多，遂行“应急救援”任务已成为军队新的历史使命。特别是在抗洪救灾、抗震救灾和处置重大疫情等“应急救援”行动中，军队人员积极解救、转移或者疏散受困人员，保护重要目标安全，抢救、运送重要物资等专业抢险。[1]由于车辆运输贯穿于行动全过程，车辆动用频繁，使用强度大、器材需求量大。车辆器材保障程度的高低，将极大地影响车辆的完好率和战备率。车辆器材保障面临更严重任务、更严形势和更高标准，需要我们围绕保障特点和任务，研究保障模式，为车辆器材保障的实践提供依据。

2“应急救援”行动车辆器材保障的特点与要求

“应急救援”行动是和平时期军队的一种特殊行动，车辆器材保障模式与战争行动相比既有一般战争军事行动的共性，又具有不同的特点和要求，这是由“应急救援”行动的特点来决定的。[2]

2.1“应急救援”行动具有突发性，要求车辆器材保障有快速反应能力

突发性是“应急救援”行动的一个显著特点。重大突发事件和危机往往发生时间、地点和规模难以预测，导致“应急救援”行动具有很大的被动性。[3]如1998年全国范围的洪水灾害，2003年的“非典”疫情，以及“5.12”汶川特大地震灾害等，都具有很强的突发性。因此，要求车辆器材保障要做到预有准备、快速反应，装备保障机关必须以最快的速度对部队实施保障，甚至是先于部队行动前将所需的车辆器材、技术力量及时调集输送到位，高效实施保障活动。

2.2“应急救援”行动具有多样性，要求车辆器材保障有强大的筹措供给能力

“应急救援”行动的军事力量构成具有多元性。就军队内部编制系列来说，既可能有总部所属的军事力量，也可能有军区、军兵种所属的军事力量。就军地联合构成来说，既有军队力量，又有地方力量，构成多元化趋势明显，导致器材需求种类和数量的增加。因此，只有通过协调军内及地方相关部门，提前把所需器材的数量、规格报准，辅助采购，提升筹措能力，才能为车辆提供良好的补充和辅助作用，缩短保障时间。

2.3“应急救援”行动具有社会性，要求车辆器材保障有高效的组织实施能力

“应急救援”行动具有很强的社会性，参与的力量涉及国家、军队和地方政府许多系统与部门，且随着“应急救援”行动规模的不同而不同。部队在遂行“应急救援”行动过程中，既要担负直接任务，又要担负可能出现的衍生或次生任务。比如“5.12”汶川特大地震灾害中，部队在抢救人民生命财产的同时，还要负责维护社会治安，保障群众的生产生活，以及灾后重建等工作，任务涉及广泛。遂行“应急救援”行动需与多个部门、多个领域进行协同配合，要求车辆器材保障有高效的组织实施能力。

3“应急救援”行动车辆器材保障组织筹划

“应急救援”行动器材保障，要根据短时间内大规模用兵、多方向驰援、紧急营救等行动需要，并充分考虑到任务地区设施损毁、交通中断、物资匮乏等实际情况，履行好保障救灾部队车辆维修任务、直接参与救援的双重职能，及时有效地开展器材供应保障。

3.1“应急救援”行动车辆器材保障原则

(1)预有准备，快速保障。“应急救援”行动突发性强的特点，决定了器材保障部门进行准备的时间极为有限，必须平时着眼不同任务的需要，制定器材保障预案，预有准备，提高器材保障的预见性和主动性，快速保障。

(2)统一筹划，一体保障。这是“应急救援”行动军队车辆器材保障形成整体合力的关键。“应急救援”行动车辆器材保障对象较多，隶属关系不同，保障地域广阔，保障形式多样。要求统一筹划车辆器材，统一筹划保障力量，统一筹划保障活动[4]。

(3)军地合力，联合保障。“应急救援”行动的特殊性决定了单纯依靠军队和地方的力量、保障资源和保障手段，难以满足器材保障的急需，要更好地解决器材需求与保障力量之间的矛盾，必须集结军地共同力量，实施联合保障。

(4)简化程序，特事特办。按照“应急救援”行动保障特点及组织指挥要求，建立权威高效的指挥机构，优化指挥程序，减少指挥环节，提高指挥时效。打破保障常规，急事急办、特事特办，尽可能满足装备维修需求。

3.2“应急救援”行动车辆器材保障组织指挥

(1)指挥机构。“应急救援”行动实践启示我们，完善、灵敏的应急指挥机制是突发情况下抢险救灾行动保障指挥有序组织的重要途径，是赢得时间和主动权的重要前提。“应急救援”行动器材保障应着眼某一任务方向行动的指挥需求，在军队应对突发事件装备保障指挥部门统一调控下，以各大单位联勤部为主构建联合指挥机构，统一指挥调控该方向行动中的车辆器材保障问题。在机构设置上，以三军联合、军地联合为原则建立联合指挥部，充分吸纳参与行动的其他战区、诸军兵种装备保障部门、地方行业部门参加，建立相应的保障协调组，专门负责互相之间的沟通、协调。在编组上，按单位、区域设置不同的器材保障人员编组，以提高整体指挥效能。

(2)指挥预案。预有多案准备是指挥机制快速启动的有力保证。预案要分类编制，车辆保障联合指挥机构在分析“应急救援”行动中所有任务部队车辆装备保障力量所面临的形势和任务基础上，编制总体保障指挥预案;各级车辆维修机构和器材供应机构在总体指挥预案框架下，区分跨区执行任务和本防区内执行任务两类分别拟制指挥预案。要彰显预案的快速机动能力，主要包括动员预案、周转器材向携行器材转换的组织程序、机动预案和与社会力量的协同预案。要贯彻精细化的理念，按照“重大、经常、个案”的原则，视情况制定针对某区域、某规模的器材保障专项预案，全面加强预案的实战性、针对性和可操作性。

(3)指挥方式。针对“应急救援”行动事发突然，时间紧、行动快，坚持按级指挥与越级指挥相结合，必要时车辆装备保障联合指挥机构直接指挥一线任务单位，确保第一时间解决问题。坚持整体筹划与具体指导相结合，通过联席会议、合署办公等形式，抓好统筹协同，对专业技术强的特殊任务，派出精干人员深入现场具体指导，以便快速处置，有效应对。

4 提高“应急救援”行动车辆器材保障能力的对策

针对“应急救援”行动的特点与要求，结合器材保障原则，经过认真总结抗震救灾、抗洪抢险、抗击雪灾等实践经验，从加强保障机制、器材储备、保障力量三个方面建设来提高“应急救援”行动车辆器材保障能力。

4.1 围绕提高快速反应能力，构建应急运行机制

一是构建军民融合的应急保障力量。目前，地方各级政府普遍建立了应急机制，但这种机制与部队之间尚未形成有效衔接和协调互动。因此，一方面要成立联合机构，定期召开相关会议，共同研究遂行保障任务的指挥编组、力量编成等问题。另一方面，要充分挖掘地方器材资源，比如可以利用一汽、二汽等军用车辆生产厂家的售后服务和器材储备体系，疏通供应渠道，做到平时建好，急时能用，从而构建军民融合的保障力量。

二是注重车辆器材的应急保障训练。各部队应根据任务区分，着眼多样化军事任务拓展训练内容，将“应急救援”行动车辆器材保障纳入部队训练计划，列入新一轮训练大纲。重点突出应急专业分队专攻精练，着力提高遂行“应急救援”行动器材保障的能力。

4.2 围绕提高综合保障能力，构建车辆专业器材储备合理格局

一是作战任务储备与“应急救援”行动储备相结合。要改变以往车辆器材单纯依据部队作战任务储备的分布格局，形成与可能担负的“应急救援”行动相兼容，与所处的地理环境相适应，与战备要求相符合的车辆器材储备格局。二是分散储备和统一储备相结合。一方面要针对部队，做好战术层面的分散储备，提升部队应急时的携行保障能力。另一方面，做好战略、战役层面的统一储备，在重点地区、重要方向，有针对性地预储预置部分急需器材，实现就近、就便、直达、定点保障。三是视情况简化启动程序。各级战储车辆器材管理部门要减少启动环节，节省转换时间，提高库存器材向保障器材的周转速度。

4.3 围绕提高有效保障能力，创新车辆器材保障方式

一是携行保障与途中补给相结合，确保车辆“开得动、行得远”。比如可以利用沿途“122交通故障支援系统”，根据车辆的技术状况和携行器材的消耗规律，及时的与地方交通机构进行沟通和协调，通过支援机构的代筹和前送，扩大途中保障能力，保证车辆装备能够“行得远”。二是建制保障和区域保障相结合，建立纵横通畅的保障网。车辆器材保障，既可以按照快速出动的应急保障和到达灾区的常态保障，又可以按照配置地域的分散与集中，灵活地采用建制保障与区域保障相结合的方式，解决好保障与需求的“时间差”和“协调差”问题。

5 结论

本文通过对“应急救援”行动车辆器材保障规律的研究，尝试从组织指挥和运行机制方面来构建车辆器材保障体系，并提出合理化建议，对“应急救援”行动中车辆器材保障工作具有一定指导作用。车辆器材保障是“应急救援”行动车辆装备保障的物质基础，一定要按照多样化军事行动的要求，坚持军民一体、军民结合，充分依托地方和军队两种资源实施快速、高效地投送保障。

参考文献

^[1^]李士生^,陈兆仁.非战争军事行动军交运输保障^[M^].北京:解放军出版社^,2011(2):353.

[2]朱之江.论非战争军事行动[J].南京政治学院学报,2009(2).

[3]胡百精.中国危机管理报告[M].北京:中国人民大学出版社,2009:100-103.

[4]王亮.车辆器材筹供管理学[M].天津:军事交通学院,2002:38.

[5]蔡有苍,朱永昌.非战争军事行动车辆装备保障主要对策探讨[J].汽车运用,2009(3).

车辆救援制动控制方案的研究篇2

1 救援原因分析

列车在正线运行时发生故障需要救援, 大多数情况下为其中的某些电气系统出现故障, 无法第一时间恢复造成的。不同的电气故障会影响故障车辆的制动能力。不同的制动能力, 对于救援电路的控制来说也会有不同的考虑。

大致分类如图1。

2 常用制动的同步控制

两车救援过程中, 无论故障车辆的紧急制动是否可以缓解, 常用制动同步控制可以通过列车线的贯通将救援车的制动命令传输到故障车辆来实现。而实现常用制动同步的方案有: (1) 基于列车网络方式; (2) 基于PWM编码方式。这两种方式可实现常用制动无级别施加, 虽然网络重联的方式增加了两列车网络重组的功能, 但对车钩电气接口和网络协议等方面的设计难度增大, 车对车接口有着较高的要求。这大大地增加了车辆成本, 属于性价比较低的方案。

此方案基于列车线信号编码方式, 在救援过程中车辆可以施加有级别的常用制动力的同步控制。为了实现救援车与故障车常用制动的同步控制, 下列列车线需要将被连通

牵引-传输牵引命令状态信号;

制动-传输制动命令状态信号;

备份模式-传输列车状态信号;

救援时, 两列车连挂后必要的列车线贯穿两列车。救援车启用“备用模式, 各车制动单元收到备份模式指令后, 进入“备份模式对制动系统进行控制。故障车根据连接的列车线指令进行常用制动控制, 并与救援车的常用制动保持同步 (制动的缓解或施加) 。由于制动信号只是依靠列车线传输简单的高低电平信号, 所以施加的制动力是事先设定好的有级别制动力。此方案可以依靠增加制动信号列车线的数量增加编码的信息量从而增加不同级别的制动力。针对特殊项目的要求可以将制动信号列车线数量增加为3条, 根据二进制编码的计算制动力等级可以扩展为8个等级。

3 紧急制动同步

3.1 制动可缓解的紧急制动同步控制

车辆正常运行时, 紧急制动环路是由本列车进行建立的。而救援时为了实现两联挂车辆紧急制动的同步, 在本车的紧急环路中加入一个联挂继电器的常闭触点。联挂继电器作用, 将紧急制动环路的建立加入了一个联挂条件, 在不联挂时, 联挂继电器不得电, 触点保持常闭状态, 紧急环路在本列车即可建立, 实现单列车的紧急制动。

联挂继电器激活条件为:两车联挂, 激活联挂按钮。因此将继电器得电电路分布在两列车上, 通过车钩两车联挂后才可以形成完整的回路。并将一个继电器常开触点与按钮并联, 一旦继电器得电触点闭合, 继电器处于保持得电的激活状态。所以两车如果保持联挂状态, 继电器也将保持得电状态。

两车联挂后, 通过跨车线将本列车紧急制动环路并联加入另一列车的紧急制动环路中。一旦本车的联挂继电器得电激活, 另一列的紧急制动继电器触点就可以串入本车的紧急制动环路中。故障车的联挂继电器激活后。救援车的紧急制动继电器触点就可以串联入故障车的紧急制动环路中, 救援车辆就可通过跨车线实现故障车紧急列车线电流导通。因此一旦救援车辆施加紧急制动, 紧急制动继电器失电, 触点动作断开。故障车的紧急制动继电器也将失电, 故障车随即施加紧急制动。这样在救援车施加紧急制动的同时故障车也紧急制动。同样, 故障车对救援车紧急制动的控制一样成立。这就实现了在故障车制动可以被缓解情况下, 故障车和救援车紧急制动均可以正常使用, 并能保证同步。

3.2 制动不可缓解的紧急制动同步控制

可能由于车辆的紧急回路出现断路等故障, 可能导致故障车辆的紧急制动环路无法建立。这样紧急制动信号无法施加到制动控制单元上。导致制动控制单元向制动缸施加排风指令导致紧急制动无法缓解。为了实现在制动不可缓解情况下的紧急制动同步控制, 在气路上游加入一个隔离电磁阀作为控制条件, 此隔离电磁阀工作原理是得电即排风。通过电磁阀这一工作原理, 在紧急制动时使电磁阀得电, 将风在电磁阀处排出, 空气无法传输到制动缸中, 达到制动缓解的目地。

在故障车辆制动不缓解情况下故障车的隔离电磁阀不使用本辆车的电源, 仅能通过救援车来进行供电。此供电可以通过救援车的紧急按钮来进行切除。当然在列车分离时, 故障车的隔离电磁阀的供电也将丢失。这样可以实现车辆意外解钩时, 故障车辆施加紧急制动的功能。而一旦故障车的隔离电磁阀得电, 制动缸内压缩空气将排空, 从而缓解紧急制动。这样可以是实现紧急制动的同步缓解。反之隔离电磁阀失电, 紧急制动将施加。

从电气控制考虑, 由于故障车辆的制动列车线无电, 制动隔离电磁阀处于向制动缸通风的状态。此时在故障车辆上将制动隔离开关闭合。由救援车辆向故障车辆通过跨车线供电。使得电磁阀得电达到通风目的。实现制动的缓解。如果需要再次在救援车辆上施加紧急制动。救援车上的紧急制动继电器将会动作, 触点开启。故障车上的电磁阀随之失电, 气路中风又重新打到制动缸中, 实现故障车的同步制动。

而当需要在故障车辆施加紧急制动时, 此时故障车上的制动隔离开关已经打到制动隔离继电器一路。救援车的制动环路将受到故障车的制动隔离继电器控制。紧急制动按钮如果被激活故障车的制动隔离继电器也将失电, 串联进救援车的制动隔离继电器触点由闭合动作成断开。救援车的紧急制动列车线随之失电。救援车也施加了紧急制动。

4 结论

本文针对了救援时制动控制电路各种故障工况, 提出救援过程中实现常用制动的同步控制方案, 在制动可以缓解情况下紧急制动的同步控制方案, 一旦紧急制动不可缓解, 重新建立两车的紧急制动控制电路利用电磁阀工作原理实现救援车辆与故障车辆的同步控制, 最终达到降低救援风险的目的。这是以往项目没有兼顾的。救援时的制动同步一直以来是车辆设计时需要考虑的重点问题, 救援时的制动同步一直来是车辆设计时需要考虑的重点问题, 此次提出的制动控制同步方案, 具有较高同步性和可行性, 对车辆冲击小。

摘要：根据不同的故障工况, 研究针对在救援过程中实现故障车辆与救援车辆同步制动控制可行性以及可靠性的电气控制方案, 从而达到降低救援风险, 提高救援控制方案的安全性。

基于干扰管理的车辆故障救援模型篇3

准时配送和即时配送是供应链“零库存”实现的有力保证。然而,实物在供应链各节点流转的过程中,诸如客户需求变化、车辆故障、交通事故和道路堵塞等干扰事件极易造成供应链节点间物流的延迟甚至中断,增加供应链风险,削弱企业甚至整个供应链对市场反应的速度。因此,当诸如此类干扰事件发生以后,如何快速获得有效的解决方案,以最大限度的降低损失成本、提高物流服务水平是一项很有意义的研究工作。

针对物流配送环节的干扰,许多学者采用干扰管理的思想,研究干扰发生后的状态,提出对系统负作用最小的优化目标,文献[1]针对快递公司收集任务过程中遇到的新增客户和旅行时间干扰的问题,构建以车辆行驶时间、客户延迟服务时间和返回中心库房延迟时间加权总和最小的目标函数。文献[2]以配送成本和系统干扰最小为目标,研究了带有硬时间窗的单车物流配送延迟问题。文献[3]针对配送延迟造成物流服务水平下降的问题,在总配送延迟时间满足事先控制量的前提下,以配送成本和系统干扰最小为目标,建立了物流配送延迟的单车干扰管理模型。文献[4]针对带时间窗车辆路径问题(Vehicle Routing Problems with Time Windows,VRPTW)的车辆故障干扰,构建了以追加费用最小为目标的模型,并提出了求解该模型的邻近救援策略。文献[5]针对带时间窗车辆路径问题(VRPTW)中遇到的需求扰动和时间窗的变化,结合车辆增派策略,邻近救援策略和客户取消策略,根据目标优先级的不同,采取字典序目标规划构建了包括车辆增派成本、客户取消成本和临近救援成本的多目标函数。文献[6]针对带时间窗车辆路径问题(VRPTW)中遇到的需求扰动和时间窗的变化,将干扰管理模型的目标函数定义为网络运行的费用和与原计划偏离所需费用的加权和最小,用交换法与禁忌搜索结合的算法进行求解。

以上文献通过构建干扰管理模型很好地解决了某种特定干扰问题。文献[1]针对的是新增客户和旅行时间的干扰;文献[2]、[3]针对的是单车配送延迟干扰;文献[5]、[6]针对的是客户需求和时间窗变动的干扰。文献[4]针对的虽是车辆故障干扰,但其单目标优化追加费用,缺乏对客户影响的考虑,且给出的邻近救援算法略显粗略。本文针对车辆故障问题,结合干扰管理思想,将对客户影响和对车辆影响纳入优化目标,实时调整原有配送方案。

2 干扰管理思想

从20世纪90年代有学者明确提出干扰管理的概念到现在,干扰管理已发展成为国际上管理科学、运筹学和系统工程等领域一个很受重视的研究方向,但由于研究视角的不同,干扰管理在学术界尚未有明确的定义,文献[7]认为干扰管理就是针对干扰事件发生后,调整原方案,使新方案相对于原方案的干扰最小。文献[8]认为干扰管理是在计划开始阶段,用优化模型和求解算法得出一个好的运行计划;计划实施中,由于内外部不确定因素导致干扰事件的发生,使原计划变得不可行,需要实时地产生新计划,新计划要考虑到原来的优化目标,同时又要使干扰带来的负作用最小。文献[9]认为干扰管理是以干扰发生后的状态为基础快速生成对系统扰动最小的调整方案,方案适当考虑费用问题,但并非费用最省。文献[10]将干扰管理和应急管理作了明确的区分:干扰管理主要针对经常性的干扰事件,如工业生产中的暂时缺货现象、交通运输中出现的堵塞现象以及航班的延迟等,研究消除其干扰的策略和措施。而应急管理主要针对突发性干扰事件,如911事件和SARS事件等,研究突发事件的应急对策和预案。文献[11]将干扰管理的核心思想提炼为5个主要方面:(1)制定正常状态的最优计划;(2)识别和评估干扰风险事件;(3)形成对系统干扰最小的新方案;(4)新计划要考虑偏差费用;(5)干扰发生后,最短的时间内和最小的成本下,对计划的影响最小的方法进行修复。

从干扰管理的定义来看,以上各学者对干扰管理的认识基本达成了共识:正常状态下,系统在初始方案下运行,当发生干扰事件,对初始方案造成影响,甚至使得初始方案无法运行时,运用优化手段对初始方案进行调整,调整方案必须考虑对系统的负作用最小。因此,干扰管理包括几个基本要素:

(1)原方案,即:系统正常运行下的方案,是正常状态下,系统考虑各种因素得出的最佳运行方案;

(2)干扰事件,即:对系统正常运行产生影响的事件,如:车辆故障和需求变化等,不同领域的干扰事件可能不同,但干扰事件必须是经常发生的可知事件,且其发生具有随机性;

(3)恢复模型,即:干扰事件发生后,调整原方案的规则,恢复模型具有适用性,不同的干扰事件优化模型基本不同,优化模型可以具有多个优化目标,但必须包括对原方案影响最小这个目标,而具体到配送领域,可以是对供应商的影响最小或对客户的影响最小;

(4)算法,即:恢复模型的求解算法,求解算法可以根据情况采取精确求解或近似求解,但对算法有一个基本要求:快速,需要在干扰发生后对其做出响应。

3 车辆故障救援模型

3.1 问题描述

一个批发商与多个零售商构成的多品种商品配送的网络中,批发商按户分拣和包装商品,自己组织或委托第三方物流企业为零售商提供配送服务。正常配送时,各车辆按照初始路线进行配送;某次配送过程中,某车辆发生车辆故障(要求时间内无法修复)造成部分零售商的配送受到干扰,在配送中心无备车的情况下,求对本次配送影响最小和费用最省的救援方案。

3.2 假设前提

假设:发生车辆故障时,各配送车辆的坐标、车载余量、已配送客户和未配送客户等信息能够实时获取。

3.3 救援规则

规则1:非故障车辆未服务客户归属不变,仍由原车辆服务;

规则2:救援车辆先去故障车辆处装货后才能对受干扰的客户进行配送;

规则3:救援车辆去且只去一次故障车辆处装货。

3.4 参数变量

v:正常车辆数量;

BI:故障车辆的未配送客户的集合;

BO:故障车辆故障点集;

cij:客户i和客户j间的距离;

si:干扰救援策略中车辆到达客户的实际时间;

si′:原方案中车辆到达客户的实际时间;

T:参加救援任务车辆数量的成本权重;

U:救援策略对客户时间延迟的成本权重

di:客户i的需求量;

Q:车辆的装载量;

tij:客户i到客户j处的车辆行驶时间;

sik:车辆k到达客户i处的实际时间;

yik:救援策略中,客户i由车辆k服务;

y*ik:原配送路线中,客户i由车辆k服务。

3.5 救援模型

该问题是一个多目标问题,在满足条件限制的要求下,救援模型实现三个目标的优化,即:总距离最短、受干扰车辆数最少和总配送延迟最小。模型优化的新方案不仅考虑原方案的优化目标(总配送距离最短),而且考虑对系统的最小干扰,即:对车辆的最小干扰和对客户的最小干扰。

式(1)限制各车辆服务客户的需求量不能超过车辆装载量;式(2)限制正常车辆服务的客户归属不变,仍由原车辆配送;式(3)~式(6)限制一个客户有且只能由一辆车服务;式(7)计算救援方案中,各客户的车辆到达时间;式(8)保证救援车辆先到故障车辆处装货后才能对受干扰客户进行配送。

4 模型求解算法设计

受剩余装载空间限制,新方案的生成首先要确定各车辆分配的救援客户,否则会出现救援车辆重复到故障车辆处装货的情况。基于此,本文采取遗传算法与2-opt算法相结合的混合型算法求解该模型。遗传算法将故障车辆的未配送客户分配到各救援车辆,2-opt算法改进单车的配送线路,确定单车最佳救援时机,算法流程如图1所示。

4.1 遗传算法

(1)编码

客户编号:1-2-3-4-5-6-7-8-9;车辆编号:1-2-2-1-1-2-3-3-2;

采取一维编码,1-2-2-1-1-2-3-3-2表示一个车辆分配染色体,即:车辆1负责客户1、4和5的配送,车辆2负责客户2、3、6和9的配送,车辆3负责客户7和8的配送。

(2)适应度函数

适应度函数是遗传算法中评价个体好坏的依据,适配值高的个体优先培养。在本问题中,对于种群数目为N的染色体群,个体染色体i的适应度值越小,则表示个体适配值越高。本问题的适应度函数设定为目标函数值的倒数,即:f=1/obji.

(3)选择

采用与适配值成比例的选择算子,对种群的个体进行选择与复制。个体i在下一代中复制自身的概率pi=fi/∑fi;定义选择概率pi为个体适应度与种群适应度的比值;依据选择概率对种群中的个体进行复制,选择概率大的个体被重复复制的机会大,而选择概率小的个体则趋向于减少或淘汰。同时,为加快收敛速度选择算子采取精英保留策略,种群个体数量5%的最优染色体被保留到下一代种群中。

(4)交叉

交叉即染色体种群两个个体交换某些片段产生新个体,它决定了遗传算法的全局搜索能力。交叉算子主要有:单点交叉、双点交叉和均匀交叉等。本文采用随机配对单点交叉的交叉算子。(1)群体中的个体两两随机配对。若群体大小为M,则共有[M/2]对相互配对的个体组。(2)每一对相互配对的个体,随机设置某一基因位为交叉点。(3)每一对相互配对的个体,依设定的交叉概率在其交叉点处相互交换两个个体的部分基因位,生成两个新个体。

(5)变异

变异即染色体种群中的某些染色体的某些基因位发生突变形成新个体,它决定了遗传算法的局部搜索能力。变异算子主要有基本位变异,均匀变异和非均匀变异等。本文采用基本位变异,即:随机选择的染色体中随机选择基因位,选择的基因位在限定的数值范围内突变,如:有染色体1-2-2-1-[1]-2-3-3-2,截取位标示为“[”和“]”,将1变为3,则变异后的子代染色体为1-2-2-1-[3]-2-3-3-2。

4.2 2-opt算法

2-opt算法的思想:以路径i→j和i+1→j+1代替i→i+1和j→j+1,交换后i+1,…,j间的路径反向,如图2和图3所示。当交换后线路长度缩短,即满足条件d(i,j)+d(i+1,j+1)<d(i,i+1)+d(j,j+1)时,可使路径解得到改善,采用固定循环次数或进化趋势不明显时作为交换停止条件。本文采取改进的2-opt算法,即:定义d(i,j)+d(i+1,j+1)+λltime1<d(i,i+1)+d(j,j+1)+λltime2时,路径得到改善,ltime1表示改进后的总配送延迟时间,ltime2表示改进前的总配送延迟时间,λ表示配送延迟的权重。

5 仿真试验

5.1 数据

设在100×100的平面内,随机生成30个客户,如表1所示。配送中心坐标为31(50,0),配送中心共有4辆配送车辆,每辆车的载重量为10,单位运行速度为1。

初始最优路线如图4所示。车辆1:0→9→28→25→8→12→7→0;车辆2:0→15→27→18→23→10→3→13→16→0;车辆3:0→1→14→17→20→6→11→19→4→0;车辆4:0→30→2→22→26→24→29→5→21→0;总路径长度:682.8。

5.2 干扰优化和分析

随机设置车辆发生故障的时间,在Matlab上运行第4节提出的混合型遗传算法,优化生成调整方案,将该调整方案与增派车辆的策略(即:其他车辆路径不变,增派的车辆到故障车辆处取货,然后对故障车辆未配送客户进行配送)进行对比,得到如下结果。

(1)设故障时间:112,故障车辆:2,则故障点:G(77,80)。

救援策略:车辆路径:车辆1:不变;车辆2:31→15→27→18→23→10→G;车辆3:不变;车辆4:31→30→2→22→26→24→G→3→29→13→5→21→16→31;总配送距离增加:-54(忽略故障车辆从故障点G回程),总配送延迟:134。

增派策略:车辆路径:车辆1:不变;车辆2:31→15→27→18→23→10→G;车辆3:不变;车辆4:不变;车辆5(增派车辆):31→G→3→13→16→31;总配送距离增加:85,总配送延迟:264。

(2)设故障时间:70,故障车辆:2,则故障点:G′(44,66)。

救援策略:车辆路径:车辆1:31→9→28→25→8→G′→27→23→18→12→7→31;车辆2:0→15→G′;车辆3:31→1→14→17→20→6→G′→10→3→11→19→13→16→4→31;车辆4:不变;总配送距离增加:32(忽略故障车辆从故障点G′回程),总配送延迟:608。

增派策略:车辆路径:车辆1:不变;车辆2:31→15→27→18→23→10→G′;车辆3:不变;车辆4:不变;车辆5(增派车辆):31→G′→3→13→16→31;总配送距离增加:70,总配送延迟:490。

通过(1)和(2)的仿真数据可以看出,当故障发生的时间较迟时,救援策略的总配送距离和总延迟时间都较车辆增派策略低;而当故障发生的时间较早时,救援策略的总配送距离较车辆增派策略低,总延迟时间却较车辆增派策略高。这是由于增加一辆车数意味着增加一条从客户到配送中心的路径。因此,增派策略较邻近救援策略路径较长,且当车辆故障发生的时刻较迟时,救援车辆已经配送了多个客户,其剩余装载量较大,救援较及时,受影响的客户较少,延迟时间也就较小。当车辆故障发生的时间较早时,情况恰好相反。

6 总结

本文针对物流配送的车辆故障问题,构建了车辆故障救援模型,结合仿真算例对模型进行了验证。通过与车辆增派策略对比,结果表明该模型对于解决配送中的车辆故障问题具有很好的效果,且对于配送中心减少配送备车和控制配送服务水平下降具有重要意义。

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