本發明屬于物流路徑優化,尤其涉及基于卡車與無人機協同的應急物流路徑優化方法及系統。
背景技術:
1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息,不必然構成在先技術。
2、極端自然災害會嚴重威脅人民生命財產安全與社會穩定,災后如何將有限的應急物資從儲備中心快速、可靠地運送到分散的受災點,成為應急物流系統面臨的核心挑戰。這一過程不僅追求速度,更因災后交通網絡常遭受破壞而充滿不確定性,傳統確定性路徑規劃方法往往難以適用。
3、在這一背景下,卡車與無人機協同配送模式因其靈活、高效的特點被廣泛研究,但仍存在若干亟待彌補的不足:其一,多數研究雖關注需求波動、運輸時間隨機等不確定因素,卻較少系統性地將災后道路中斷風險納入路徑可靠性的量化與約束體系中;其二,現有模型大多側重于單階段的事前路徑規劃,缺乏與事后應急調整機制的有效銜接,難以在系統層面實現魯棒性與成本可控的統一;其三,對于大規模兩階段優化問題的求解效率低下。
技術實現思路
1、為克服上述現有技術的不足,本發明提出了基于卡車與無人機協同的應急物流路徑優化方法及系統,以解決自然災害應急物資調度場景下道路中斷風險系統性缺失、單階段決策與事后調整脫節以及大規模兩階段優化求解效率低下的問題。
2、為實現上述目的,本發明的一個或多個實施例提供了如下技術方案:
3、第一方面,本發明公開了一種基于卡車與無人機協同的應急物流路徑優化方法,包括:
4、獲取物資中心候選點、受災點位置及道路網絡,所述受災點包括緊急點及次緊急點;
5、基于所述物資中心候選點、受災點位置及道路網絡,構建主問題確定物資中心的選址、配置卡車與無人機的數量,第一階段優化主問題以最小化運營成本;同時,根據實際道路弧段損壞概率計算每條卡車路徑可靠性;
6、基于所述卡車路徑可靠性計算每個次緊急點需要支援的概率,根據所述需要支援的概率構建子問題,第二階段采用基于邊際效益的緊割生成策略求解子問題以最小化支援調度成本;
7、以主問題與子問題構成兩階段隨機規劃模型,所述規劃模型通過迭代求解運營成本和支援調度成本的總成本最小化得到最優路徑。
8、第二方面,本發明公開了一種基于卡車與無人機協同的應急物流路徑優化系統,包括:
9、網絡獲取模塊,被配置為:獲取物資中心候選點、受災點位置及道路網絡,所述受災點包括緊急點及次緊急點;
10、第一優化模塊,被配置為:基于所述物資中心候選點、受災點位置及道路網絡,構建主問題確定物資中心的選址、配置卡車與無人機的數量,第一階段優化主問題以最小化運營成本;同時,根據實際道路弧段損壞概率計算每條卡車路徑可靠性;
11、第二優化模塊,被配置為:基于所述卡車路徑可靠性計算每個次緊急點需要支援的概率,根據所述需要支援的概率構建子問題,第二階段采用基于邊際效益的緊割生成策略求解子問題以最小化支援調度成本;
12、規劃求解模塊,被配置為:以主問題與子問題構成兩階段隨機規劃模型,所述規劃模型通過迭代求解運營成本和支援調度成本的總成本最小化得到最優路徑。
13、第三方面,本發明公開了一種電子設備,包括存儲器和處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機指令,所述計算機指令被處理器運行時,完成上述基于卡車與無人機協同的應急物流路徑優化方法的步驟。
14、第四方面,本發明公開了一種計算機可讀存儲介質,用于存儲計算機指令,所述計算機指令被處理器執行時,完成上述基于卡車與無人機協同的應急物流路徑優化方法的步驟。
15、與現有技術相比,本發明的有益效果為:
16、本發明提供了一種面向道路中斷風險的應急調度決策框架,通過構建考慮路徑可靠性閾值與中斷情景響應的兩階段隨機優化模型,并設計整數l-shaped?benders分解算法進行高效求解。首先,顯式引入路徑可靠性約束與中斷概率閾值能夠有效提升應急物流系統對道路損毀風險的抵御能力。通過將路段損壞概率轉化為路徑可靠性乘積約束,并設定最低可靠性閾值,確保第一階段規劃的卡車路徑具備抗中斷能力,為后續應急支援提供了穩健的初始方案,避免了因道路中斷導致的全局失效。并且,兩階段“事前規劃事后調整”決策框架實現了資源配置與應急響應的協同優化。采用基于benders分解的精確算法求解高維兩階段隨機規劃問題,通過主問題與子問題的迭代協同,結合邊際效益分析與線性松弛對偶信息生成緊割,顯著提升了求解效率。
17、本發明附加方面的優點將在下面的描述中部分給出,部分將從下面的描述中變得明顯,或通過本發明的實踐了解到。
1.基于卡車與無人機協同的應急物流路徑優化方法,其特征在于,包括:
2.如權利要求1所述的基于卡車與無人機協同的應急物流路徑優化方法,其特征在于,所述主問題以最小化運營成本,表達式為:
3.如權利要求1所述的基于卡車與無人機協同的應急物流路徑優化方法,其特征在于,所述根據實際道路弧段損壞概率計算每條卡車路徑可靠性:
4.如權利要求1所述的基于卡車與無人機協同的應急物流路徑優化方法,其特征在于,基于所述卡車路徑可靠性計算每個次緊急點需要支援的概率:
5.如權利要求1所述的基于卡車與無人機協同的應急物流路徑優化方法,其特征在于,所述子問題最小化系統第二階段的支援調度成本,該成本由中斷的受災點的支援方案成本組成,具體為:
6.如權利要求1所述的基于卡車與無人機協同的應急物流路徑優化方法,其特征在于,所述采用基于邊際效益的緊割生成策略求解子問題以最小化支援調度成本,將子問題采用連續版本和整數版本進行協同求解:
7.如權利要求1所述的基于卡車與無人機協同的應急物流路徑優化方法,其特征在于,所述兩階段隨機規劃模型的求解算法步驟如下:
8.基于卡車與無人機協同的應急物流路徑優化系統,其特征在于,包括:
9.電子設備,其特征在于,包括存儲器和處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機指令,所述計算機指令被處理器運行時,完成權利要求1-7任一項所述的基于卡車與無人機協同的應急物流路徑優化方法。
10.計算機可讀存儲介質,其特征在于,用于存儲計算機指令,所述計算機指令被處理器執行時,完成權利要求1-7任一項所述的基于卡車與無人機協同的應急物流路徑優化方法。