运输路线规划方法范文

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面对高油价时代的到来，成本剧增的物流运输企业如何应对挑战？运输公司的做法是：发挥专业化管理优势，优化运输路线。全面开展运输效率提速工作；强化经营管理，在降本减耗上下功夫，抵御高物流成本经营风险。

一、运输路线规划

（一）运输车辆路线安排问题

运输车辆路线安排问题（Vehicle　Routing　Problems　VRP）是指运输车辆从一个或者多个设施到多个地理上分散的客户点，优化设计一套货物流动的运输路线，同时要满足一些列的约束条件。该问题的前提条件是设施位置、客户点位置和道路情况已知，由此确定一套车辆运输路线，以满足目标函数（通常，VRP的目标函数是总费用最少）。实际上，VRP是按如下假设定义最少费用问题的：

（1）所有车辆路线均起始并终止于设施点。

（2）每个客户只能接受一个设施的货物。

（3）满足其他一些约束条件。

（二）定位—配给问题

定位-配给（Location-Allocation　Problems，LA）问题可解释为：依据客户点的地理分布与货物分配关系，确定出某一地理范围内设施的数量和位置。

二、石油配送路线优化

（一）运输车辆安排

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1 概述

1.1 研究背景

近几年，国内外各种灾害事故突发事件频频发生，严重影响社会稳定、经济发展和人民生命财产安全[1]。采用适当的疏散策略及方法是一种减少人员伤亡、财产损失，维护社会秩序的有效途径[2]。疏散是指在一定的限制时间内，采用一定的策略与方法将受灾区的人员送至安全区的活动过程[3]。数据分析是现代科研工作者们研究人员疏散问题的主要手段，而对特定建筑物内人员疏散的研究却寥寥无几，因此对此进行研究具有实际意义。

1.2 问题的提出

本设计根据对某厂各栋楼下午换班时间员工拥挤现状的了解，发现 3号楼的三个出口拥挤程度差距甚大。因此，研究并优化3号楼三个出口的拥挤问题，以期达到缓解3号楼三个出口的拥挤程度、降低诸如踩踏事件的事故发生率、提高公共安全系数以及在发生地震、火灾等突况时为紧急疏散提供良好的方案。

2 实验数据收集与分析

2.1 3号楼简易平面图

由于3号楼每层的工作室布局结构完全相同，因此，仅以一楼为例，利用 Autocad 绘图软件，绘制出3号楼各出口及工作室的简易平面布局图见图1 所示（F1-5表示一楼到五楼的楼梯）。

2.2 3号楼三个出口人流量数据采集

选择两个周（除去双休日）为观测时间，在每天的下午 16：00：00-16：30：00（下午换班时间）这 30 分钟内，观测3号楼三个出口的人口总流量。观测数据见表1所示：

从以上三个出口的总人流量数据表可以看出，出口一与出口三的总人流量相差不多，而出口二的总人流量却很少，仅占出口一的十分之一。

2.3 3号楼各出口人员状况

利用卷尺测量出各出口和楼梯的宽度的尺寸数据，以及观测实际各出口人流通过现状可以发现出口二与出口一的饱和人数相差不大，但是实际情况却是通过出口二进出3号楼的人相当少。同样，可以发现出口三的饱和人数是出口一的两倍，但是实际情况下，出口一与出口三的人流量相差不大。因此，改善各出口的人流量分配砘航庥导废窒笄惺悼尚小

3 各方案设计及方案优化

3.1 方案一及其优化

方案一为根据各出口与工作室的位置关系，按照全局就近原则的人员路线规划方案，即工作室距离哪个出口近工作室的人员就从哪个出口离开该楼。当人员均从最靠近三个出口的楼梯直下到出口处并离开工作楼时，其他楼梯几乎没有人通过且走廊也并未得到充分利用，造成靠近各出口的楼梯拥堵严重，疏散总时间增加。

3.2 方案二及其优化

方案二为在满足局部最优原则的基础上，考虑部分走廊与楼梯过于拥挤，而部分走廊与楼梯却并未得到充分利用。因此，在避免靠近出口处的楼梯与走廊过于拥挤带来的疏散时间较长等问题得出方案二的人员路线规划方案如下：以下工作室经过出口一进行疏散：113、213、413、513、221、111、219、419、311、309；以下工作室经过出口二进行疏散：105、205、405、107、307、507、313、421、123、223、423、323、523、103、203、303、403、503、207、407；以下工作室经过出口三进行疏散：305、505、121、321、521、109、209、409、509、211、411、511、119、319、519。因此，方案二较为完美地降低了3号楼在各出口的人流拥挤现状，提高了人员通行率，提高了公共安全，并且可为地震、火灾等突发事故发生时提供良好的的人员疏散路线。

4 结束语

本文根据路线规划与数据分析法，提出对3号楼各出口的拥挤程度优化，并根据数据对比确定最优路线规划。得出以下几项结论：

（1）通过对3号楼在下午换班时间三个出口的人员流动现状的数据观测，得出该楼三个出口拥挤程度相差甚大：出口一的拥挤程度较大，出口二不存在拥挤情况，出口三拥挤程度较小。

（2）通过对3号楼现状数据分析，得出造成出口一拥挤程度较大的主要原因在于该楼内部的人员从出口一离开的人流高峰与外部人员从出口一进入该楼的人流高峰存在高峰叠加，从而使得拥挤程度剧增。

（3）通过对3号楼路线设计和优化，缓解了该楼各出口的拥挤程度。

参考文献

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中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2013） 02-0000-02

1 概述

物流产业随着基础工业的不断壮大及消费市场的蓬勃发展而快速兴起。而中国的物流企业不论从技术装备还是管理水平与国外仍存在较大差距，概括起来有一下几个方面：对现代物流理念上的差距，企业规模方面的差距，社会需求方面的差距，管理体制方面的差距，专业手段方面的差距，专门人才方面的差距。据对美国物流业的统计与分析，以运输为主的物流企业年平均资产回报率为8.3%（irr），仓储为7.1%，综合服务为14.8%。在中国大部分物流企业的年平均资产回报率仅为1%。这一数据，不仅说明了中国物流效率低下，同时企业仍有很大的空间通过物流来降低成本。

如何应用先进的技术手段来提高物流业的经营效率，及时高效、经济地将商品配送到客户手中，成了大家探讨的话题，这也就是现代物流领域中备受关注的车辆路径问题（vehicle routing problem，VRP）。物流配送路径规划的优化与否，对物流配送效率、费用和服务水平影响较大。而此类问题都涉及如何处理大量的空间数据与属性数据而缩短物流时间、降低成本的问题。

地理信息系统作为不仅具有对空间和属性数据采集、处理和显示功能，而且可为系统用户进行预测，监测、规划管理和决策提供科学依据。它可以有效的结合最优路径、各种VRP模型、车辆行驶成本等要素，在可视化分析以及物流规划路径分析等方面具有不可替代的作用。GIS技术与现代物流工程技术相结合，给现代物流行业提供了巨大的发展空间，为物流企业完善管理手段、减低管理成本、提高经济效益、最终提升核心竞争力提供了机遇。

2 技术实现途径研究

物流配送车辆路线优化问题由Dautzig和Ramser于1959年首次提出，该问题一般定义为：对一系列给定的顾客（取货点或送货点），确定适当的配送车辆行驶路线，使其从配送中心出发，有序地通过它们，最后返回配送中心。并在满足一定的约束条件下（如车辆容量限制、顾客需求量、交发货时间等），达到一定的目标（如路程最短、费用最少等）。配送中心的每次配送活动通常面对多个非固定用户，并且这些用户分布在不同的地点，同时他们的配送时间和配送数量也都不尽相同。如果配送中心不合理规划车辆、货物的运输路线，常会影响了配送服务水平，还会造成运输成本的上升，因此对车辆及货物的配送路线进行规划是配送中心的一项重要工作。

车辆路线优化问题一般可根据空间特性和时间特性分为车辆路线规划问题和车辆调度问题。当不考虑时间要求，仅根据空间位置安排车辆的线路时称为车辆线路或车辆路径规划问题（VRP）。当考虑时间要求安排运输线路时称为车辆调度问题（VSP）。本文不考虑时间要求，主要针对第一类VRP问题，提出相应的技术实现方案研究。

典型的VRP具有以下特征：（1）所有车辆从仓库出发，并最终回到仓库；（2）所有车辆必须满足一定的约束；（3）多辆车负责多个客户；（4）每个客户由一辆车访问一次；（5）车辆的路线上可以取送货。目前研究的车辆路线规划的模型主要有两类，一类为网络图模型，另一类为数学模型。由于VRP难以用精确算发求解，启发式算法是求解车辆运输问题的主要方法，多年来许多学者对车辆运输问题进行了研究，提出了各种各样的启发式方法。

物流公司的业务一般具有配送范围广的特点，本文主要针对大范围跨省配送的案例进行智能路径规划，因此影响因素较多，主要包括：（1）大范围、跨省的配送交通网络图；（2）复杂的车辆运作规则，包括运行时间、运载能力、运行成本计算、驾驶员工作时间限制等；（3）复杂的道路选择优先级；（4）复杂的运输车辆优先级；（5）客户订单及运输车辆数据；（6）取货及分发过程；（7）繁杂的配送规则，如仓库、货物、客户的时间等；（8）运输车辆的重复利用，要求同一辆车在符合多个约束条件下尽可能多的参与到不同路线的配送中。

本文主要基于ArcObjects的网络分析和地图展示等组件进行二次开发，同时对其提供的车辆路径规划算法进行了拓展性研究。

3 功能模块设计方案

3.1 软件架构设计

系统建设遵循SOA架构，由数据资源层、组件层、服务层和表现层组成。数据资源层包括各种数据库、关系型数据库和空间数据库引擎ArcSDE，实现对物流业务数据的存储和管理；组件层包括接口协议、GIS组件、其他中间件；服务层实现计算功能，接受表现层的请求进行计算；表现层采用多种形式展现分析结果。

3.2 软件功能设计

本系统是物流业务管理系统的一部分，主要提供历史数据管理模块、线路优化分析模块、地图操作模块，同时提供与其他相关业务系统的扩展功能。

（1）线路优化分析模块

线路优化分析模块是系统的关键，提供两种分析结果：一种是基于AO自带的网络分析模块设计，计算分析结果；另一种是历次根据具体路况等信息的实际调度结果。

实际调度结果来自车辆GPS监控数据，并将实际调度结果作为输入，用来校正线路优化分析方法，最后生成最优路径规划。

（2）地图展示模块

地图展示模块，在配送交通网络图上展示道路基本信息、周边环境、仓库及客户地点、车辆位置信息等。同时将各种车辆路径规划分析结果以地图形式展示。基于ArcGIS提供的基础地图操作功能，实现地图缩放、浏览、鹰眼、图层控制、测量、选择、标注、信息查询等功能。

（3）历史数据管理模块

历史数据管理主要存储历史客户订单数据、实时路况信息、历史路径规划分析结果、实际运输路径等，可支持对历史数据的查询和修改。

（4）扩展功能模块

提供与其他相关业务系统、车载GPS设备、车辆监控设备等的接口，便于系统的扩展。

3.4 数据库设计

本系统中涉及的数据库主要包括元数据库、基础地理空间数据库、业务数据库、分析模型数据库、历史数据库等。

4 结束语

本文将物流车辆路径规划理论算法的研究与地理信息系统的网络分析模块相结合，经过二次开发，形成了用于实际的物流车辆路径规划信息系统。另外车辆路径规划设计约束较多，本文中不考虑时间要求，仅根据空间位置安排车辆的线路，同时不考虑装箱问题。

车辆路径规划问题是现代物流业的热点问题，但是基本停留在理论算法层面，随着技术的不断进步，必然出现考虑更多约束的先进算法，希望将这些算法真正与现代物流业结合，那将会是一个跨越式的进步。

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一、 全球定位系统GPS简介

全球卫星定位系统是美军70年代初在“子午仪卫星导航定位”技术上发展而起的具有全球性、全能性（陆地、海洋、航空与航天）、全天候性优势的导航定位、定时、测速系统。GPS由三大子系统构成：空间卫星系统、地面监控系统、用户接收系统。目前，全球定位系统已广泛应用于军事和民用等众多领域中。

二、GPS在交通运输中的应用

1、 GPS在道路工程中的应用

目前主要是用于建立各种道路工程控制网及测定航测外控点等。随着高等级公路的迅速发展，对勘测技术提出了更高的要求，由于线路长，已知点少，因此，用常规测量手段不仅布网困难，而且难以满足高精度的要求。目前，国内已逐步采用GPS技术建立线路首级高精度控制网，如沪宁、沪杭高速公路的上海段就是利用GPS建立了首级控制网，然后用常规方法布设导线加密。实践证明，在几十公里范围内的点位误差只有2cm左右，达到了常规方法难以实现的精度。

2、GPS在汽车导航和交通管理中的应用

三维导航是GPS的首要功能，飞机、船舶、地面车辆以及步行者都可利用GPS导航接收器进行导航。汽车导航系统是在全球定位系统GPS基础上发展起来的一门新型技术。为提高汽车导航定位精度，通常采用差分GPS技术。当汽车行驶到地下隧道、高层楼群、高速公路等遮掩物而与捕获不到GPS卫星信号时，系统可以重新设定。GPS导航系统与电子地图、无线电通信网络及计算机车辆管理信息系统相结合，可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能，这些功能包括：（1）车辆跟踪：利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置。利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输。（2）提供出行路线规划和导航：提供出行路线规划是汽车导航系统的一项重要辅助功能，由驾驶者确定起点和目的地，由计算机软件按要求自动设计最佳行驶路线，包括最快的路线、最简单的路线等的计算。（3）信息查询：为用户提供主要物标，如加油站、医院等数据库，用户能够在电子地图上根据需要进行查询。（4）话务指挥：指挥中心可以监测区域内车辆运行状况，对被监控车辆进行合理调度。（5）紧急援助：通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图显示求助信息和报警目标，规划最优援助方案，并以报警声光提醒值班人员进行应急处理。

3、GPS在危险品运输中的应用

（1）规化车辆路径：我国危险品公路运输量持续增长，危险品运输事故也随之增多，对危险品进行监管除了加强事故应急处理能力外，必须对危险品运输车线路、所经过的区域要预先设定行驶路线，特定区域，如商业区、广场等人员密集区运输车辆不得进入，特殊路段应限时运行。因此，研究危险品运输过程中相应的越界监测报警技术，可大大降低危险品运输重大事故的发生。

（2）实时监控定位跟踪：GIS与GPS的有效结合，再辅以车辆路线模型、最短路径模型和设施定位模型等，可构建高度自动化、实时化和智能化运输管理信息系统，使运输变得实时并且成本最优。受控车辆所有的移动信息均被存储在控制中心计算机中——有序存档、方便查询；可以通过网络实时查询车辆运输途中的运行情况和所处的位置，了解危险品在途中是否安全，是否能快速有效的到达。结合GPS技术实现实时快速的定位，这对于危险品运输的高效率管理来说是非常核心的关键。在主控中心的电子地图上选定跟踪车辆，精确定位车辆的具置、行驶方向、瞬间时速，形成直观的运行轨迹。并任意放大、缩小、还原、换图，可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上，利用该功能可对车辆进行实时定位、跟踪，满足掌握车辆基本信息、对车辆进行远程管理的需要。另外轨迹回放功能也是GIS和GPS相结合的产物，也可以作为车辆跟踪功能的一个重要补充。 对公司的运输线路进行优化处理，可以便利地实现以费用最小或路径最短等目标为出发点的运输路径规划。 降低空载率，提高车辆运作效率。并且可以随时了解车辆的运行状况、任务执行和安排情况，另外还可能通过远程操作，断电锁车、超速报警对车辆行驶进行实时限速监管、偏移路线预警、疲劳驾驶预警、危险路段提示、紧急情况报警、求助信息发送等安全管理保障驾驶员、货物、车辆及客户财产安全。

（3）指挥调度及时预防消除事故：GPS技术在汽车导航和交通管理工程中的研究与应用目前在中国刚刚起步，美国研制了应用于城市的道路交通管理系统，该系统利用GPS和GIS建立道路数据库，在数据库中包含有各种现时的数据资料，如道路的准确位置、路面状况、沿路设施等，该系统于1995年正式运行，为城市道路交通管理起到重要作用。把目前所处位置与所要到达的目标在道路网中进行优化计算，便可在道路电子地图上显示出到达目标的最优化路线，为公安、消防、抢修、急救等车辆服务。无线网络传输给上位机进行分析，从而实现危险品运输车辆的上位远程平台实时监控车辆运行异常状态预警有着重要的意义，一旦事故发生，可在第一时间做出决策，交通和消防部门可及时到达，防止有毒气体泄漏造成的重大伤害。通过上位平台分析事故前历史数据，不仅可再现任意时刻行车状态，还可以视图形式展现，便于事故预防。

本文根据危险品道路运输的现状，对危险品道路运输路线进行了系统的安全评价研究。并提出了适合国内危险品道路运输路线的综合安全评价方法。建立了危险品道路运输路线安全评价指标体系。提出了用模糊综合评价和层次分析相结合的方法建立危险品道路运输路线安全评价模型。并结合具体实例，运用所建立的模型进行安全评价研究，确定应用实例的环境安全影响等级，证明该评价体系和模型的研究具有较强的使用价值。

参考文献：

[1] 林威，林振山.GIS在我国物流领域中的应用研究[J].物流工程与管理，2011（2）：1-5.

[2]刘官文.论GIS在物流配送中的应用[J].改革与开放，2009（5）：93-95.