1.一种改进的基于大规模多中心问题的路径规划方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:S1:对车辆服务对象,即街道,采用最近距离法将任务集T的任务划分至VD中的各中心点处,形成子问题RCS[1],RCS[2],…,RCS[|VD|],其中,VD为中心点集合。采用某种方法求解,获取所有子解S[i]。连接所有子解,形成整个问题的初始解决方案S;
S2:重复步骤S1若干次,获取最优初始解S,其可表示为S3:利用初始解决方案,对S’中的任务寻找新的合适位置,并将改变后的路径放置入临时集合TRS中;
S4:对临时集合TRS中的所有路径采用优化的分割处理方法进行切割,并将所得路径并入至待分配路径集合RS’中;
S5:采用所述三标准问题分解方法将所述待分配路径集合RS’中的路径分配至VD中的中心点处,使用2-OPT、Ulusoy Splitting方法进行处理,得到该子问题的子解S*i;
S6:采用局部优化方法对其邻域进行搜索,将所有的子问题的解S*i进行汇集,获得新的解决方案S*;
S7:若S*优于S,则以S*取代S;否则,放弃S*;如此,反复若干代后结束,最终的S即为满意的问题解。
2.根据权利要求1所述的改进的基于大规模多中心问题的路径规划方法,其特征在于,所述步骤S3中对S’中的任务寻找新的合适位置,并将改变后的路径放置入临时集合TRS的方法为:对于某子解Si中路径r,在其他子解中寻找Nr-1条距离其最近的路径,以此Nr条路径构成集合Sr,从初始解决方案S中删除Sr中的所有路径;然后对集合Sr中的任务搜寻新的合适位置,并进行移动,得到新的集合Sr’;若经过移动后,新的集合Sr’中路径的总耗费有所降低,则将新的集合Sr’中的路径加入临时集合TRS中,否则,将集合Sr加入到临时集合TRS中。
3.根据权利要求1所述的改进的基于大规模多中心问题的路径规划方法,其特征在于,所述步骤S1、S2的具体步骤为:步骤1):采用最近距离法,将所有任务分配至VD中各中心点处的,得到|VD|个子问题,TCS[1],TCS[2],…,TCS[|VD|];
步骤2):d←1;
步骤3):对TCS[d]中的任务采用BIH法,构造长路径Rd;
步骤4):对长路径Rd采用Ulusoy Splitting进行分割,得到子解Sd;
步骤5):d←d+1;
步骤6):若d≤|VD|,则转步骤3)继续构造子解;
步骤7):连接所有子解,得到问题的完整解S,即步骤8):k←1,k为用来生成初始解的循环变量;
步骤9):以VD中每个点为中心,构造一空子解,得到步骤10):从任务集T随机选取一任务t,分配至VD最近的中心点,令为d;
步骤11):将t采用BIH法插入到子解S’d中;
步骤12):重复步骤10)和11),直到任务集T中无任务可选;
步骤13):连接所有子解,得到问题的完整解S’,即步骤14):若S’较S好,则以S’更新S;
步骤15):k←k+1;
步骤16):若k≤Max_Num-1,则转步骤9)继续构造随机解;
其中,步骤16中Max_Num为初始解的尝试次数,其值采用MDMA的种群规模值。
4.根据权利要求2所述的改进的基于大规模多中心问题的路径规划方法,其特征在于,所述步骤S3的具体步骤为:以初始解决方案S为当前解,其中,
步骤11:随机生成{1:|VD|}的排列,S’←S,TRS←Φ,RS←Φ;
步骤12:i←1;
步骤13:r←1;
步骤14:在S’的第 个子解中,计算路径距离,找出离子解Si’中的路径r最近的Nr-1条路径,与路径r一并构成集合Sr;若集合Sr中只有路径r,则将子解Si’的剩余路径加入临时集合TRS,并转步骤12;
步骤15:对于集合Sr,使用单点插入算子SI及交换算子Swap寻找各任务的合理位置,并移动,得到集合Sr’;
步骤16:若集合Sr’优于集合Sr,则将集合Sr’并入临时集合TRS;否则,将集合Sr并入临时集合TRS;
步骤17:从S’中删除集合Sr中的路径;
步骤18:r←r+1;
步骤19:若r≤|Si’|,转步骤14继续,其中,|Si’|为子解Si’中的路径数;
步骤20:i←i+1;;
步骤21:若i≤|VD|,转步骤13继续搜索;
步骤22:将临时集合TRS中的所有路径采用优化的分割处理方法进行切割,并将所得路径并入至待分配路径集合RS’中。
5.根据权利要求4所述的改进的基于大规模多中心问题的路径规划方法,其特征在于,所述步骤14中计算路径距离采用以下方法:其中,两条路径r1和r2的距离为:
两个任务x1和x2的距离为:
其中,hv(x1)、tv(x1)分别表示任务x1的第一和第二端点。
6.根据权利要求4所述的改进的基于大规模多中心问题的路径规划方法,其特征在于,所述优化的分割处理方法的具体步骤如下:步骤31:获取所述初始解决方案
步骤32:iter←1,noimp←0;
步骤33:improve←false;
步骤34:S’←S;
步骤35:对于S’每个子问题的解Si’中的所有路径采用路径切割策略SR,形成较短的路径,放置RS中;
步骤36:采用所述三标准问题分解方法将RS中的路径分配至VD的相应中心点处,得到子问题RCS[1],RCS[2],…,RCS[|VD|];
步骤37:将每个子问题RCS[i]中的路径连接起来,形成一条长路径LRi;
步骤38:使用2-OPT、Ulusoy Splitting方法和局部优化方法对路径LRi进行切割和优化,得到子解S*i;
步骤39:连接所有子解,得到完整解S*,即步骤40:若S*优于S,则以S*更新S,即S←S*,并置improve←true;
步骤41:若improve=true,则置noimp←0,否则,置noimp←noimp+1;
步骤42:iter←iter+1;
步骤43:若iter≤MaxIter且noimp≤MaxNoImpIter,则转步骤32继续执行,否则输出解决方案S;
上述步骤中,MaxIter为最大迭代次数,MaxNoImpIter为最大改进迭代次数,即问题解若持续MaxNoImpIter未得到改善,则问题求解过程提前结束。
7.根据权利要求6所述的改进的基于大规模多中心问题的路径规划方法,其特征在于,所述步骤35具体为:步骤61:i←1;
步骤62:r←1;
步骤63:采用路径切割策略SR对子解Si’中的路径r切割,并将所得子路径归入RS’中;
步骤64:r←r+1;
步骤65:若r≤|Si’|,则转步骤63继续切割Si’中的路径,|Si’|为子解Si’中的路径数;
步骤66:i←i+1;
步骤67:若i≤|VD|,则转步骤62继续切割后续子解中的路径。
8.根据权利要求7所述的改进的基于大规模多中心问题的路径规划方法,其特征在于,所述路径切割策略SR具体为:步骤71:依据S*以及等级矩阵Mrank,对S*中所有连接计算等级平均值ARV;
步骤72:令k=1;
步骤73:从S*中删除Rk;
步骤74:根据步骤71所计算ARV,将Rk的连接归类到集合goodset和badset;其中,goodset为优良连接集合,badset为劣质连接集合;
步骤75:从goodset和badset中分别挑选出连接goodlink,badlink:步骤76:令pr1=rand()%1000/1000,若pr1
步骤77:令pr2=rand()%1000/1000,若pr2
步骤78:将分割后的子路径插入到S*中;
步骤79:k=k+1,若k<=m,则转步骤73,继续分割路径。
步骤80:返回分割后的车辆路由方案S*。
其中,Mrank为等级矩阵,rand()表示随机产生一非负整数,pr1与pr2为由rand()函数随机产生的变量,PGsr、PBsr分别为删除优良连接和劣质连接的概率。
9.根据权利要求8所述的改进的基于大规模多中心问题的路径规划方法,其特征在于,所述步骤75中选取goodlink,badlink的具体方法为:采用轮盘赌的方式选取goodlink,badlink。