基于GIS的运钞车辆路径问题研究

论文摘要

运钞车辆路径问题是VRP问题的一个实际应用。对运钞车辆的行车路径进行合理的管理和规划，是降低运钞成本、提高运钞车工作效率和安全性的有效手段。本文以运钞车辆路径问题为研究对象，针对运钞过程中运钞成本高、不同线路的工作负荷不均衡、部分线路存在安全隐患等问题，提出了运钞车VRP问题的综合优化目标和求解方案。在此基础上分别构建了运钞线路划分模型和运钞单车路径优化模型，给出了相关的改进算法设计。同时，结合地理信息系统（GIS）理论开发了运钞车VRP系统，并应用实例验证了该系统的有用性和可靠性。在分析运钞车辆路径问题特点的基础上，提出了解决运钞车VRP问题的整体目标和“先划分、再优化”的求解思路，分别给出了运钞线路划分目标和运钞单车路径优化目标。为实现运钞线路划分目标，提出了综合指标工作量、综合指标工作量均衡因子和网点间的真实路网距离的概念，并给出了具体求解方法；构建线路划分模型，针对该模型的求解需要和传统计算方法的不足，通过提高网点的聚集度和均衡不同线路的工作负荷对最邻近算法进行改进，并用某押运公司的实际运钞数据，验证了新算法在任务分配、行车距离、服务时间上的优越性。为实现运钞单车路径优化目标，提出了道路畅通度和安全系数的概念，分别定义了其内涵和计算方法；以线路总行车距离和总服务时间的综合评价值最低、且满足线路安全要求为优化目标，构建了运钞单车路径优化模型；针对基本蚁群算法存在的不足，结合道路畅通度和安全系数改进了传统蚁群算法的状态转移概率和信息素更新策略，并结合实例验证了新算法在单车路径目标值、运行时间、收敛速度上的优越性。为将计算机求解出的路径优化方案数据以更加直观的形式传递给使用者，利用本文所构建的两个模型和相关改进算法，结合GIS理论开发了运钞车VRP系统，实现“先划分、再优化”的运钞车VRP问题求解方案，并将求解结果以地图、数据表、报表的直观形式展现给用户。本文最后用某押运公司的任务实例对该系统进行了测试，验证了该系统解决运钞车辆路径问题的有用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 车辆路径问题研究现状
• 1.2.2 基于 GIS 的车辆路径问题研究现状
• 1.2.3 运钞车辆路径问题研究现状
• 1.3 本文的主要内容及结构
• 1.3.1 本文主要工作
• 1.3.2 本文结构
• 第二章 运钞车辆路径问题分析
• 2.1 VRP 问题概述
• 2.1.1 VRP 问题的定义
• 2.1.2 求解 VRP 问题的算法
• 2.2 运钞车 VRP 问题分析
• 2.2.1 运钞车 VRP 问题描述
• 2.2.2 运钞车 VRP 问题特点
• 2.2.3 运钞车 VRP 问题求解思路
• 2.3 本章小结
• 第三章 运钞线路划分模型及算法设计
• 3.1 综合指标工作量
• 3.1.1 综合指标工作量的定义
• 3.1.2 综合指标工作量均衡因子的提出
• 3.1.3 权值的选定与调整
• 3.2 网点间的真实路网距离
• 3.2.1 真实路网距离的定义
• 3.2.2 真实路网距离的求解
• 3.3 运钞线路划分模型的构建
• 3.3.1 线路划分的基本原则
• 3.3.2 运钞线路划分目标
• 3.3.3 线路划分模型
• 3.4 基于改进最邻近算法的线路划分算法
• 3.4.1 最邻近算法的内容及特点
• 3.4.2 改进的最邻近算法设计
• 3.4.3 改进算法在运钞车 VRP 问题中的应用
• 3.4.4 实验结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 运钞单车路径优化模型及算法设计
• 4.1 道路畅通度和安全系数的确定
• 4.2 单车路径优化模型的构建
• 4.2.1 单车路径优化目标
• 4.2.2 单车路径优化模型
• 4.3 基于改进蚁群算法的单车路径优化算法
• 4.3.1 蚁群算法概述
• 4.3.2 改进的蚁群算法
• 4.3.3 改进蚁群算法在运钞车 VRP 问题中的应用
• 4.3.4 实验结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于 GIS 的运钞车 VRP 系统的开发及应用
• 5.1 GIS 平台下的线路划分和路径优化
• 5.1.1 GIS 的概念和功能
• 5.1.2 GIS 与线路划分及路径优化模型的结合
• 5.2 基于 GIS 的运钞车 VRP 系统的开发
• 5.2.1 系统开发环境选定
• 5.2.2 系统结构
• 5.2.3 系统模块设计
• 5.2.4 生成线路管理模块的实现
• 5.3 实例应用分析
• 5.3.1 运钞车 VRP 系统应用实例
• 5.3.2 结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢