城市生活垃圾回收网络优化研究

论文摘要

目前，城市生活垃圾成为困扰我国大多数城市健康发展的痼疾。与国外相关国家相比，我国垃圾回收处理模式存在资源化程度低、处理方式单一等弊端，很多城市在积极探索新的垃圾回收模式。鉴于中国与巴西国情比较接近，巴西的塞普利模式具有较高参考意义。从文献阅读来看，将垃圾回收问题视为单独的选址-运输问题或垃圾收集车辆路径问题（VRP），很少将两者结合起来考虑，也很少考虑垃圾的回收利用。基于此背景下，本文提出如何在混合回收、集中分拣的回收模式下构建城市生活垃圾回收网络的决策问题：本文介绍了研究背景，从国内外实践和文献综述两方面阐述城市生活垃圾回收的现状，针对当前我国实践和研究中存在的问题，提出文章的主要研究内容，并阐述本文的研究意义。在阐明城市生活垃圾的基础上，分析城市生活垃圾回收物流和回收网络构建的原则、内容、构成要素，并介绍典型的垃圾回收网络构建模型和垃圾收集车辆路径模型，为本文的数学建模奠定理论基础。文章借鉴巴西塞普利回收模式，提出构建具有分拣中心的城市生活垃圾回收网络，通过分拣中心实现垃圾的分类回收。由于城市生活垃圾回收网络问题涉及到设施选址和收集车辆路径优化问题，本文将两者典型的数学模型结合起来，并将各种假设条件抽象成数学约束，最终建成城市生活垃圾回收网络数学模型。文中构建的城市生活垃圾回收网络模型的主要特点是：综合考虑了垃圾的分类回收、典型的设施选址问题和垃圾收集车辆路径问题。针对模型具有NP难解性，文章提出串行运行禁忌搜索算法和遗传算法来求解模型，即先用禁忌搜索算法求解各种分拣中心组合下的车辆路径优化问题，并保存结果，然后用遗传算法求解选址问题，遗传算法中评价染色体时涉及到车辆路径优化问题时，直接调用之前计算结果。本文选取一个算例对所建模型和算法进行测试。算例结果表明模型的可行性和算法的优良性。进而分析模型的收运成本和算法参数灵敏度，实验表明收集成本和运输总成本对总成本影响较大，而算法参数对总成本影响不明显，说明算法对参数变化具有较强的鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外城市垃圾回收模式概述
• 1.2.1 国外典型的城市垃圾回收模式
• 1.2.2 我国城市垃圾回收模式与现状
• 1.3 国内外城市垃圾回收相关文献综述
• 1.3.1 城市生活垃圾收集车辆路径优化研究综述
• 1.3.2 城市生活垃圾处理设施选址优化研究综述
• 1.3.3 城市生活垃圾回收系统整体优化研究综述
• 1.3.4 国内外相关研究现状与不足
• 1.4 主要研究内容与思路
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究思路
• 第2章 城市生活垃圾回收网络构建理论基础
• 2.1 城市生活垃圾概述
• 2.1.1 城市生活垃圾的概念
• 2.1.2 城市生活垃圾的特征
• 2.1.3 城市生活垃圾成分与分类
• 2.2 城市生活垃圾物流系统
• 2.2.1 城市生活垃圾回收物流的概念
• 2.2.2 城市生活垃圾回收物流的特征
• 2.2.3 城市生活垃圾处理技术分析
• 2.3 城市生活垃圾回收网络构建
• 2.3.1 城市生活垃圾回收网络设计原则
• 2.3.2 城市生活垃圾回收网络设计内容
• 2.3.3 城市生活垃圾回收网络构成要素
• 2.4 相关模型与算法介绍
• 2.4.1 典型的垃圾回收网络构建模型
• 2.4.2 典型的垃圾收集车辆路径模型
• 2.4.3 遗传算法介绍
• 2.4.4 禁忌搜索算法介绍
• 第3章 城市生活垃圾回收网络模型构建与算法设计
• 3.1 问题提出与问题描述
• 3.1.1 问题提出
• 3.1.2 问题描述
• 3.2 模型假设与构建
• 3.2.1 模型假设
• 3.2.2 模型构建
• 3.3 模型求解算法设计
• 3.3.1 模型求解思路与算法流程
• 3.3.2 外层遗传算法操作
• 3.3.3 内层禁忌搜索算法操作
• 第4章 算例分析与实际应用
• 4.1 实验平台与数据来源
• 4.1.1 实验平台
• 4.1.2 数据来源
• 4.2 算例测试与结果说明
• 4.3 模型灵敏度分析
• 4.3.1 收集成本灵敏度分析
• 4.3.2 运输成本灵敏度分析
• 4.3.3 算法参数灵敏度分析
• 4.3.4 垃圾参数灵敏度分析
• 4.4 实际应用说明
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读硕士学位期间发表论文及参与科研项目
• 附录 B 论文主要程序