“卡车-异构无人机”协同的应急物资配送路径优化问题研究

作     者：饶春波 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡大伟

授予年度：2023年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：应急物流 “卡车-异构无人机”协同配送 路径优化 变邻域搜索算法 

摘      要：自然灾害造成的生命财产损失惨重,灾区急需大量应急物资进行救援、卫生防疫和灾后重建等工作。然而,复杂的路况和恶劣的天气条件使得现代应急物资配送面临着许多挑战,从而导致配送效率低下。为了应对这一难题,许多高新技术已经应用于应急物资配送中。无人机在配送过程中凭借速度快、不受道路基础设施影响等优点在应急物资配送中能在较短的时间内将货物送达,因此将车辆与无人机两者结合进行协同配送,能有效弥补两种运输工具的不足,从而提高灾害突发时应急物资的配送速度。论文首先以应急物流为研究背景,对车辆和无人机联合配送的应急物资配送问题进行分析;其次,使用模糊层次分析法,从重要性、时效性、运输成本三个方面对应急物资进行分类;相对传统的“卡车-无人机协同配送模型,本文使用异构无人机,构建了一个“卡车-异构无人机协同配送的MILP模型,并通过LINGO求解器求解10个节点的算例,测试模型的有效性;设计适合本文模型的变邻域搜索算法,采用标准Solomon算例R206、C206、RC206从小、中、大三个规模的数据测试算法的有效性;另外,在对比分析中,使用变邻域搜索算法对使用同质无人机进行求解,与本文采用的异构无人机进行对比。最后为明确无人机续航里程和无人机速度对配送时间的影响,对其进行灵敏度分析。研究结果表明:本文的变邻域算法求解该模型时能在可接受时间范围内得到较好的精度和稳定性;灵敏度分析表明,无人机续航里程和最大载重对目标函数造成一定影响,随着无人机续航里程和最大载重的增加,配送时间快速降低后趋于平缓。对比实验中表明在应急物资配送过程中将两种不同型号的无人机配合使用将有助于提高配送效率。