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校车路径问题的约束检测算法

计算机应用研究 2014年第5期31卷 1396-1398,1402页

作者：党兰学侯彦娥孔云峰河南大学环境与规划学院河南开封475004 河南大学计算机与信息工程学院河南开封475004

依据校车服务学校的数量和顺序可将校车路径问题(SBRP)分为单校、多校不混载和多校混载三类。现有算法对不同类型的SBRP进行容量、时间窗等约束检测时采用不同的方法,对待复杂应用需要通过遍历进行检测。为此设计一种适用于不同类型SBR... 详细信息

依据校车服务学校的数量和顺序可将校车路径问题(SBRP)分为单校、多校不混载和多校混载三类。现有算法对不同类型的SBRP进行容量、时间窗等约束检测时采用不同的方法,对待复杂应用需要通过遍历进行检测。为此设计一种适用于不同类型SBRP的分段检测算法,将路径上的学校站点视为检测点,按检测点对路径分段,基于各个检测路段上的剩余容量和剩余时间检测整条路径是否违反约束。最后在大规模混载校车路径问题上的实验表明分段检测算法是有效的。

关键词：校车路径问题时间窗容量约束检测分段检测

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校车路径问题的改进迭代局部搜索算法

计算机应用研究 2016年第11期33卷 3255-3260页

作者：侯彦娥党兰学孔云峰谢毅河南大学黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室河南开封475004 河南大学计算机与信息工程学院河南开封475004

针对考虑站点服务时间、学生最大乘车时间约束的校车路径问题(SBRP),提出一种改进迭代局部搜索(ILS)算法以提升求解质量。该算法使用大规模邻域搜索(LNS)算法作为扰动算子;在解的破坏过程中,设计一组解的破坏因子并赋予一定的选择概率,... 详细信息

针对考虑站点服务时间、学生最大乘车时间约束的校车路径问题(SBRP),提出一种改进迭代局部搜索(ILS)算法以提升求解质量。该算法使用大规模邻域搜索(LNS)算法作为扰动算子;在解的破坏过程中,设计一组解的破坏因子并赋予一定的选择概率,每隔若干次迭代后根据解的质量自适应更改破坏因子的选择概率,进而调整解的破坏程度。为提升ILS解的多样性,算法采用了基于偏差系数的邻域解接受准则。在国际基准测试案例上进行了测试,测试结果表明在ILS算法中使用自适应调整破坏程度的LNS扰动比常规扰动和其他破坏扰动的求解质量有大幅提升;与蚁群算法的比较结果进一步验证了改进算法的有效性。

关键词：校车路径问题迭代局部搜索大规模邻域搜索自适应选择

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校车路径问题模型及算法研究进展

河南大学学报（自然科学版） 2013年第6期43卷 682-691页

作者：党兰学陈小潘孔云峰河南大学环境与规划学院河南开封475004

校车路径问题(SBRP)自1969年提出以来,学者们一直在探索其模型及求解算法.文章分析了SBRP涉及的因素及其分类方法,讨论了SBRP模型中目标和约束的特征,按照精确算法、启发算法和元启发算法对求解方法进行分类回顾总结,并对SBRP算法未来... 详细信息

校车路径问题(SBRP)自1969年提出以来,学者们一直在探索其模型及求解算法.文章分析了SBRP涉及的因素及其分类方法,讨论了SBRP模型中目标和约束的特征,按照精确算法、启发算法和元启发算法对求解方法进行分类回顾总结,并对SBRP算法未来的研究方向作以展望.

关键词：校车路径问题模型算法综述

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校车路径问题元启发算法设计与GIS集成

校车路径问题元启发算法设计与GIS集成

作者：刘青松河南大学

学位级别：硕士

为中小学生提供校车服务是我国义务教育发展的必然要求。然而，规划校车路径是校车运行管理中的一个难题。合理的校车路径规划，既能减少所需校车数量，又可缩短校车运行里程，从而节省校车运营服务成本。本文尝试建立校车路径问题（Sch... 详细信息

为中小学生提供校车服务是我国义务教育发展的必然要求。然而，规划校车路径是校车运行管理中的一个难题。合理的校车路径规划，既能减少所需校车数量，又可缩短校车运行里程，从而节省校车运营服务成本。本文尝试建立校车路径问题（School BusRouting Problem，SBRP）数学模型，设计元启发算法进行路径优化，并将优化算法集成在GIS中，为校车路径规划提供软件工具。因SBRP本质上属于车辆路径问题（VRP）范畴，本文借鉴VRP模型和算法，针对校车停车场不在学校的实际情况，选择开放VRP模型构建SBRP优化模型。模型中，以校车运行总路径长度最短为目标，以校车容量、学生最长乘车时间等为限制条件。模型优化算法流程如下：建立模型，构造初始解，在模拟退火元启发框架中利用VRP邻域交换算子优化路径，通过C++程序设计实现优化算法。为验证本算法的有效性和计算效率，利用模拟数据进行算法测试，并与ArcGIS网络分析模块中VRP工具优化结果进行比较。最后，在GIS中设计校车路径规划工具。在ArcGIS10中管理学校、停车场、学生乘车站点、交通网络等地理数据，基于Geoprocessing框架设计规划工具。利用Python程序设计实现工具参数设置、模型参数计算、模型建模、优化模块调用、优化结果可视化等功能。并用一所初级中学作为测试实例进行校车路径规划。实验结果表明：使用模拟退火元启发算法解决校车问题是可行的。从多个初始解进行优化的模拟退火算法与ArcGIS中添加禁忌算法的VRP求解算法相比，解的质量有所提高。本文算法数据结构设计简单，占用内存少，在针对校车路径规划方面表现出明显的优势;且将通过ArcGIS网络分析功能算出的OD距离矩阵作为算法输入项，提高了对实际问题的处理能力。通过工具箱输入相关参数之后，能够快速的找到近似最优的校车安排方案，并且进行了可视化的输出，使规划者对规划方案有直观认知。

关键词：校车路径问题开放式车辆路径问题模拟退火算法系统集成

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多目标校车路径问题的变邻域搜索算法

小型微型计算机系统 2016年第1期37卷 134-139页

作者：侯彦娥孔云峰党兰学陈小潘河南大学黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室河南开封475004 河南大学计算机与信息工程学院河南开封475004

针对兼顾车辆数和运营里程的多目标校车路径问题(SBRP),先建立其数学模型,然后提出一种变邻域搜索(VNS)算法分阶段求解.算法从初始解从发,通过抖动过程对当前解进行扰动,然后借助多个邻域算子对新解进行局部搜索.搜索过程中根据当前优... 详细信息

针对兼顾车辆数和运营里程的多目标校车路径问题(SBRP),先建立其数学模型,然后提出一种变邻域搜索(VNS)算法分阶段求解.算法从初始解从发,通过抖动过程对当前解进行扰动,然后借助多个邻域算子对新解进行局部搜索.搜索过程中根据当前优化目标对邻域解进行评价,并采用一种基于偏差系数的解接受规则接受新的邻域解,保证了解的多样性.使用VNS算法求解36个测试案例,并分别与CPLEX精确求解和蚁群算法进行了比较.实验结果表明:本文设计的VNS算法能够有效地求解兼顾车辆数和运营里程的多目标校车路径问题.

关键词：校车路径问题多目标变邻域搜索元启发

求解多车型校车路径问题的带参数选择机制的GRASP算法

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计算机科学 2016年第8期43卷 233-239页

作者：侯彦娥党兰学孔云峰谢毅河南大学计算机与信息工程学院开封475004 河南大学黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室开封475004

考虑到校车路径安排过程中不同车型容量和成本的差异,建立了多车型校车路径问题(SBRP)模型,并提出了一种带参数选择机制的贪婪随机自适应(GRASP)算法进行求解。在初始解构造阶段,设计一组阈值参数控制受限候选列表(RCL)的大小,使用轮盘... 详细信息

考虑到校车路径安排过程中不同车型容量和成本的差异,建立了多车型校车路径问题(SBRP)模型,并提出了一种带参数选择机制的贪婪随机自适应(GRASP)算法进行求解。在初始解构造阶段,设计一组阈值参数控制受限候选列表(RCL)的大小,使用轮盘赌法选择阈值参数。完成初始解构造后,使用可变邻域搜索(VNS)进行邻域解改进,并记录所选择的参数和解的目标值。算法迭代过程中,先设置相同阈值参数的选择概率,每隔若干次迭代后,评估每个阈值参数的性能并修改其选择概率,使得算法能够得到更好的平均解。使用基准测试案例进行了测试,比较了基本GRASP算法与设计的GRASP算法的性能,并与现有求解多车型校车路径问题的算法进行对比,实验结果表明所设计的算法是有效的。

关键词：校车路径问题多车型贪婪随机自适应搜索过程参数选择机制可变邻域搜索

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需求可拆分校车路径问题的元启发式算法

计算机科学 2016年第10期43卷 234-241,261页

作者：陈小潘孔云峰郑泰皓郑珊珊河南大学黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室开封475004 河南大学计算机与信息工程学院开封475004 河南大学民生学院开封475004

校车路径规划中,允许站点乘车需求拆分通常能有效地降低校车服务成本。将该问题定义为需求可拆分校车路径问题(SDSBRP)进行求解。由于校车服务中要顾及学生最大乘车时间,且优化目标要兼顾所需校车数量和校车行驶距离,经典SDVRP算法难以... 详细信息

校车路径规划中,允许站点乘车需求拆分通常能有效地降低校车服务成本。将该问题定义为需求可拆分校车路径问题(SDSBRP)进行求解。由于校车服务中要顾及学生最大乘车时间,且优化目标要兼顾所需校车数量和校车行驶距离,经典SDVRP算法难以直接应用于SDSBRP。因此分析了该问题的解特征,首次构建双目标SDSBRP数学模型,并首次设计针对该问题的元启发式求解算法。该算法首先构造初始可行解,然后在模拟退火算法框架下,引入站点需求拆分的邻域搜索算子进行迭代搜索,逐步改善解的质量。邻域搜索中,设计了多目标问题的邻域接受准则来引导邻域解的搜索方向,并引入破坏重建机制来增加解的多样性。使用已有的测试案例集和改造的测试案例进行算法测试,实验结果表明所提算法收敛性好,能够显著降低校车服务成本。

关键词：校车路径问题需求拆分元启发式算法模拟退火

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基于运营和出行成本的校车路径问题研究

南京信息工程大学学报（自然科学版） 2023年第3期15卷 293-303页

作者：李开雷白翰燕翔朱漫兮王修光山东交通学院交通与物流工程学院济南250357

为解决农村地区校车路网布局中校方运营成本过高,以及乘车站点分布散乱导致校车服务质量差的问题,建立混载与不混载场景下多目标校车路径规划问题(SBRP)模型.在不混载情景下,构建以学生出行成本和校方运营成本为优化目标的融合校车服务... 详细信息

为解决农村地区校车路网布局中校方运营成本过高,以及乘车站点分布散乱导致校车服务质量差的问题,建立混载与不混载场景下多目标校车路径规划问题(SBRP)模型.在不混载情景下,构建以学生出行成本和校方运营成本为优化目标的融合校车服务水平的SBRP数学模型;在混载情景下,构建考虑校车投入成本与运营成本的SBRP数学模型.通过对比多个启发式算法,确定基于模拟退火算法的求解流程和基于遗传算法求解结果的横向比对.最后,在国际基准案例上进行了测试,基于模拟退火算法引入不同搜索算子求解不同场景下构建的SBRP数学模型,应用于山东日照五莲县校车路径优化设计,结果表明不混载SBRP情景下,提出的方法较原校车运营方式,校车投入量、行驶里程、行程成本分别减少28.6%、37.8%、35.6%,考虑到学生的校车服务感知度,学生出行成本降低4.3%;由于混载情景的复杂性,难以有效兼顾出行成本,提出的方法较原校车运营方式的学生出行成本增加了0.5%,但校车投入量、行驶里程、行程成本分别减少37.5%、42.0%、35.8%,更好地验证了构建模型的有效性及模拟退火算法相较于遗传算法,能够更大程度提高农村地区校车服务质量和降低校方运营成本.

关键词：公路运输管理校车路径问题混载模拟退火算法多目标出行成本

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时空相关的混载校车路径问题邻域搜索

计算机科学 2015年第4期42卷 221-225页

作者：党兰学侯彦娥孔云峰河南大学计算机与信息工程学院开封475004 河南大学环境与规划学院开封475004

为节约混载校车路径问题求解过程中邻域解搜索的时间,引入时空距离和时空相关度概念,将邻域搜索空间限定在合理的范围内。该算法首先计算站点间的时空距离,再附加上简单约束的预判断,从而得到时空相关度矩阵。然后对于任意学生乘车站点... 详细信息

为节约混载校车路径问题求解过程中邻域解搜索的时间,引入时空距离和时空相关度概念,将邻域搜索空间限定在合理的范围内。该算法首先计算站点间的时空距离,再附加上简单约束的预判断,从而得到时空相关度矩阵。然后对于任意学生乘车站点,将其他可能与之直接相连的站点按照时空相关度排序,形成一个邻接列表。在邻域搜索过程中,通过限定邻接列表长度,仅尝试最终接受概率较大的一部分移动操作,以此缩小邻域搜索空间,从而提高算法效率。在国际标准案例上的测试结果表明,基于时空相关度的搜索策略能在基本不降低求解质量的情况下,平均节省50%以上的求解时间。

关键词：校车路径问题混载邻域搜索时空距离时空相关度