模块化车辆路径问题：物流中的应用
最优化与控制
2025-03-17 v2
摘要
近期研究和行业进展表明，模块化车辆 (MV) 通过能够在行程中对接和拆分的能力，有潜力增强交通系统。尽管已探索了 MV 在不同领域的各种应用，但在物流中的应用仍属未充分探索的领域。本研究检讨了在货物递送中使用 MV 的情况，以减少总递送成本。我们将递送问题建模为一种称为模块化车辆路径问题 (MVRP) 的车辆路径问题变体。在 MVRP 中，MV 可单独服务客户，或与其他 MV 对接以形成车队，从而降低单位平均成本。本研究主要关注两种基本类型的 MVRP，即容量受限的 MVRP 和带时间窗的 MVRP。为解决这些问题，我们首先开发了混合整数线性规划 (MILP) 模型，可使用商业优化求解器求解。鉴于该问题的 NP-hard 性质，我们还设计了一种基于甘特图的 Tabu Search (TS) 算法，算法特有针对 MVRP 的解表示和邻域结构。将多开始策略和震荡策略纳入 TS 算法以逃逸局部最优。此外，我们探讨了物流中的其他潜在应用，并讨论了三个 MVRP 变体的问题设置。数值实验结果表明，所提出的算法在小规模基准实例中成功识别了 MILP 模型找到的 nearly all 最优解，同时在大规模基准实例中表现出良好的收敛速度。比较实验显示，MVRP 方法可将总体成本降低约 5.6%。敏感性分析揭示，提高 MV 车队化成本节省能力可增强总体收益。
引用
@article{arxiv.2409.01518,
title = {Modular Vehicle Routing Problem: Applications in Logistics},
author = {Hang Zhou and Yang Li and Chengyuan Ma and Keke Long and Xiaopeng Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.01518},
year = {2025}
}