人类活动使得某些物质大量排入大气中,如果这些物质达到一定的浓度并危害了人类的生活环境,就会造成空气污染。温室效应是空气污染造成的危害之一,它使得地面层空气温度增高,全球气候发生变化。温室效应的成因是大气中过多的二氧化碳吸收了来自地面的长波辐射,减少生活中二氧化碳的排放是缓解温室效应的有效方法。在我国,交通领域的碳排放量从1985年的79.67Mt增长到2009年的887.34Mt,平均每年增长10.56%。相对于航空运输、水路运输和铁路运输,公路运输的碳排放量最高,减少公路运输过程中碳的排放量对于空气污染的治理有重要意义。越来越多的学者开始专注于研究绿色出行问题,绿色车辆路径问题(Green vehicle routing problem,GVRP)就是其中之一。在车辆实际行驶过程中,车速不是固定不变的,而是随着一天内时间段的不同近似呈现出分段函数式的变化,因此时间依赖的绿色车辆路径问题(Time-dependent GVRP,TDGVRP)的研究近年来应运而生。车速时间依赖更加贴合实际,且碳排放量的计算受速度变化的影响,车辆不同的时刻出发,碳排放量也不同,所以车辆的出发时间也在决策范围内。截至目前,所有TDGVRP的研究都是通过启发式算法或者元启发式算法求解,没有精确算法。本论文对车速时间依赖的条件下带有时间窗约束的绿色车辆路径问题(TDGVRP with time windows,TDGVRPTW)展开研究。本论文主要研究内容如下:(1)对TDGVRPTW问题相关文献进行综述,总结TDGVRPTW问题特点。(2)车速呈时间依赖变化的条件下,对绿色车辆路径问题进行分析,从碳排放量和车辆出发时间关系的角度,对TDGVRPTW问题进行定义,提出新的有向图描述TDGVRPTW问题。(3)结合问题特点定义可行路径并设计可行路径的拓展方法,推导出可行路径间的支配规则用于非最优路径的淘汰,建立集合划分模型对问题求解,通过理论证明和benchmark实例计算实验,验证求解方法的精确性。(4)为了求解较大规模的TDGVRPTW问题,设计并开发分支定价算法。建立算法的限制主问题模型,根据主问题模型推导出定价子问题,设计双向标签算法求解定价子问题,参考合适的分支规则用于问题求解,用benchmark实例进行实验,验证算法精确性和求解规模。
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