文档介绍：第9章其它物流模型简介
第一节物流园区相关模型
物流园区规模和选址问题
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袁庆达等. 区域公共物流中心规模和选址问题. 交通运输工程学报[M]. 2001年12月
对区域规划和区域经济的研究自解放后就开始了,目前已经形成了以上海为中心的上海经济区,以广州、深圳为中心的珠江三角洲经济区,等等。对于这些经济区域,都已经形成了各个区域的中心城市,如上海、成都、重庆等等。这些中心城市是其区域经济发展的导向者,是区域内商品流通的组织者,是不同区域间交流的窗口。近年来,市场经济的进一步发展促进了区域经济的繁荣,提高了人民的生活水平,但同时也产生了一些社会和经济问题。比如中心城市是一个区域的货物集散地,也是企业和人口密集区,人们日益对由于货物运输而产生的交通阻塞、空气污染、噪音等社会问题感到不能忍受,尤其大吨位长途货车对城市环境的影响。这些社会问题同时也限制了区域经济的发展。为了解决这些问题,合理组织区域内的物流,建立物流园区(Logistics Park, LP)。LP的建立并不是为了限制区域内的市场经济发展,而是为了缓解日益严重的由于货运而产生的社会问题,同时提高货物运输的效率。LP可以设计为包含货场、仓库、批发市场、展览厅、信息中心等多功能综合体,利用先进的信息系统为区域物流提供各种服务。在LP开展货物联运,货物承运人可以利用LP完备的信息和充足的货源来减少费用并为客户提供更加满意的服务。下面试图通过数学建模来优化LP的规模和确定其最佳的坐落位置。模型中把区域路网中的交通情况考虑进来,在路网中的客流和货流达到用户均衡(UE)[1]页:1
[M].北京:清华大学出版社,1998.
的前提下,力求使在LP的运输费用和设施使用费用达到最小,进而优化整个区域的物流系统。由于本模型是一个大规模的非线性规划问题,很难求得严格的最优解,所以文中采用遗传模拟退火算法来获得满意解。
模型的建立
假设货物的运输由两种运输工具来完成,一种是运行于高速公路上的大吨位长途货车,另一种是运行于区域路网中的小吨位短途货车(以下简称长车和短车)。LP位于高速路与区域普通路网的交点附近,因为这里是货物换装地。把区域内货物的产生地和吸引地抽象为质点。不考虑LP中的库存因素。本模型试图在路网中离散的候选点中选出使区域内货物运输费用、设施费用(LP的建设费、土地使用费、运营费用等)达到最小的n个LP。图9-1给出了LP的结构示意图。
图9-1 LP结构
图9-2给出了求解本问题的两级数学模型结构。一级模型用于描述规划者在最小费用(运费和设施费)前提下的决策行为,即对LP的规模和位置的确定。二级模型描述企业和货车司机在选择LP和行走路线时所遵循的规律。由于区域内路网同时由客、货和人力车共用,但人力车基本上都有专用通道或主要路段限制人力车的进入(如上海的高架环线、南京西路等),故二级模型中只包括客、货车流。
图9-2 数学模型的层次
数学模型如下:
一级模型:
式中:x是逻辑变量,xi=1为候选点i被选为LP,否为零;y为候选点的泊车位数量,yi为候选点i的短车泊位数,y’i为长车泊位数,据之确定目标点的规律;Ci、C’i分别为短车和长车在候选点i处周期T内的总费用(元);ct、c’t分别为短车和长车单位时间的运费(元/(小时·车))(给定);ta、tb分别为区域内普通路网中路段a和高速公路上路段b的路阻函数;V为路网中的流量(车/天);Va、V’b分别为普通路网中路段a上的车流量和高速公路上路段b上的车流量(车/天);cbi为在候选点i单位时间的停车位费用(元/(小时·泊位)),由之体现i的建设费、土地使用费、运营费等;ni、n’i分别为使用候选点i的短车和长车的总数(车/天);pyi(ni)、pyi(n’i)分别为在具有yi和y’i个泊位的候选点处周期T的平均车辆数(车);noi、n’oi分别为在起点O和候选点i间的短车和长车的流量(车/天);nid、n’id分别为在候选点i和起讫点d间的短车和长车的流量(车/天);δbi为逻辑变量,如果原点O与候选点i或i与讫点d间的车流经过路段b时,δbi=1,否为0;α、α’分别为短车和长车的载重量(103kg/车)。
二级模型:
式中:qod、qod″分别为短车和客车(含小汽车)在O-D对(o-d)间的出行量(车/天);fr,od、f″r,od分别为短车和客车在(o-d)间路径r上的流量(车/天),o、d与候选点i相关;Oo、Dd分别为短车在质点o的产生量和质点d对其的吸引量(车/天)(给定);δ为逻辑变量,当路径r经过路段a时等于1,否则为0;La为路段a上的车流量(车/天)。
模型分析和算法设计
通过上面模型可知,本问题是两级非线性规划问题