乡村卡车与无人机协同配送绿色路径优化研究

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目前,无人机物流配送越来越成为解决“最后一公里”配送的首选方案,其中“卡车+无人机”的配送模式逐渐成为研究的主流,卡车的远距离行程为无人机实现赋能,而无人机的灵活机动也能够去到卡车所不能及的地方。无人机的物流配送在地广人稀的农村地区有很大的发展空间,倡导农村物流业的低碳化转型,推进乡村电商经济的可持续发展,这些都将无人机配送推上了研究热潮。戴维斯1在其研究中指出,企业80%-90%的碳排放均源于交通运输环节,因此,研究卡车和无人机混合配送模式能够有效推进农村地区的低碳化经济发展具有重要意义。本研究主要通过对车辆与无人机的路径进行规划调度,最小化物流网络对环境的污染。结合现实场景的约束条件,根据无人机与卡车的协同特征以及无人机配送服务时的飞行特征推导出符合现实的基本假设与引理,建立混合整数线性规划模型。同时设计求解该问题的智能启发式算法。具体来说,根据配送问题自身的特性,对局部搜索算法的插入算子,以及遗传算法的选择交叉与变异算子进行优化,同时设计了高效的混合进化算法(Hybrid Evolutionary Algorithm,HEA)。最后运用谷歌地图,以成都市永盛镇附近的若干村落以及居民节点为例进行计算机仿真模拟,验证了HEA算法的鲁棒性与有效性。同时通过HEA算法对比分析了“卡车+无人机”的配送模型与传统的单一卡车配送模型,结果显示:1、HEA算法可以大幅度地降低目标碳排放,全局寻优效果好,有效性高;2、“卡车+无人机”模式更加环保,碳排放更少更适合配送实际模拟的应用场景。这些都表明了混合配送网络对发展农村低碳物流,可持续绿色经济等方面具有很高的理论意义与实际价值。
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