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交通部规划研究院1TransCADTransCAD在物流运输规划中的应用交通仿真与决策支持研究中心交通部规划研究院2007年1月交通部规划研究院2TransCADTransCAD能够解决的物流问题能够解决的物流问题•车辆路线安排（VehicleRouting）•路径规划（ArcRouting）•网络流模型（NetworkFlowModels）•拆分及聚合（PartitioningandClustering）•设施选址模型（FacilityLocationModels）交通部规划研究院3第一章第一章车辆路线安排车辆路线安排（（VehicleRoutingVehicleRouting））交通部规划研究院4车辆路线安排车辆路线安排（（VehicleRoutingVehicleRouting））•很多商业和政府机构都需要将货物从一个或多个中心位置运输到一系列的目的地。有效的管理这些操作是很重要的，可以减少运营成本并使取货和送货保持一个合理的服务水平•解决车辆路线安排问题（VRP）包括确定需要多少辆车来服务所有的目的地，并为每一辆车安排路线和时间表交通部规划研究院5车辆路线安排车辆路线安排•给定–车辆的集合–一个或多个场站和一个客户的集合•目标–在不违反所有限制条件的基础上，如：时间窗口、车辆容量、路线总长度等，在访问所有客户的前提下，安排最少的车辆行驶最短的距离（或花费最少的时间）车辆路线安排问题（VRP）交通部规划研究院6车辆路线安排车辆路线安排场站路线顾客车辆路线安排问题（VRP）交通部规划研究院7车辆路线安排车辆路线安排•场站（数目、位置）•车辆（容量、成本、工作起始时间、司机休息区段、车辆类型及车辆数量、最长工作时间）•客户（需求、强制或灵活的时间窗口、取货还是送货、出入限制、优先级）•路线信息（路线最长长度或时间）车辆路线安排问题（VRP）－－特征交通部规划研究院8车辆路线安排车辆路线安排•运输车辆数目最小化•出行时间最小化•出行距离最小化车辆路线安排问题（VRP）－－目标交通部规划研究院9车辆路线安排车辆路线安排车辆路线安排（VRP）－－问题分类（一）同类车异类车车辆的类型单个场站多个场站车辆位置一辆车多辆车运输车队的大小可能的选择特征交通部规划研究院10车辆路线安排车辆路线安排车辆路线安排（VRP）－－问题分类（二）已知类（知道运输需求）未知类（运输需求随即变化）需求的特性强加限制（统一类型）强加限制（不同类型）没有强加限制车辆容量限制取货或送货混合类运输方式可能的选择特征交通部规划研究院11车辆路线安排车辆路线安排车辆路线安排（VRP）－－问题分类（三）单一时间窗口多时间窗口强制时间窗口灵活时间窗口时间窗口强加限制（统一限制）强加限制（不同路线不同限制）无强加限制出行路线最长时间可能的选择特征交通部规划研究院12车辆路线安排车辆路线安排车辆路线安排（VRP）－－问题分类（四）确定的（固定成本）随机的（变化成本）客户间的出行成本可能的选择特征交通部规划研究院13车辆路线安排车辆路线安排•送货和取货混合问题•非闭合路线问题•按时间、距离或停靠站数目来平衡路线TransCAD提供一系列的路线应用解决方案，包括：交通部规划研究院14车辆路线安排车辆路线安排•存在多于一个的仓库，并且商店可以被从所有的仓库中的任何一家出发的车辆服务。这种问题通常认为是多仓库问题•一些或全部商店在运送商品时存在时间约束。例如，一个特别的商店可能要求货物在早上5：00到7：00运送，因为商店在早上8：00开门。这种类型的限制称为时间窗口•仓库也有时间限制。例如，当地规定可能要求车辆出发不能早于早上7：00，并且驾驶员工作条例要求所有的驾驶员要在下午6：00前完成他们一天的工作。这种类型的限制也称为时间窗口TransCAD能够处理以下情况：交通部规划研究院15车辆路线安排车辆路线安排•每一个站点要求一定数量的服务时间。在很多情况下，每一个站点有一个独立于需求的固定的服务时间。例如，将货车拉入装载码头并由接收人验货需要一定时间。在一些路线安排问题中，通常存在依赖于站点的需求的变动的服务时间。例如，将箱子从货车上移动到码头上的时间依赖于有多少个箱子需要移动•存在针对路线总长度的限制，或路线持续时间。例如，当运送外卖食品，可能要求路线总长度不能超过一个小时•存在回程站点。例如：车辆可能需要在结束运送任务后回收空集装箱。回程站点只有在路线中所有的运送站点都被访问完后才能被访问TransCAD能够处理以下情况：交通部规划研究院16车辆路线安排车辆路线安排•一条车辆路线可以包含混合的运送和提取的站点。一个站点可能只要求运送或提取，或者提供两种服务•一条路线没有必要在仓库结束。也就是说，路线没有必要包含一个从最后一个站点回到仓库的返回出行。这通常为开放终点路线，而不是一个闭合的路线。例如，一个驾驶员可能希望从一天的最后一个站点直接返回家而不是返回到仓库•需要基于站点数目、出行距离或总体旅行时间来平衡路线TransCAD能够处理以下情况：交通部规划研究院17车辆路线安排车辆路线安排•TransCAD车辆路线安排程序可以用来解决很多问题：–确定桥梁检查路线–管理运送人或比萨饼运送服务–为潜在的顾客点分配销售人员，安排时间和路线–为商业或家庭运送油品或给加油站运送汽油–从办公室或工厂垃圾堆放处收集固体废物交通部规划研究院18车辆路线安排车辆路线安排•混合产品——一些不同类型的产品必须使用同一辆车运送，但是一些车辆对于可以运输的货物有限制•部分预先确定顺序的路线——一些站点必须按照一定的顺序来访问•其他约束问题——存在强加在被安排的路线上的由于工作条例或规定带来的其他类型的限制TransCAD不能直接处理的一些车辆路线安排问题交通部规划研究院19车辆路线安排车辆路线安排•准备仓库和站点数据：使用TransCAD创建地理文件来显示每一个仓库和站点，同时显示每一个站点的需求和其他特征，这一步必须在其他步骤前完成。•创建车辆路线矩阵：创建一个基于路网或直线连接的矩阵文件来包含每一个站点和仓库间的距离和出行时间。•创建车辆表格：创建一个车辆表格来包含要求的车辆信息。解决一个车辆路线安排问题需要六个步骤：交通部规划研究院20车辆路线安排车辆路线安排•解决车辆路线安排问题：运行路线安排过程来生成有效的车辆路线，摘要报告，以及路线信息。你可能希望针对不同的设定来运行多次，然后比较不同情况下的结果•显示车辆路线：如果你解决车辆路线问题是基于一个道路网络路线矩阵，那么创建一路线层可以使你在地图上看到路线•编辑车辆路线：一旦你创建了一条路线，你能够使用车辆路线编辑工具框来手动编辑路线解决一个车辆路线安排问题需要六个步骤：交通部规划研究院21车辆路线安排车辆路线安排车辆能够返回到仓库的最晚时间，采用同样军用格式整型CloseTime车辆能够派遣的最早时间，采用军用格式（1700为下午5：00）整型OpenTime仓库名称或一个数字字符型或整型Name一个数字来唯一识别仓库整型ID内容类型字段名仓库层字段如果你采用一个基于道路网络的车辆路线矩阵，你的站点层中必须包括以下字段：在路网中与站点最近的节点ID；可以通过选择Edit-Fill和使用Tag选项自动将每个场站合并到最近的节点。整型NodeID内容类型字段名交通部规划研究院22车辆路线安排车辆路线安排一个站点取货的需求量数值型PickupDemand一个站点运货的需求量数值型DeliveryDemand站点可接受服务的最晚时间，采用同样军用格式整型CloseTime站点可接受服务的最早时间，采用军用格式（1700为下午5：00）整型OpenTime站点名称或一个数字字符型或整型Name一个数字来唯一识别站点整型ID内容类型字段名站点层字段如果你采用一个基于道路网络的车辆路线矩阵你的站点层中必须包括以下字段：在路网中与站点最近的节点ID整型NodeID内容类型字段名交通部规划研究院23车辆路线安排车辆路线安排依赖于你所要求的路线运营特征，以下额外的字段有时是必要的：指定服务该站点的仓库ID号整型DepotAssigned服务一单位需求量所需要的时间（分钟）数值型UnitTime服务一个站点所需要的最短时间（分钟）数值型FixedTime内容类型字段名站点层字段交通部规划研究院24车辆路线安排车辆路线安排•在仓库和站点层，OpenTime和CloseTime字段使用军用格式，如：早上8：30可以表示为830，同样下午6：30应该表示为1830•半夜后的时间可以表示为大于2400，例如早上12：30可以表示为2430。时间窗口时间窗口无效，会产生一个错误11001200站点必须在下午10：00到早上1：00间服务25002200这个站点基本上没有限制1800800此站点的时间窗口很狭窄12451200站点必须在早上服务830500注解CloseTimeOpenTime如果你不需要时间窗口约束，你只需要简单的将OpenTime设定为0并且将CloseTime设定为一个大数（如：2400）交通部规划研究院25车辆路线安排车辆路线安排•为了解决带有时间窗口的车辆路线安排问题，你需要准备一个车辆表，该表格包括站场所能分配的所有车辆•车辆表格必须包含以下字段：车辆路线表格每一种类型的车辆购置/运营/租赁成本实型Cost站场的车辆总数整型NumberofVehicles车辆的运载量实型Capacity车辆类型代码整型Type仓库节点的ID整型DepotID内容类型字段名交通部规划研究院26车辆路线安排车辆路线安排•一旦创建了车辆路线，就能够使用车辆路线编辑工具箱来更改一条或多条路线•也可以将任一没有分配的站点加到路线上•在车辆路线编辑工具箱上可以显示路线的信息，当改变路线后，将自动更新信息交通部规划研究院27车辆路线安排车辆路线安排放弃对站点和路线的更改红灯保存对站点和路线的更改绿灯创建最新的路线报告生成路线报告在编辑的路线上对站点重新排序重新计算站点次序选择一条路线，并获取它的信息路线信息把一系列孤立点加入新路线创建新路线移除一条路线，使其所有的站点都称为孤立点删除路线从一条线路上去除站点，使其称为孤立点移除站点在一条路线上加入孤立的站点添加一个孤立点（orphan）从一条路线上的站点移到另一条路线上移动站点描述名称工具要使用辆路线编辑工具箱，必须有以下文件：•一个含有仓库、站点，以及车辆路线安排的路线系统的地图•用于创建路线的车辆路线安排矩阵交通部规划研究院28车辆路线安排车辆路线安排（（VehicleRoutingVehicleRouting））实例练习交通部规划研究院29车辆路线安排－实例车辆路线安排－实例11•1、选择File-Open并打开Tutorial文件夹中的VRPTW.MAP文件。•2、确认当前激活的网络是BOSTON.NET。如果不是，那么选择File-Open并打开Tutorial文件夹中的BOSTON.NET文件。创建路线安排矩阵交通部规划研究院30交通部规划研究院31车辆路线安排－实例车辆路线安排－实例11•3、选择Routing/Logistics-VehicleRouting来显示VehicleRoutingwithTimeWindows对话框。•4、单击Depot按钮，确认Dataview中选择的是“Depots”和“Allfeatures”。场站的数量应该是2。所有的场站字段内容会自动选择。•5、单击Stop按钮，确保Dataview中选择的是“Customers”和“Stops”。所有的停靠站字段内容会自动选择。创建路线安排矩阵交通部规划研究院32交通部规划研究院33车辆路线安排－实例车辆路线安排－实例11•6、单击Matrix按钮来显示Matrix页。•7、单击CreateRoutingMatrix来显示CreateVehicleRoutingMatrix对话框。缺省的设置是使用基于道路网络的方法及时间最小化。•8、单击Ok来显示SaveAs对话框。•9、输入“my_vrp1”作为文件名并单击Save。