使用gurobipy在pycharm中编写代码,建立车联网中路径规划优化模型,车辆数为10,道路数为10,节点数为8,各车辆的起始点与终点各不相同,各道路存在限速,以及道路容量,在有车辆在此道路行驶时,道路容量数减少1,当道路数小于0时,视为该道路封闭,为不可通行状态,在车辆行驶时可能存在中间节点的情况,需要在某节点等待一段时间,在此等待时视为行驶成本增加,目标函数为行驶时间最短,车辆行驶时能耗与行驶路径长度呈线性关系

时间: 2023-10-06 18:13:44 浏览: 26
首先,需要导入相关的库和数据: ```python from gurobipy import * # 车辆数为10 n_vehicles = 10 # 道路数为10 n_roads = 10 # 节点数为8 n_nodes = 8 # 道路限速 road_speed_limit = [40, 40, 60, 60, 60, 80, 100, 100, 120, 120] # 道路容量 road_capacity = [10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100] # 起始点与终点(仅示例,具体根据实际情况设置) start_nodes = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] end_nodes = [8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 10, 9] # 行驶时间 travel_time = [ [0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70], [10, 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60], [20, 10, 0, 10, 20, 30, 40, 50], [30, 20, 10, 0, 10, 20, 30, 40], [40, 30, 20, 10, 0, 10, 20, 30], [50, 40, 30, 20, 10, 0, 10, 20], [60, 50, 40, 30, 20, 10, 0, 10], [70, 60, 50, 40, 30, 20, 10, 0] ] # 等待时间 wait_time = [ [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7], [1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6], [2, 1, 0, 1, 2, 3, 4, 5], [3, 2, 1, 0, 1, 2, 3, 4], [4, 3, 2, 1, 0, 1, 2, 3], [5, 4, 3, 2, 1, 0, 1, 2], [6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, 1], [7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0] ] ``` 接下来,需要定义模型和变量: ```python # 创建模型 model = Model("vehicle_routing") # 创建变量 # 路径变量 x = [[[0] * n_nodes for i in range(n_nodes)] for j in range(n_vehicles)] for k in range(n_vehicles): for i in range(n_nodes): for j in range(n_nodes): if i != j: x[k][i][j] = model.addVar(lb=0, ub=1, vtype=GRB.BINARY, name=f'x_{k}_{i}_{j}') # 等待时间变量 w = [[0] * n_nodes for i in range(n_vehicles)] for k in range(n_vehicles): for i in range(n_nodes): w[k][i] = model.addVar(lb=0, ub=10, vtype=GRB.INTEGER, name=f'w_{k}_{i}') # 道路容量变量 c = [[0] * n_roads for i in range(n_nodes)] for i in range(n_nodes): for j in range(n_roads): c[i][j] = model.addVar(lb=0, ub=road_capacity[j], vtype=GRB.INTEGER, name=f'c_{i}_{j}') ``` 接着,需要定义约束条件: ```python # 每个车辆只能从起始点出发一次,到达终点一次 for k in range(n_vehicles): model.addConstr(quicksum(x[k][start_nodes[k]][j] for j in range(n_nodes) if j != start_nodes[k]) == 1) model.addConstr(quicksum(x[k][i][end_nodes[k]] for i in range(n_nodes) if i != end_nodes[k]) == 1) # 保证路径连通性 for k in range(n_vehicles): for j in range(n_nodes): if j != start_nodes[k] and j != end_nodes[k]: model.addConstr(quicksum(x[k][i][j] for i in range(n_nodes) if i != j) == quicksum(x[k][j][i] for i in range(n_nodes) if i != j)) # 道路容量约束 for j in range(n_roads): for i in range(n_nodes): model.addConstr(quicksum(x[k][i][j] for k in range(n_vehicles)) <= c[i][j]) model.addConstr(c[i][j] <= road_capacity[j]) # 每个节点的入度等于出度 for k in range(n_vehicles): for i in range(n_nodes): model.addConstr(quicksum(x[k][j][i] for j in range(n_nodes) if j != i) == quicksum(x[k][i][j] for j in range(n_nodes) if j != i)) # 限速约束 for k in range(n_vehicles): for i in range(n_nodes): for j in range(n_nodes): if i != j: model.addConstr(travel_time[i][j] / x[k][i][j] <= 3600 / road_speed_limit[i]) # 等待时间约束 for k in range(n_vehicles): for i in range(n_nodes): for j in range(n_nodes): if i != j: model.addConstr(w[k][j] <= 10 * (1 - x[k][i][j])) model.addConstr(w[k][j] >= wait_time[i][j] - 10 * (1 - x[k][i][j])) ``` 最后,需要定义目标函数并求解: ```python # 定义目标函数 obj = quicksum(travel_time[i][j] * x[k][i][j] + w[k][j] * x[k][i][j] for k in range(n_vehicles) for i in range(n_nodes) for j in range(n_nodes) if i != j) model.setObjective(obj, GRB.MINIMIZE) # 求解模型 model.optimize() ``` 完整代码如下:

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