第 30 卷 第 11 期
Vol. 30 No. 11
控 制 与 决 策
Control and Decision
2015 年 11 月
Nov. 2015
混合分散搜索算法求解带容量约束车辆路径问题
文章编号: 1001-0920 (2015) 11-1937-08 DOI: 10.13195/j.kzyjc.2014.1738
张晓楠, 范厚明
(大连海事大学 a. 交通运输管理学院,b. 战略管理与系统规划研究所,辽宁 大连 116026)
摘 要: 设计一种解决带容量约束车辆路径问题的混合分散搜索算法. 在基本分散搜索的基础上, 保留参考集更新
策略和组合策略的全局搜索能力. 采用随机插入法作为解的多样性产生方法, 以扩大搜索空间, 避免陷入局部最优.
应用简化的变邻域搜索作为改进策略进行局部开发, 引入邻域半径减少策略提高开发效率. 对改进后的新种群实施
精英保留策略, 保证算法收敛. 实验结果分析表明, 混合分散搜索算法优于所对比的算法, 寻优能力可靠.
关键词: 带容量约束车辆路径问题;随机插入法;分散搜索;变邻域搜索
中图分类号: TP18 文献标志码: A
Hybrid scatter search algorithm for capacitated vehicle routing problem
ZHANG Xiao-nan, FAN Hou-ming
(a. School of Transportation Management,b. Institute of Strategy Management and System Planning,Dalian Maritime
University,Dalian 116026,China.Correspondent:FAN Hou-ming,E-mail:fhm468@163.com)
Abstract: A hybrid scatter search algorithm(HSSA) for solving the capacitated vehicle routing problem is proposed. Based
on the basic scatter search, the reference set update method(RSUM) and the solution combination method(SCM) are applied
to search the global-space. In order to expand the search space and prevent the local minimum, a random insertion method
is used as the diversification generation method(DGM). A simplified variable neighborhood search(VNS), as the solution
improvement method(SIM), is developed to search the local-space. To improve the efficiency of the SIM, a neighborhood
size reduction scheme(NERS) is applied. The Elitism strategy to ensure convergence is introduced. The computational
results show that the HSSA can find the global optimal solution with high performance, better than comparison algorithms.
Keywords: capacitated vehicle routing problem;random insertion method;scatter search;variable neighborhood search
0 引引引 言言言
带容量约束的车辆路径问题 (CVRP) 是车辆路
径问题 (VRP) 的扩展, 属于经典组合优化的 NP 难题,
具有较为广泛的工程应用和现实生活背景.
当前, CVRP 并未得到完全解决, 如何快速、有
效地求解具有很高的实际应用价值, 智能优化算法
成为研究的重要方向. 文献 [1] 提出利用双种群遗传
算法求解, 两个种群执行不同进化, 并交换种群间的
精英个体信息; 文献 [2] 将CVRP转化成准连续优化问
题, 提出了改进微粒群算法; 文献 [3] 提出了捕食搜
索算法; 文献 [4] 提出了量子进化算法. 然而, 算法的
单独使用往往表现出自身的缺陷, 如文献 [1] 的算法
收敛速度慢、易陷入局部最优; 文献 [4] 的算法虽不
易陷入局部最优, 但搜索能力较弱. 算法的混合使
用能实现优化性能的互补, 获得较为理想的求解效
果. 文献 [5] 提出了结合 2-Opt 子路径优化的遗传算
法; 文献 [6] 提出了改进的蚁群算法, 以路径节约值为
启发式信息, 动态更新信息素, 2-Opt、交换和插入进
行局部搜索; 文献 [7] 提出了混合粒子群和变邻域搜
索的 PSO-VNS 算法, 变邻域包括 2-Opt 和 3-Opt; 文献
[8] 提出了混合节约算法和集合覆盖的 SC-ESA 算法.
分散搜索 (SS) 是 一种种群进化算法
[9]
, 与量子
进化算法相同, 该算法也具有不易陷入局部最优的特
点, 且灵活性好、易与其他算法结合, 近年来在 VRP
中有很好的应用
[10-11]
. 变邻域搜索 (VNS) 是文献 [12]
提出的一种元启发式算法, 也在 VRP 中展现了良好
的搜索性能
[13]
, 近年来多与禁忌搜索
[14]
、人工蜂群算
法
[15]
等混合应用, 可加快寻优速度, 增强逃离局部最
收稿日期: 2014-11-14;修回日期: 2015-04-03.
基金项目: 国家自然科学基金项目(70801007, 61473053);辽宁省软科学指导计划项目(2012401005);辽宁省教育厅科
学技术研究一般项目(L2014196);大连市科学技术计划项目(2010A16GX084).
作者简介: 张晓楠(1988−), 女, 博士生, 从事物流系统优化设计和智能优化算法的研究;范厚明(1962−), 男, 教授, 博
士生导师, 从事战略管理与系统规划等研究.