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送货问题—数学建模.docx
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更新于2023-05-29
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送货问题: 某地区有8个公司(如图一编号①至⑧),某天某货运公司要派车将各公司所需的三种原材料A,B,C 从某港口(编号⑨)分别运往各个公司。路线是唯一的双向道路(如图1 )。货运公司现有一种载重6吨的运输车,派车有固定成本20元/辆,从港口出车有固定成本为10元/车次(车辆每出动一次为一车次)。 每辆车平均需要用15分钟的时间装车,到每个公司卸车时间平均为10分钟,运输车平均速度为60公里/小时(不考虑塞车现象),每日工作不超过8小时。运输车载重运费1.8元/吨公里,运输车空载费用0.4元/公里。一个单位的原材料A,B,C分别毛重4吨、3吨、1吨,原材料不能拆分,为了安全,大小件同车时必须小件在上,大件在下。卸货时必须先卸小件,而且不允许卸下来的材料再装上车,另外必须要满足各公司当天的需求量(见表1 )。问题:
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货物配送问题
一、 模型假设
1)港口的容量足够大,多辆运输车同时到达港口时不会发生阻塞现象;
2)多辆运输车可以在港口同时装车,不必等待;
3)双向道路上没有塞车现象;
4)8 个公司之间没有优先级别,货运公司只要满足他们的需求量就可以;货车完
成他们日常的送货任务之后,回到港口。
5)假设运输车不会因天气状况,而影响其行驶速度,和装载、卸载时间。
6)运输路不会影响运输车行驶速度。
7)运输车正常出车。
二、问题分析
运输过程的最大特点是三种原料重量不同,分为大小件,当大小件同车,卸
货时必须先卸小件,而且不允许卸下来的材料再装上车,要区别对待运输途中
是否可以调头的费用。在问题一中,运输途中不能调头,整个送货路线是一个
环形闭合回路,如果沿着某一方向同时给多家公司送货时,运输车必须为距离
港口近的公司卸下小件,为距离港口远的公司运送大件;而在问题二中,运输途

中可以调头,可以首先为远处公司运送小件,在返回途中为距离较近的公司卸
下大件。从表面上看,这样运输能够节省车次,降低出车费用。但我们通过分
析,在本题中,载重调头运.输并不能降低费用。
运费最小是货运公司调度运输车的目标,运费包括派车固定成本、从港口出
车成本、载重费用和空载费用。
建立模型时,要注意以下几方面的问题:
目标层:
如果将调度车数、车次以及每车次的载重和卸货点都设为变量,模型中变量
过多,不易求解。由于各辆运输车之间相互独立,可以将目标转化为两个阶段
的求解过程,第一阶段是规划车次阶段,求解车次总数和每车次的装卸方案 ;第
二阶段是车辆调度阶段,安排尽量少的车辆数,每车次尽量满载,使总的运费
最小。约束层:
(1)运输车可以从顺时针或者逆时针方向送货,要考虑不同方向时的载重用;
(2)大小件的卸车顺序要求不同原料搭配运输时,沿途必须有序卸货;
(3)每车次的送货â量不能超过运输车的最大载重量;
(4)满足各公司当日需求。

三、符号说明和名词约定
符号 含义 单位 备注
S1(n) 从港口到各个公司的货运最短里程
集
公里 n=1、2、···、8
;
S2(n) 卸载后返回港口的最短空载里程集 公里 n=1、2、···、8
;
Q
(i)
(n) n 公司对货物 i 的实时需求量集 单位/天 n=1、2、···、8
;
i=A、B、C;
W
(j)
(n) 第 j 批运至第 n 公司货物的重量集 吨 n=1、2、···、8
;
j=1、2;
Times
(j)
(n)
第 j 批运至第 n 公司次数集 次 n=1、2、···、8
;
j=1、2;
Y
j
(n) 第 j 批运至第 n 公司货物的费用集 元 n=1、2、···、8

;
j=1、2;
Y
(d)
第 d 问中组合运输的费用集 元 d=1、2、3;
Change
(d)
第 d 问中所有的运输费用集 元 d=1、2、3;
TT
(d)
第 d 问中组合运输的耗时集 小时 d=1、2、3;
Time
(d)
第 d 问中所有的运输耗时集 小时 d=1、2、3;
四、建立模型
(一) 问题一
1) 车次规划模型分析
车次规划阶段只涉及到载重费用、空载费用和港口出车费用。运输途中不
能掉头,所以每车次都是沿闭合回路绕圈行驶。
a) 运输途中不能掉头,所以为某些公司送货时,运输车从港口出发,按顺时
针方向沿闭合回路绕行,为其它公司送货时,按逆时针方向沿闭合回路绕
行。公司和港口之间存在顺时针距离和逆时针距离,如下表:
公司编号
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
顺时针距离
8 15 24 29 37 45 49 55
逆时针距离
52 45 36 31 23 15 11 5

由表可知,运输过程中不可以掉头,为使得货运费用最低,我们按照问题
分析中给出的最佳运输路径进行货物的分配运输。即若港口按顺时针和逆时针
两个不同方向出发,根据货运里程短,④点为顺时针货运方向最远点,也是空
载回港口的最近点,根据货运里程短,⑤点为逆时针货运方向最远点,也是空
载回港口的最近点。
结论:在符合载重相对最大化情况下,①~④ 公司顺时针送货为最佳方案,
⑤~⑧ 公司逆时针送货最佳方案。如下图所示:
b) 根据 3 种原料的重量和运输车的最大运载量可以看出,A 和 C 可以搭配运
输,B 和 C 可以搭配运输,而 A 与 B 不能同车运输。不论是以顺时针方向
送货还是以逆时针方向送货,当大小件搭配运输时,必须首先卸下小件,
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