王飞,徐浩凡
摘要: 针对现有车辆-无人机协同配送研究中忽略路网时变性、目标单一及约束整合不足的问题,聚焦多配送中心取送货场景,以“总路径长度最小化、惩罚成本最小化、总能耗最小化”为决策目标,整合时变速度、软时间窗及无人机续航和载重等多重约束,提出基于时段划分的时变速度模型与软时间窗惩罚机制,构建多目标多约束优化模型。在NSGA-II基础上,设计“客户排序-配送中心分配-无人机服务标记”三层染色体编码结构,搭配混合交叉算子和交叉变异、单点变异、位翻转变异三类变异算子,以及锦标赛选择与精英保留的双层选择策略,建立改进NSGA-II算法对模型进行求解。基于4个配送中心、36个客户的算例开展研究,结果显示NSGA-II算法的总路径分布在100.35-291.21km、惩罚成本分布在831.69-12,323.58元、总能耗分布在20.88-66.67kWh,生成的Pareto前沿分布均匀,综合考量HV、IGD和Spacing指标显著优于SPEA2、MOEA/D和NSGA-III等多目标算法。进一步以天津市部分主城区真实路网为场景开展验证,结合高德地图API获取实际道路距离数据,构建真实城市下含多类型客户需求的配送网络,结果表明优化方案可适配城市复杂路网特性与异质需求,兼顾效率、成本与低碳目标。研究证实,所构建的模型和算法可行有效,能为物流企业提供贴合实际场景的决策支持。