14、农业中异构车辆调度的通用可变邻域搜索

农业中异构车辆调度的通用可变邻域搜索

1. 引言

车辆调度问题（VSP）是运筹学中的经典问题，广泛应用于公共交通系统和各类货物运输等领域，也是大型系统优化调度与管理问题中的子问题。VSP的目标是在给定时间段内，为每辆车规划一系列行程，以优化特定的目标函数。

目前，文献中提出了多种VSP变体，它们在目标函数、约束条件以及实际应用场景的特定限制等方面存在差异。总体而言，车辆调度问题求解难度大，多数属于NP难问题。

本研究受塞尔维亚糖业中甜菜运输优化相关研究的启发。由于甜菜市场价格低，运输成本成为制糖生产的主要成本。大型糖企为鼓励农民种植甜菜，通常承担全部运输成本。因此，高效调度车辆，在满足特定约束条件下，实现时间和成本的最小化，对提高糖企利润至关重要。

与以往假设运输车辆同质不同，本研究考虑工厂租赁不同类型的车辆，即车辆容量不同，这种VSP变体称为异构车辆调度问题（VSP - HV）。多数VSP应用集中在公共交通、燃料和贵重物品运输等领域，针对糖业农产品运输的研究较少。虽有研究涉及甘蔗运输优化，但与本研究的VSP - HV问题因作物、车辆类型和企业资源不同而存在差异。

本研究将VSP - HV问题建模为混合整数二次约束规划（MIQCP），并使用商业软件Lingo 17求解实际和生成的问题实例。由于Lingo 17仅能为小尺寸实例提供最优或可行解，因此开发了一种可变邻域搜索（VNS）元启发式算法的变体——通用可变邻域搜索（GVNS）来解决VSP - HV问题。VNS及其变体已成功应用于多种NP难的组合和连续优化问题，文献中也有基于VNS的方法用于解决车辆调度和路径规划问题。此前关于同质车辆甜菜运输的研究也提出了基于VNS的方法，本研究在此基础上，