论文总字数：29140字

摘 要

近些年来，我国汽车行业发展迅速，但是由于城市基础设施的发展相对于汽车保有量的增长较为滞后，尤其是城市道路交通发展缓慢，跟不上汽车保有量的快速增长，最终导致城市的交通拥堵现象普遍的产生。企业员工成为受到交通堵塞堵塞影响最大的群体之一，员工们在通勤时，往往面临着由于交通拥堵带来的迟到的风险，该现象使得企业员工的通勤成本极大的增加。由于通勤班车的这种服务模式还未成熟，同时也还未得到管制，目标城市的交通拥堵可能因此而加剧，而通勤班车的发展面临的最显著的问题是路径规划。因此研究通勤班车的路径规划问题对于通勤班车企业的发展具有重要的理论价值，同时对于政府加强通勤班车的管控也有着重要的现实意义。

本文首先阐述了国内外VRP问题的发展状况并系统的总结了VRP问题的分类和求解方法，以此为基础分析了通勤车运行特点，在传统VRP问题只对空间特征进行优化的基础上加入了服务过程中的时间特征，即加入了时间窗口，建立了带有时间窗的车辆路径规划问题(Vehicle Routing Problem with Time Windows ，VRPTW)模型，使用遗传算法进行求解，并借助MATLAB2016b软件实现了算法的求解过程，以某中型城市为研究对象进行了仿真，仿真结果收敛。最后进行了总结与分析，探讨了该种服务模式目前仍需解决的问题和未来的研究方向。

研究结果表明：本文所构建的模型以及算法在MATLAB2016b平台上进行实际测试，测试结果收敛，该结果表明了本文所构建的针对通勤班车的VRPWT模型及求解VRPWT模型的遗传算法的有效性以及合理性。

本文的特色：本文在传统的VRP问题的基础上加入了时间窗口，使其更加的契合实际情况；对传统的遗传算法的改进，本文针对传统遗传算法存在的问题对其遗传算子进行了改进，并进行了仿真求解，证明了改进算法的可行性。

关键词：VRP；通勤班车；时间窗；遗传算法

ABSTRACT

In recent years， China's automobile industry has developed rapidly. However， the development of urban infrastructure lags behind the growth of car ownership， especially the slow development of urban road traffic， which cannot keep up with the rapid growth of car ownership， eventually leading to the widespread occurrence of traffic congestion in cities. Enterprise employees have become one of the groups most affected by traffic jams. When commuting， employees often face the risk of being late due to traffic jams， which greatly increases the commuting cost of enterprise employees. As this service mode of commuter buses is not yet mature and has not been regulated， traffic congestion in the target cities may be aggravated， and the most obvious problem facing the development of commuter buses is route planning. Therefore， studying the route planning of commuter buses has important theoretical value for the development of commuter bus enterprises， and also has important practical significance for the government to strengthen the control of commuter buses.

Firstly， this paper expounds the development status of VRP problems at home and abroad and systematically summarizes the classification and solution methods of VRP problems. Based on this， it analyzes the operation characteristics of commuter vehicles. On the basis of optimizing only the spatial characteristics of traditional VRP problems， it adds the time characteristics in the service process， that is， adds the time window. A model of vehicle routing problem with time windows (VRPTW) is established. Genetic algorithm is used to solve the model. MATLAB2016b software is used to realize the solution process of the algorithm. A medium-sized city is taken as the research object for simulation， and the simulation results converge. At last， the paper makes a summary and analysis， and discusses the problems that still need to be solved and the future research direction of this service mode.

The research results show that the model and algorithm constructed in this paper are tested on MATLAB2016b platform， and the test results converge. The results show that the VRWT model for commuter buses and the genetic algorithm for solving the VRWT model constructed in this paper are effective and reasonable.

The research results show that the model and algorithm constructed in this paper are tested on MATLAB2016b platform， and the test results converge. The results show that the VRWT model for commuter buses and the genetic algorithm for solving the VRWT model constructed in this paper are effective and reasonable.

Key Words: VRP; Commuter bus; Time window; Genetic algorithm

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

目 录 IV

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 共享经济的发展 1

1.1.2 通勤班车业务的发展 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本文的研究方法与结构 6

1.4 本章小结 7

第2章 通勤班车路径规划模型的建立 8

2.1 问题描述 8

2.2 基本假设 9

2.3 时间窗定义及描述 9

2.4 惩罚函数 9

2.5 参变量定义 11

2.6 数学模型 12

2.7 本章小结 13

第3章 通勤班车路径模型的求解 14

3.1 遗传算法简介 14

3.2 遗传算法的特点 14

3.3 遗传算法的基本操作 15

3.4 遗传算法的改进 16

3.5 本章小结 17

第4章 仿真分析与结果 18

4.1 试验数据 18

4.2 试验参数设计 20

4.2.1 模型参数设定 20

4.2.2 遗传算法运行参数设定 20

4.3 算法实现的主要步骤 20

4.3.1 种群初始化 21

4.3.2 适应度计算 21

4.3.3 选择操作 23

4.3.4 交叉操作 24

4.3.5 变异操作 25

4.4 试验结果分析 25

4.5 本章小结 28

第5章 结论与展望 29

5.1 主要结论 29

5.2 研究展望 29

参考文献 30

致 谢 32

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 共享经济的发展

随着我国互联网技术的不断发展，共享经济应用而生，并取得了长足发展，促进了我国的经济结构的转型升级。共享经济主要由基础设施、交易平台、供给方以及需求方构成。与传统的产品和服务相比，共享经济最大的特征是并没有改变产品或者服务的所有权，仅仅改变了其使用权。现如今共享产品和服务已经渗透到生活中的方方面面，共享产品或者服务企业的数量、共享的形式、涉及的领域都在不断地增加。共享经济的出现与发展丰富了现有的消费观念和消费模式，同时也取代了一些传统的服务，以共享单车为例，共享单车的出现改变了城市短途出行的方式，原有的站点式公共自行车服务被取缔，同时使得人们购买自行车的意愿明显降低。我国政府在2016年便提出大力推动共享经济发展，促进我国的经济结构转型，自此共享单车、共享充电宝、共享汽车等共享产品不断加入共享经济的市场。

1.1.2 通勤班车业务的发展

改革开放以来，我国汽车行业发展迅速，同时国民经济水平也在不断提升，以上因素使得我国的汽车的保有量突飞猛进，人们的出行得到极大的便利。但是由于城市基础设施的发展相对于汽车保有量的增长较为滞后，尤其是城市道路交通发展缓慢，跟不上汽车保有量的快速增长，最终导致城市的交通拥堵的现象普遍产生。而受交通堵塞影响最为直接的即是企业员工，员工们在通勤时，往往面临着由于交通拥堵带来迟到的风险，使得企业员工的通勤成本极大的增加。

由于通勤班车的这种新型服务模式还未成熟，同时也还未得到管制，目标城市的交通拥堵可能因此而加剧。新型的服务模式面临的最显著的问题是路径规划，如果路径规划混乱，则会产生效率低下，成本高昂等问题，这不仅使得公司管理面临更多的压力，同时也可能导致城市交通拥堵的进一步加剧。综上所述，对通勤班车的路径优化问题进行研究十分必要。

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