数学建模 2024-07

城市垃圾分类运输的路径优化与调度

基于粒子群算法、K-means算法、贪心算法的城市垃圾分类运输的路径优化与调度问题

城市垃圾分类运输的路径优化与调度

本项目为2024年电工杯大学生数学建模B题

项目简介

角色:编程手 + 算法手
核心贡献*:
1.提出基于拆分的SDVRP解决运输路线规划问题;
2.提出基于双层优化的多目标优化模型
3.完成主要代码编写工作,包括主算法、拆分算法、Kmeans算法和双层优化模型

问题描述

本题目是经典汽车路径优化问题(CVRP问题)与其扩展。

背景:多垃圾收集站,单垃圾处理站,多次发车,容量约束  
目标:最小化目标函数(如运输成本、碳排放等)     

问题1:经典CVRP/SDVRP问题
场景:针对单一类别垃圾的收集运输,仅用一种规格运输车辆;
优化目标:最小化车辆总行驶距离,确定最优车辆数与运输路径;
关键约束:车辆载重限制、垃圾站运量可拆分、运输路径闭合性。

问题2:多类别垃圾收集运输问题
场景:扩展至厨余 / 可回收 / 有害 / 其他四类垃圾,每类垃圾匹配专属运输车辆;
优化目标:最小化全局运输总成本;
关键约束:不同车型的载重 / 单位运输成本差异、车辆每日最大行驶时间约束、多车辆作业独立性。

问题3:含中转站的运输成本 - 碳排放双目标综合优化
场景:引入垃圾中转站,结合中转站选址 + 收集点分配 + 双层路径规划的全流程场景,同时考虑城市实际路网特征;
优化目标:运输成本与二氧化碳排放量双目标最小化;
关键约束:中转站容量限制、中转站 / 垃圾站时间窗口约束、单行道 / 禁行时段的非对称路网约束。

问题1

1.1 CVRP问题求解

1.2 基于拆分思想的SDVRP问题求解

问题2

问题3

3.1 基于K-means的垃圾中转站选址

3.2 基于双层优化的多目标优化模型