1.一种针对货运领域的空铁联运枢纽网络规划方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、确定候选空铁联运网络的节点城市,并根据其地理位置搭建空铁联运复合网络;
S2、利用中心节点理论,以运输距离为指标对空铁联运复合网络中的节点城市进行评价,并确定其中的枢纽城市;
S3、预测空铁联运复合网络中节点城市OD对间的空铁联运快递量;
S4、根据确定的枢纽城市和各节点城市OD对间的空铁联运快递量,以空铁联运复合网络的运营总成本最低为目标,构建空铁联运枢纽网络规划模型;
S5、通过遍历搜索算法对空铁联运枢纽网络规划模型进行求解,得到空铁联运枢纽网络规划结果。
2.根据权利要求1所述的针对货运领域的空铁联运枢纽网络规划方法,其特征在于,所述步骤S3具体为:S31、根据历史快递数据,通过Logit模型预测空铁联运复合网络中任意两节点城市之间空铁联运的货运分担率;
S32、根据节点城市的快递业相关指标数据,通过引力模型计算空铁联运复合网络中节点城市OD对间的货运吸引强度;
S33、根据货运分担率和货运吸引强度,对各节点城市OD对间的空铁联运快递量进行预测。
3.根据权利要求2所述的针对货运领域的空铁联运枢纽网络规划方法,其特征在于,所述步骤S31中空铁联运的货运分担率P(i)为:式中,EXP(·)为运输产品效用值函数;
Di为空铁联运运输产品效用值;
Dj为非空铁联运运输产品效用值。
4.根据权利要求3所述的针对货运领域的空铁联运枢纽网络规划方法,其特征在于,所述步骤S32具体为:S32-1、通过主成分分析法,确定节点城市的快递业务评价指标;
S32-2、以各节点城市的快递业务评价指标作为出行发生量和到达吸引量,以任意两个节点城市的直线距离作为交通阻抗,构建引力模型;
S32-3、基于构建的引力模型,确定各节点城市OD对间的货运吸引强度。
5.根据权利要求4所述的针对货运领域的空铁联运枢纽网络规划方法,其特征在于,所述步骤S32-1中快递业务评价指标Si的计算公式为:式中,ηα为主成分α的方差贡献率,
Fiα为节点城市i的主成分α的得分;
n为主成分的总数;
所述步骤S32-2中构建的引力模型为:
式中,gij为节点城市i与节点城市j之间的快递业务联系度值;
Si和Sj分别为节点城市i与节点城市j的快递业务评价指标;
RTij为节点城市i与节点城市j之间的直线距离;
所述步骤S32-3中,各节点城市OD对间的货运强度吸引强度的计算公式为:式中,Gij为节点城市j对节点城市i的快递吸引强度值。
6.根据权利要求2所述的针对货运领域的空铁联运枢纽网络规划方法,其特征在于,所述步骤S33具体为:S33-1、将各节点城市的历史货运量作为BP神经网络的输入,预测得到对应节点城市的快递业务量;
S33-2、确定各节点城市中异地业务的占比和快递的平均重量,并结合各节点城市OD对间的货运分担率和快递吸引强度,预测得到各节点城市OD对间的快递量。
7.根据权利要求2所述的针对货运领域的空铁联运枢纽网络规划方法,其特征在于,所述步骤S4中构建的空铁联运枢纽网络规划模型为:式中,C为以空铁联运复合网络的运营总成本最低的目标函数;
min(·)为求最小值函数;
为中心枢纽城市的建设固定成本及运营成本;其
中,Ck为中心枢纽城市k的固定建设成本;WCk为中心枢纽城市k的运营成本;Dij为节点城市i和节点城市j之间的快递量;Xlikmj为节点城市i和节点城市j之间采用l运输方式是否通过中心枢纽运输的决策变量,若是Xlikmj=1,若否则Xlikmj=0;i,j∈I,I为节点城市集合,k,m均为候选中心枢纽城市,中心枢纽城市至少为k,m中的一个,k∈K,m∈M, K,M均为枢纽城市集合;
为节点城市OD对间直接运输的运输成本;其中,Dij为节点城市i至节点城市j的快递量;Clij为节点城市i到节点城市j直接用l运输方式直接运输的运输成本;
Xlij为起始节点城市i和目的节点城市j之间用l运输方式是否为直接运输的决策变量,直接运输时Xlij=1,否则Xlij=0;l为运输方式,且l∈L,L为运输方式集合;
为节点城市OD对需要通过中心枢纽城市运
输的运输成本;其中,ρ为某段运输中两个节点城市中存在一个中心枢纽城市时所产生的折l扣;C ik为节点城市i到中心枢纽城市k之间用l运输方式所产生的运输成本;γ为某段运输中两个节点城市均为中心枢纽城市时所产生的折扣;Clkm为中心枢纽城市k和中心枢纽城市m之间用l运输方式所产生的运输成本;Clmj为中心枢纽城市m到节点城市j之间用l运输方式所产生的运输成本; 为节点城市OD对间直接运输的时间成本;其中,TClij为起始节点城市i和目的节点城市j之间用l运输方式直接运输时的时间成本;
为节点城市OD对间通过中心枢
纽城市运输的时间成本;其中,TClik为节点城市i和中心枢纽城市k之间用l运输方式时的时间成本;TClkm为中心枢纽城市k和中心枢纽城市m之间用l运输方式时的时间成本;TClmj为中心枢纽城市m到节点城市j之间用l运输方式时的时间成本;ZT为转运及衔接时间成本;Xkm为通过是否一个中心枢纽城市的决策变量,当k=m,则仅通过一个中心枢纽城市,且Xkm=1,当k≠m,则不止通过一个中心枢纽城市,且Xkm=2。
8.根据权利要求7所述的针对货运领域的空铁联运枢纽网络规划方法,其特征在于,所述空铁联运枢纽网络规划模型包括如下约束条件:(1)空铁联运枢纽网络规划模型的中心枢纽城市数目约束:式中,yk为空铁联运网络中设置的中心枢纽城市;
P为设置的中心枢纽城市数目;
(2)空铁联运枢纽网络中通过的中心枢纽城市数目约束:(3)空铁联运枢纽网络中通过的非枢纽节点数目约束:式中,ym为空铁联运网络中设置的非中心枢纽城市;
(4)两个节点城市之间的运输方式约束:
(5)采用通过中心枢纽城市的中转运输时,中转只发生在中心枢纽城市约束:式中,Yk、Ym均为枢纽城市k或枢纽城市m是否被选为中心枢纽城市的决策变量,若是则Yk=1或Ym=1,否则Yk=0或Ym=0;
(6)货物运输流量恒定约束:
9.根据权利要求7所述的针对货运领域的空铁联运枢纽网络规划方法,其特征在于,所述步骤S5具体为:S51、根据N个枢纽城市确定候选中心枢纽城市集合M;
所述候选中心枢纽城市集合为:M={m1,m2,m3,...,mN,};
S52、从候选中心枢纽城市集合M中任选P个枢纽城市作为中心枢纽城市,得到 种中心枢纽城市选择方案,并对每种选择方案编号为t;
所述选择方案编号 为从N个枢纽城市中选出P个中心枢纽城市对应的选择方案数量,且P
S53、令t=1,计算当前选择方案下的最优目标函数值C1,并将其作为初始最优解C*,并计算C1与C*的比值S54、令t的数量增加1,得到当前选择方案下的目标函数值Ct+1,并记录当前 的值;
S55、重复步骤S54,直到 输出得到最小 与 对应的目标函数值Ct、中心枢纽城市组合、运输路径和运输方式,并将其作为空铁联运枢纽网络规划结果。