企業(yè)員工通勤交通車路線問題

企業(yè)員工通勤交通車路線問題

Enterprise-OperatedCommuterBusRoutingProblem

韓復華朱政威

張淑詩(國立交通大學運輸科技與管理學系所)

民國九十六年九月十四日2007作業(yè)研究(一)簡報1簡報大綱1.

前言2.個案簡介3.

通勤交通車路線問題模式4.

測試例題構建與模式驗證5.

啟發(fā)式解法構建與測試6.實例應用7.

結論與建議2研究背景與動機(一)許多公司體認到員工福利的重要性，而提供通勤交通車之服務將會是一項不可或缺之勞工福利。24小時全年無休的高科技產業(yè)(如:竹科大廠的作業(yè)員)企業(yè)員工通勤交通車路線問題(CBRP)雖屬於VRP之衍生問題，但其問題特性與VRP問題並不完全相同:車容量、路線時間限制、需求不可分割的特性與VRP相同CBRP路線型態(tài)為單向的路徑(HamiltonianPath)狀與VRP路線呈現迴路(Cycle)狀不同傳統(tǒng)VRP方法不適合直接求解CBRP1.前言VRPCBRP3研究背景與動機(二)校車路線問題(SchoolBusRoutingProblem,SBRP):學校交通車接送學童至學校上學。每個學童於預訂之站牌(起點)上車，所屬之學校(迄點)下車SBRP大部份因學區(qū)和學制因素，只考量一個學校(單迄點)CBRP與SBRP類似，但需多考量:通勤交通車接送員工至工作廠區(qū)上班。每個員工於預訂之停靠站(起點)上車，所屬之工作廠區(qū)(迄點)下車(多迄點)每條路線由不同容量之車種進行服務(多車種)

SBRP現有方法也不易應用至CBRP

1.前言4CBRP在都市客運之定位1.前言通勤交通車與大眾運輸類似有固定路線及時刻表，但只對特定對象提供服務，故不同於大眾運輸是對大眾提供服務;且通勤交通車無副大眾運輸的彈性路線與可及性，故也不同於副大眾運輸。5本研究重點建立通勤交通車路線問題MIP模式:

以最小化總營運成本為目標考量多對多起迄點、多車種之特性MIP模式正確性驗證:

小型例題設計與測試啟發(fā)式解法構建與測試:

起始解構建模組路線改善模組例題測試實例應用:啟發(fā)式解法求解結果1.前言6個案公司簡介臺灣積體電路股份有限公司(TSMC):竹科24小全年無休之大廠，有5個工作廠區(qū)服務範圍:桃園、新竹、苗栗4班別(DA、DB、NA、NB)之路線有40條總里程數共1433.4km停靠站位共529個作業(yè)員工共2653個有3種車型:大巴(43人)中巴(20人)小巴(9人）6.實例應用7個案公司-工作廠區(qū)分佈圖6.實例應用7廠3廠5廠2廠12廠8個案公司-?？空痉謥褕D6.實例應用9個案研究範圍服務範圍:桃園、新竹起點個數：109迄點個數：2路線數：14服務人數：244問題規(guī)模:變數：38,296,776限制式：2,247,204各點服務時間:10秒路線時間限制:65分鐘6.實例應用成本車型固定成本變動成本大巴70712.87*d中巴55110.86*d小巴5085.74*d10變數定義3.通勤交通車路線問題模式決策變數11數學列式3.通勤交通車路線問題模式Subjectto12數學列式(續(xù))3.通勤交通車路線問題模式13數學列式(續(xù))3.通勤交通車路線問題模式14問題規(guī)模試算MIP模式:變數:限制式:若有10個起點、2個迄點、3種車型和最大路線數為3條共有10440個變數和5723條限制式問題規(guī)模變大啟發(fā)式解法

3.通勤交通車路線問題模式15測試例題構建確認本研究數學模式正確性建立標竿題庫MIP模式求解結果可提供後續(xù)啟發(fā)式解法求解結果比較之基礎，以評估啟發(fā)式解法之優(yōu)劣4.測試例題構建與模式驗證16小型測試例題設計完全性路網(C):走廊形(CC)共8題、非走廊形(CR)共6題非完全性路網(I):走廊形(IC)共7題、非走廊形(IR)共3題路網型態(tài)測試例題編號完全性路網(C)(共14題)走廊形(CC)CC1、CC2、CC3、CC4、CC5、CC6、CC7、CC8非走廊(CR)CR1、CR2、CR3、CR4、CR5、CR6非完全性路網(I)(共10題)走廊形(IC)IC1、IC2、IC3、IC4、IC5、IC6、IC7非走廊(IR)IR1、IR2、IR34.測試例題構建與模式驗證17完全性路網求解結果路網型態(tài)起迄點個數例題編號T0(路線時間)最佳解求解時間完全性路網(C)走廊型(CC)8個起點2個迄點CC1861752.71小時14分15秒CC2991752.72小時23分16秒CC31061524.56分26秒CC41131524.57分49秒8個起點2個迄點CC5671705.43分1秒CC6831705.46小時3分59秒8個起點2個迄點CC71262328.22天18小時6分25秒CC8138179121分53秒非走廊型(CR)8個起點2個迄點CR1671683.72小時15分39秒CR2711683.76小時13分6秒8個起點2個迄點CR3611599.821小時28分33秒CR465135544分09秒8個起點2個迄點CR5561772.419分54秒CR6601772.410小時28分08秒4.測試例題構建與模式驗證18非完全性路網求解結果路網型態(tài)起迄點個數例題編號T0(路線時間)最佳解求解時間非完全

性路網(I)走廊型(IC)12個起點

2個迄點IC1411677.4515分IC2471677.456分26秒IC3571617.4711分57秒IC4631617.4716分38秒12個起點

2個迄點IC5461959.3217分19秒IC6551870.3318分14秒IC7611870.3329分37秒非走廊型(IR)12個起點

2個迄點IR1401682.0510分5秒IR2481586.191小時11分42秒IR3531586.1941分27秒4.測試例題構建與模式驗證19啟發(fā)式解法架構5.啟發(fā)式解法構建與測試重要步驟：1.起始解構建2.路線改善20起始解構建模組搜尋種子點最近鄰點法插入調整節(jié)點順序與車型調整(縮小)路線構建：1.以最近鄰點法為基礎2.以最大車型之車容輛當作車容量限制5.啟發(fā)式解法構建與測試21路線改善模組定義可移轉量(P)與剩餘容量(SC):5.啟發(fā)式解法構建與測試22路線間節(jié)點移轉改善步驟1：計算各路線SC、P、△f△f=大車變小車節(jié)省之固定成本步驟2：選擇△f/P最大的路線k步驟3：進行節(jié)點移轉5.啟發(fā)式解法構建與測試23路線內節(jié)點交換改善按照路線節(jié)點順序，從路線起點開始，將此節(jié)點與其下一節(jié)點交換，檢查交換後的路線距離是否小於交換前的路線距離，若是，則更新路線；否則路線維持原解。持續(xù)進行節(jié)點之交換，直至所有節(jié)點與其下一節(jié)點都交換檢查完畢為止。5.啟發(fā)式解法構建與測試24完全性路網測試結果比較路網型態(tài)起迄點個數例題編號T0目標值求解時間最佳解啟發(fā)式最佳解啟發(fā)式完全性路網(C)走廊型(CC)8個起點2個迄點CC1861752.71752.71小時14分15秒0.16秒CC2991752.71752.72小時23分16秒0.14秒CC31061524.51524.56分26秒0.14秒CC41131524.51524.57分49秒0.14秒8個起點2個迄點CC5671705.41705.43分1秒0.1秒CC6831705.41705.46小時3分59秒0.15秒8個起點2個迄點CC71262328.22328.22天18小時6分25秒0.15秒CC81381791179121分53秒0.17秒非走廊型(CR)8個起點2個迄點CR1671683.71683.72小時15分39秒0.15秒CR2711683.71683.76小時13分6秒0.17秒8個起點2個迄點CR3611599.81599.821小時28分33秒0.11秒CR4651355135544分09秒0.12秒8個起點2個迄點CR5561772.41772.419分54秒0.1秒CR6601772.41772.410小時28分08秒0.12秒5.啟發(fā)式解法構建與測試25非完全性路網測試結果比較路網型態(tài)起迄點個數例題編號T0目標值求解時間最佳解啟發(fā)式最佳解啟發(fā)式非完全

性路網(I)走廊型(IC)12個起點

2個迄點IC1411677.451677.4515分0.21秒IC2471677.451677.456分26秒0.29秒IC3571617.471617.4711分57秒0.29秒IC4631617.471617.4716分38秒0.21秒12個起點

2個迄點IC5461959.321959.3217分19秒0.37秒IC6551870.331870.3318分14秒0.33秒IC7611870.331870.3329分37秒0.31秒非走廊型(IR)12個起點

2個迄點IR1401682.051682.0510分5秒0.21秒IR2481586.191586.191小時11分42秒0.23秒IR3531586.191586.1941分27秒0.31秒5.啟發(fā)式解法構建與測試26啟發(fā)式解法測試結果分析以啟發(fā)式解法求解:24題測試例題皆可求出最佳解求解效率比較:5.啟發(fā)式解法構建與測試27實例應用-啟發(fā)式解法求解結果6.實例應用*服務容量為各車型實際容量的80%28成本與乘載率分析6.實例應用成本分析

:乘載率分析:29改善前路線圖90分鐘﹑承載率67.4%80分鐘﹑承載率65.1%30結果路線圖(一)6.實例應用路線距離最長之路線(以實際容量限制)

:64分鐘﹑承載率88.9%31結果路線圖(二)6.實例應用路線距離最長之路線(以服務容量限制)

:60分鐘﹑承載率60%32結論本研究針對通勤交通車問題構建出一個明確之數學模式，並經過驗證，可供後續(xù)研究之參考。本研究設計24題小型測試題(CC、CR、IC、

IR)，並分別以數學規(guī)劃方式及啟發(fā)式解法求解，可做為通勤交通車路線問題之測試題庫，以供後續(xù)研究參考比較。本研究針對多對多起迄點、多車種之通勤交通車路線問題以啟發(fā)式解法求解，其求解效率良好，可供實務上之應用，解決傳統(tǒng)以人工方式規(guī)劃費時又費力之缺點。7.結論與建議33建議本研究以總營運成本最小化為目標，後續(xù)研究可考慮以服務品質為目標或考量多重目標。本研究之啟發(fā)式解法乃根據問題之特性設計，後續(xù)研究可嘗試利用巨集啟發(fā)式解法加以求解7.結論與建議34謝謝聆聽，敬請指教!!!聯(lián)絡方式：韓復華教授Email:Tel:03-5731680朱政威博士生 Email:zucw.Tel: