機組空運航班環(huán)優(yōu)化問(wèn)題的算法通常有兩大類(lèi);精確解法和啟發(fā)式解法。精確解法一般采用分枝定界法,對于式(5-14)和式(5-16),首先放松x,取值0或1的限 制,允許0≤35<1,把間題松弛為線(xiàn)性規劃問(wèn)題。使用列生成法、單純形法或內點(diǎn) 法求解,得到最優(yōu)解的目標函數值,將它定為本問(wèn)題目標函數的下界三,上界可取 為=max(cG。取接近1的小數變量進(jìn)行分枝,即令x,=1和x,=0分別作為 約束條件加人模型(5-14),形成兩個(gè)子問(wèn)題節點(diǎn)。
在第一個(gè)子問(wèn)題中,令約束條 件中x=1,以及與x,含有相同空運航班的空運航班環(huán)變量都等于零,對第二個(gè)子問(wèn)題,令 所有約束條件中的x;=0,再對其他變量求解這兩個(gè)子問(wèn)題。當求得某分枝子問(wèn) 題的整數解時(shí),若目標函數小于上界,則用它更新目標函數的上界,否則剪去該枝; 如果某分枝子問(wèn)題仍含有小數解,且目標函數大于下界,則用它更新下界,并繼續 用接近1的變量進(jìn)行分枝,若目標函數大于上界,則剪去該枝。如此不斷進(jìn)行下 去,直到不能再分枝,此時(shí)最好的整數解即機組空運航班環(huán)優(yōu)化問(wèn)題的最優(yōu)解;或者目 標函數的上下界的誤差小于給定的誤差界,此時(shí)具有下(上)界目標函數值的整數 解為最優(yōu)解。 將分枝定界法與列生成法相結合求解整數規劃問(wèn)題是一種比較有效的算法, 稱(chēng)為分枝定價(jià)法(branch-and-pricing)。使用該解法時(shí),首先用5.4.3節的算法找 出足夠多的可行空運航班環(huán)(不需要全部求出,能含有所有空運航班即可),形成限制主問(wèn) 題,應用單純形法求解該限制主問(wèn)題,得到它的最優(yōu)解和對偶解。
作為空運航班連接網(wǎng) 絡(luò )邊的長(cháng)度,給空運航班連接網(wǎng)絡(luò )的每條邊標注機組成本與對偶變量值的差,再求解該 網(wǎng)絡(luò )的約束最短路問(wèn)題(稱(chēng)為定價(jià)問(wèn)題,pricing)。如果約束最短路的長(cháng)度小于零, 則生成該略徑的“列”,加入限制主問(wèn)題中,再求解。如此迭代進(jìn)行,直到約束最短 略長(cháng)度不小于零,最后獲得了松弛問(wèn)題的最優(yōu)解。這樣的解法不需要一次性求出 所有可行空運航班環(huán),可大大減少計算量。 應用啟發(fā)式算法求解機組任務(wù)配對問(wèn)題是一種適當的選擇。啟發(fā)式算法的特 點(diǎn)是速度快、效率高,但不能保證獲得全局最優(yōu)解。常用的啟發(fā)式算法是宏啟發(fā)式 類(lèi),如Tab山算法、選傳算法、蟻群算法等。對于機組排班問(wèn)題,遺傳算法比較適 食。特別是多目標規劃模型,可以將各目標函數綜合起來(lái)作為適應度函數的一部 分,產(chǎn)用德的算子將約束條件并人適應度函數。由于該問(wèn)題的變量是Q-1型的,因 此維網(wǎng)斯常方便,河采用01編碼。首先隨機抽取足夠多的空運航班串,個(gè)體的長(cháng)度等 。線(xiàn)區的空運航班環(huán)數。選取的空運航班環(huán)數與空運航班數同一量界即可,不需要太多。
空運航班 香效真太,要隊注部,您個(gè)體進(jìn)長(cháng),不易表達,而且消耗存儲空間太大。加之本問(wèn)題 是一個(gè)嚴重退化問(wèn)題,存在大量等于等的基變量,個(gè)體太長(cháng)也活益。這樣:交叉相 這是一個(gè)小規模的問(wèn)題,很容易求得它的最優(yōu)解是x3=x7=1,其他變量等于 0;或者x的=x的=1,其他變量等于0。此時(shí),最小成本minz=8.667千元。可見(jiàn) 例5-3的空運航班計劃只需要兩個(gè)機組即可完成,他們飛行的任務(wù)配對分別如下。 S.:0-3-4-8或寫(xiě)成城市順序形式為 :1-25-6-7或寫(xiě)成城市順序形式為 另一個(gè)最優(yōu)解如下。 S品:0-3-4-7或寫(xiě)成城市順序形式為 Sa:1-2-5-6-8或寫(xiě)成城市順序形式為 總飛行小時(shí)都是520min。
對于例5-5,進(jìn)一步討論以下問(wèn)題。
(1)如果采用集合覆蓋模型,即允許加機組,結果將怎樣?由于集合分割模型 存在可行解,這說(shuō)明空運航班計劃可以很好地銜接,不需要加機組。此時(shí)即使允許加機 組,也因為要求總成本最小而不產(chǎn)生加機組,因此將產(chǎn)生相同的最優(yōu)解。只有在航 班銜接存在困難時(shí),才不得不加機組。
(2)本例采用了機組任務(wù)配對問(wèn)題的基本模型,沒(méi)有考慮其他目標。現在可 以進(jìn)一步考察這兩個(gè)解的其他目標特性。從表5-4可以獲得這兩個(gè)解的值勤時(shí)間 和工作效條相同,分別是19.33h和0.48。盡管看上去工作效率不到Q.5.但對 于本例的空運航班計劃,都是短航程的支線(xiàn)空運航班,每個(gè)空運航班的飛行時(shí)間一般都不超過(guò) h,m過(guò)h必須滿(mǎn)定最小銜接時(shí)間限制,這個(gè)結果應該是不錯的。機組工作效率 純再安純空運航班的:西內啊”,除非的化支線(xiàn)航空的空運航班過(guò)站于續,并縮短機組最小有接 時(shí)間。此時(shí)可把空運航班計劃安排得更加緊湊一些。
3、最優(yōu)律的兩航西語(yǔ)的目標特性有些不同,例如,第一個(gè)最優(yōu)解的空運航班環(huán)s 輔8分判含有1個(gè)高班和5個(gè)空運航班,飛行時(shí)間分別是3,831和4.34,值助時(shí) 間分別是11.83h和7.5h,工作效率分別是0.324和0.644,空運航班數和飛行時(shí)間比 被樓法得此種時(shí)間有較大差距。對機組來(lái)說(shuō),他價(jià)們更感意飛S。為公平是則,需 以輪換空運航班環(huán)。 28后個(gè)R方第一個(gè)華想此S行時(shí)間和空運航班數都相同。但和S。