三下標(biāo)模型的規(guī)模比四下標(biāo)模型小,因此這里以三下標(biāo)模型的求解為例,討論精確算法。四下標(biāo)模型的求解算法可以仿照這里的算法進(jìn)行設(shè)計。由于各 0-D對的運輸路線最多有2次中轉(zhuǎn)3個航節(jié)組成,在選定了樞組機場后,可以首 先構(gòu)建一個四層網(wǎng)絡(luò)G’,如圖3-18所示,該網(wǎng)絡(luò)很適合計算O-D對(i,j)之間的 最短路。 四層網(wǎng)絡(luò)(/按下述方式構(gòu)造:對于ViEN,在第一層用i表示,在第二層用i 表示,在第三層用”表示,在第四層用”表示。第一、第四層包含了網(wǎng)絡(luò)G=(N, A)所有n個城市的節(jié)點,第二、第三層僅包含候選樞紐機場集合M的節(jié)點。各層 同層內(nèi)的點不連接,只有相鄰兩層之間的點才用邊連接。
具體的連接方式為,層與層之間對應(yīng)相同的城市直接連接,邊長(航線運輸成本)為0;第一層的非樞紐城市和第二層的所有樞紐城市都連接,為匯運邊,邊長為XC,;第一 層的樞紐城市只與第二層相同的樞紐城市連接,邊長為0;第二層的樞紐城市和編 三層的樞紐城市分別連接,為轉(zhuǎn)運邊,邊長為aCm;第三層與第四層的連接方式與 第一層及第二層的連接方式類似,只是邊長變?yōu)镃m。給出了G在INl三 7時的連接示意圖,其中城市2、6、7已選為樞組,并給出了以城市1為起始城市的 連接方式,其他城市的連接情況類似。這樣就得到了一個四層網(wǎng)絡(luò),其中O-D對 (i,j)的運輸路線將是>k’一m”一”,令C一表示i到j(luò)”的最短路長度,則對應(yīng)的 最短路徑就是最優(yōu)運輸路徑,所有O-D對的最優(yōu)運輸路徑構(gòu)成了該組樞紐機場情 況下的航線網(wǎng)絡(luò)。第一層的i和第四層的”表示同一個機場,因此不允許組成O-D 對(i,i")。 當(dāng)四層網(wǎng)絡(luò)G'中p個樞紐選定時,可用Floyd-Warshall最短路算法求解O-D 流間的最短路,具體步驟如下。
步驟1計算C·=mig{aCu+aC,},VkEH,jEN,Cw=0,VkEH,式中只包含分運,沒有匯運的路徑,其中H是已選為樞紐的力個機場組成的集合。
步驟2計算C·=2ip(xCa+Cx·},Vi,jEN,其中j”、”、”均對應(yīng)N中的 j。
這個由網(wǎng)絡(luò)G求得的C,即網(wǎng)絡(luò)G中從i到j(luò)的最短路。 利用四層網(wǎng)絡(luò)最短路算法,可以找到任意給定的樞紐機場集合HCM情況下 的最優(yōu)航線網(wǎng)絡(luò)。下面給出求解無容量限制的樞組航線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型的計算 步驟。 步驟1選取合適的城市屬性指標(biāo)體系和指標(biāo)權(quán)重,通過多屬性決策方法對 各城市進(jìn)行排序。 步驟2根據(jù)對各城市的排序結(jié)果,選出候選樞組城市集M。 步驟3從城市集M中任選力個作為樞紐集H,利用上述Floyd-Warshall最 短路算法求解相應(yīng)的最短路問題,如此反復(fù)計算,則共得到Ci1個解,其中目標(biāo) 函數(shù)值最小的解即為所求(當(dāng)|Ml很小時,也可借助優(yōu)化軟件直接求解)。 步驟4對最優(yōu)解進(jìn)行必要的評估,給出樞紐航線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計方案。 以上給出的算法是枚舉法。由于樞紐機場候選集較小(通常10個左右),其可 能的組合也是有限的(三樞紐時不超過120個),采用Floyd-Warshall最短路算法 對每個樞紐組合情況進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)計算也是很有效的。因此,枚舉法能夠在較短時間 內(nèi)求得最優(yōu)解,這個最優(yōu)解是精確的全局最優(yōu)解。