具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例

图1为本发明实施例提供的一种基于物流网络的路由规划方法的流程图，该方法可以由本发明实施例提供的基于物流网络的路由规划装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现。参考图1，该方法具体可以包括如下步骤：

S101、确定所有需求对的货流，根据启发式算法生成新的路由池，将新的路由池和历史路由池进行合并，以确定整体路由池，其中，包裹经过的第一个配送中心和最后一个配送中心的组合称为需求对。

其中，通常情况下，一个包裹经过网点后，会经过至少两个配送中心，一个为揽收网点临近的起始中转中心，另一个为末端派送网点临近的目的中转中心。包裹经过的第一个配送中心用O表示，O表示Origin，最后一个配送中心用D表示，D表示Destination。另外，将配送中心起点和终点相同的包裹是相同的，合并为OD对的包裹流。基于各中心-中心的量，首先需要确定全部的OD对的走法，也可以称为OD对的货流。

可选的，确定所有需求对的货流，根据启发式算法生成新的路由池，将新的路由池和历史路由池进行合并，以确定整体路由器池，具体可以通过如下方式实现：对整个物流网络进行全连接，剔除物流网络中线路成本大于设定成本阈值的线路，得到第一物流网络；按照装载率和距离对第一物流网络进行判断，应用最短路径算法进行搜索，若存在线路成本低于初始成本或满足温度剔除条件，则剔除相应线路，直到得到满足稳定条件的需求对的货流；根据启发式算法，基于不同的参数，确定包括不同需求对货流的新的路由池；将新的路由池和历史路由池进行合并，以确定整体路由器池。

首先，进行一些基本假设，车辆的容量由包裹数量决定、中转费按0.33/票计算、行驶费用按距离和车型决定、车辆在两个中心中间往返。

其次，定义数学描述：N为所有的中心，i∈N；D为所有的需求中心到中心的需求量个数；d_ij表示所有的中心到中心的需求量，故总的需求个数有N*(N-1)，d∈D；k∈K为所有的车型，N_k为第k个车型的最大车辆数；为第k车型从中心i到j的成本；为中心i到中心j的第p个线路；表示路段i到j里所有路由线路里经过这两个中心的线路池。

然后进行算法说明，考虑如何生成，一个是基于目前历史上跑过的实际线路并基于一些业务逻辑，主要是时效是否满足，优先得到部分的路由池，称为历史路由池，然后用启发式算法生成一些新的路由池，将两部分一起作为整体路由池。

具体的，基于启发式算法生成新的路由池，采用模拟退火实现。大致思路如下：首先会对整个网络进行全连接，即所有的R_ij＝D_ij，然后会不断在网络中去剔除一些成本高的直连的线路，优先按照装载率和距离排序，去判断剔除后的网路，如何寻找一条线路，方案中主要是通过最短路径算法dijkstra搜索，一旦改变了，同时成本低于原先的或者在接受一定的温度下就剔除原先直连的，如此反复迭代得到一个稳定的所有需求对的货流。基于不同的参数，可以得到多组这样的路由池，然后和历史路由池进行合并得到整体路由池，用于后续通过整数规划。

S102、构建混合整数规划模型，确定目标函数。

首先对应用到的变量进行说明，F_ij表示中心i到j的流量，也即，经过的所有的需求量，则MaxF_i，j＝Max(F_ij，F_ji)表示Pair对中心i和中心j的最大流量；I_ij∈[0，1]，I_ji∈[0，1]表示是否是Pair对中心i和中心j最大的流量方向；表示中心i到中心j安排的第k型车辆的数量；M_i为每个中心的最大流量；中转费Q；M为正的大数。

其次对各个约束进行说明，可选的，目标函数的约束包括每个需求对选择唯一一条线路、任意中心的车辆容量大于最大中心对流量、每种车型的数量约束、各个中心处理能力约束。表示每个OD需求选择唯一一条线路；表示对任意的中心对(i，j)安排的车辆容量大于最大的中心对(i，j)流量；F_ij≤MaxF_i，j，F_ji≤MaxF_i，j；F_ij+(1-I_ij)M≤MaxF_i，j，F_ji+(1-I_ji)M≥MaxF_i，j；I_ij+I_ji＝1；每种车型的数量约束，考虑到实际业务不同车型有不同数量；∑_jF_ij≤M_i中心处理能力限制。

可选的，目标函数包括行驶成本与货量的总中转费之和，可以表示为

该模型主要假设车辆不做中转，而是两两对发，为了尽可能平衡对发流量的平衡性，会不断去寻找使得对发成本低的路由线路。该模型可以后续不断增加更多的业务约束，比方说长距离路由的控制，流量达到多少可以对发等。

S103、数取值最小时的需求对，以生成目标网络。

S104、针对目标网络，确定目标路由规划方案。

本发明采用以上技术方案，基于一定的路由池构建数据模型构建的货流方案，应用启发式算法来构建路由网络，设计平衡策略来优化成本。通过有效的网络设计，车辆安排来优化整体路由的成本和时效，提高车辆的装载率，减少车辆空返。

本申请实施例还具备以下有益效果：通过不断增加实际业务约束来不断逼近真实，同时考虑到落地性，在生成的路由池里可以不断增加一些业务约束来减少或者路由池；通过构建数学模型进行求解，可以方便的应用到很多的其他相关的车辆调度相关的领域；本方案可以固定部分货流只优化局部范围的货流，结合业务来针对性的优化网络；本方案可以很方便的结合后续的车辆调度计划。

另外，结合现有线路以及启发式算法生成的货流通过混合整数规划模型来得到最优的方案，兼顾了现有的方案，同时能生成新的一些货流，对于从0到1的货流相对来说，落地容易点，因为国内有一些购物节，会极大影响现有的货流，所以该方案可以针对一些特殊节气类似双11、双12、春节等先规划好流量然后可以得到一个货流安排，然后结合后续的车流以及排班计划一起考虑。

在上述技术方案的基础上，本申请实施例还包括：针对目标网络，根据各个线路对的流量进行排序，根据设定流量条件确定待修正的线路对；查找待修正的线路对中的需求，针对每个需求，判断线路对包括的全部路由方案在增加需求后是否会增加相应的车辆，若否，则替换待修正的线路对，以调整目标网络的流量。

基于上述得到的目标网络，可以找出一些不平衡的线路，具体如下：定义线路对的流量差异排序，基于一定阈值挑选出待修正的线路段；依次查找里面涉及到的需求，对每个需求基于目前的网络剔除待删除的线路AB，基于目前网络查找所有的AC->CB的线路判断增加该需求是否会增加现有的车辆，如果都不改变则进行替换；调整网络流量，返回上一步。这样可以降低进一步降低路由成本，但是会增加中转成本以及后续的时效，故该方案是一个可选的步骤，实际看业务需求。

为了使本申请的技术方案更容易理解，下面用一组具体的例子进行说明。为了对比和实际的理由差异，对算法效果进行可视化处理。图2示出了一种可视化效果图，表示起点上海到重点海南的路由规划，图3示出了另一种可视化效果，表示起点包头到重点三明的路由规划。参考图2和图3，左侧路径为本申请实施例算法规划出来的路径，右侧路径为基线路由，在图3中，分别选用了不同的中转中心进行了中转。

图4示出了一种成本对比示意图，其中，通过求解混合整数规划问题，可以求出不同路由方案对应的最优的车辆分配方案，进而得出此路由方案对应的最低成本。结果显示，中转成本增加了3.5％，车辆行驶成本降低了19.7％，总成本降低了13.0％。图5示出了一种中转次数对比示意图，其中，现有路由按包裹数量的加权平均中转次数为2.27，算法路由为2.28。算法的路由中直发的和中转一次的OD对均有所增多，而中转二次的OD对明显减少。表1示出了一种中转中心流量对比表，由于路由的变化，在各个中心中转的包裹数量发生了相应的变化，即各个中心在整个路由网络中的重要程度发生了变化。如经郑州中转的包裹数量增加为现在的3倍，而广州的包裹数量只有目前的0.73。

对本申请实施例的整个过程进行总结说明：

首先基于目前已有的各中心到各中心的货量，先确定货流的路由走法，目前考虑到模型的复杂度，确定每一个中心-中心的货物的货流是唯一的，这样的好处是对于实际线下操作人员就可以很好的规定车辆闸口的安排，降低错发的可能性。从理论看OD需求的多路由成本更低。

货流走法的方案大致如下：基于历史已有的货流池，结合启发式算法生成的货流，将他们一起放到混合整数规划模型里进行求解，目标是确定每个OD需求的唯一一条路由走法，从而使整体的成本尽可能的低，会同时考虑一些业务约束加入到模型里，确定货流后整个网络的流量是确定的，然后设计车流，即第二个步骤，车流的设计会考虑到实际车辆需要返程，目前现实看中心-中心的货物是很不对等的，类似广州，义乌，虎门等地的来回件量极其不对等此时就需要设计合理的车辆环线来解决。

简单描述如下：先基于网络生成很多的车辆环，然后通过建立数学模型来求解最优化的车辆环，然后在确定的车辆环里再通过建模的方式求解具体的车辆计划，也即，OD货流具体是什么车辆来运载和衔接。最后基于已有的车辆线路和路由安排对每个车辆的发车时间来进行的设计，最优化整体的货物的时效为目标。该方案从算法层面主要涉及到启发式算法以及混合整数优化，将业务数据转换成数学描述，该方案主要是通过python以及cplex来实现。

图6是本发明是实施例提供的一种基于物流网络的路由规划装置的结构示意图，该装置适用于执行本发明实施例提供给的一种基于物流网络的路由规划方法。如图6所示，该装置具体可以包括：确定模块601、构建模块602、目标网络生成模块603和规划模块604。

其中，确定模块601，用于确定所有需求对的货流，根据启发式算法生成新的路由池，将新的路由池和历史路由池进行合并，以确定整体路由器池，其中，包裹经过的第一个配送中心和最后一个配送中心的组合称为需求对；构建模块602，用于构建混合整数规划模型，确定目标函数；目标网络生成模块603，用于获取目标函数取值最小时的需求对，以生成目标网络；规划模块604，用于针对目标网络，确定目标路由规划方案。

本发明采用以上技术方案，基于一定的路由池构建数据模型构建的货流方案，应用启发式算法来构建路由网络，设计平衡策略来优化成本。通过有效的网络设计，车辆安排来优化整体路由的成本和时效，提高车辆的装载率，减少车辆空返。

可选的，确定模块601具体用于：

对整个物流网络进行全连接，剔除物流网络中线路成本大于设定成本阈值的线路，得到第一物流网络；

按照装载率和距离对第一物流网络进行判断，应用最短路径算法进行搜索，若存在线路成本低于初始成本或满足温度剔除条件，则剔除相应线路，直到得到满足稳定条件的需求对的货流；

根据启发式算法，基于不同的参数，确定包括不同需求对货流的新的路由池；

将新的路由池和历史路由池进行合并，以确定整体路由器池。

可选的，还包括优化模块，用于：

针对目标网络，根据各个线路对的流量进行排序，根据设定流量条件确定待修正的线路对；

查找待修正的线路对中的需求，针对每个需求，判断线路对包括的全部路由方案在增加需求后是否会增加相应的车辆，若否，则替换待修正的线路对，以调整目标网络的流量。

可选的，混合整数规划模型中的车辆为两两对发且不做中转。

可选的，目标函数的约束包括每个需求对选择唯一一条线路、任意中心的车辆容量大于最大中心对流量、每种车型的数量约束、各个中心处理能力约束。

本发明实施例提供的基于物流网络的路由规划装置可执行本发明任意实施例提供的基于物流网络的路由规划方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

本发明实施例还提供一种设备，请参阅图7，图7为一种设备的结构示意图，如图7所示，该设备包括：处理器710，以及与处理器710相连接的存储器720；存储器720用于存储计算机程序，所述计算机程序至少用于执行本发明实施例中的基于物流网络的路由规划方法；处理器710用于调用并执行所述存储器中的所述计算机程序；上述基于物流网络的路由规划方法至少包括如下步骤：确定所有需求对的货流，根据启发式算法生成新的路由池，将新的路由池和历史路由池进行合并，以确定整体路由器池，其中，包裹经过的第一个配送中心和最后一个配送中心的组合称为需求对，构建混合整数规划模型，确定目标函数；获取目标函数取值最小时的需求对，以生成目标网络；针对目标网络，确定目标路由规划方案。

本发明实施例还提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如本发明实施例中的基于物流网络的路由规划方法中各个步骤：确定所有需求对的货流，根据启发式算法生成新的路由池，将新的路由池和历史路由池进行合并，以确定整体路由器池，其中，包裹经过的第一个配送中心和最后一个配送中心的组合称为需求对，构建混合整数规划模型，确定目标函数；获取目标函数取值最小时的需求对，以生成目标网络；针对目标网络，确定目标路由规划方案。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。