基于混沌蚁群算法的应急物流路径优化算法

数量 ， ＝ ｍ
ｉ ＝１
路 ｉ上 的信 息 素量 ，＝０时各 条 路径 上 的信 息 量强 度 ｊ ｔ 相等 ， 即 （ ） （ 为 常数 ） ０ ＝Ｃ Ｃ 。
随着 时间的推移 ， 新的信息素加进来 ， 旧的信息 素挥发 ， Ｐ表示全局信息素的挥发 因子 ，一般取值为 『，） ， ０ １ 决定信息素挥发的快慢。 当所有蚂蚁完成一次
法作为一种新型的搜索性算法 ， 其基本思想是将混沌 变 量从 混 沌 空 间映 射 到解 空 间 ， 然后 利 用混 沌 变量 具
有遍 历 性 、 随机性 和规 律性 的特 点进 行搜 索ｌ ３ ｌ 。 本 文采用 混 沌蚁 群算 法 ｃａｓ ｎ ｌｎ ｐｉｉ — ｈｏ ｔｏｏｙ ｔ ｚ ａ ｃ ｏ ｍ ａ ｔ ｎ简 称 Ｃ Ｃ 来 解 决 医疗 器 械 应 急 物 流 配送 路 径 ｉ ， ｏ Ａ Ｏ） 优 化 问题 ， 通 过仿 真验证 了算 法 的有效 性 。 并
第 ２ ９卷
第 ３期
中 国 民 航 大 学 学 报
Ｊ ｏＵＲＮＡＬ ｏＦ ＶＩ ＡＶＩ ＣＩ Ｌ ＡＴＩ ＯＮ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｔ ０Ｆ Ｉ Ｙ ＣＨＩ ＮＡ
Ｖｏ ．９ Ｎｏ３ １ ． ２
２ １ 年 ６月 ０１
Ｊｎ ２ １ ｕｅ ０ｌ
基 于 混沌 蚁群 算 法 的应 急 物流 路 径 优化 算 法
弱。蚂蚁根据信息素 的强度做出对较 优解 的判断选 择 ，蚁群的群体行为表现 出一种信息正反馈现象 ， 即
后 面 的蚂 蚁 会 根 据 前 面 蚂 蚁 所 释放 的信 息 素选 择 下
一
趋 向于访问具有较高信息素强度值的路径。已经去过 的城 市放 入 ｔｂ ， ａｕ 中 当所 有 蚂蚁 完 成 了一 次巡 回后 ，
作者简 介： 张立毅（ ９ ３ ）男 ， １６ 一 ， 山西忻州人 ， 博士 ， 教授 ， 研究方向为智能计算与信息处理．
一
６２一
中 国 民 航 大 学 学 报
路径 上 释放 这 种化 学 物质 ， 能 够感 知 到信 息 素 的强 且
城 市 出发 ， 据 式 （ ） 择 下一 个要 访 问 的城 市 ， 蚁 根 ４选 蚂
（） １
径优 化 问题 作 如下假 设 ： １救 援 中心 的车辆 属 于 同种 车型 ， 配 送 中不 考 ） 在 虑最 大行驶 距离 及是 否 出现故 障 ； ２考虑 车辆 载重 时 ， 资 的体积不 作考 虑 ； ） 物 ３ 所 有 受 灾 点 以及 受 灾 点 与 救 援 中心 之 间 都存 ） 在直线 连接 线路 ； ４ 所 有道 路 条件 都是 理 想 的 ， 考 虑其 对 车 辆 速 ） 不
Ａ ｓｒｃ ：Ｉ ｈｓｐ ｐｒ Ｏａ ｏｍｅｉａ ｅ ｕｐ ｅ ｔ ｍ ｒｅｃ ｏｉｉ ｉ ｒ ｕｉｎａ ｈ ｅｅｒｈ ｏｊｃ ａ ｄｔｅ ｂ ｔａｔ ｎ ｔ ａｅ ，Ｓ ｓｔ ｉ ｄｃｌ ｑ ｉｍ ｎ ｅｇｎｙｌｇ ｔｓｄｓｉ ｔ ｓｔｅｒｓａｃ ｂｅｔ ｎ ｈ ｅ ｓｃ ｔｂ ｏ ｌ ｅｔｄｌ ｅｙ ｔ ｆｒｓａｃ ｂｅｔ ｅ， ｍ ｔｅ ａｉ ｌｍ ｄ ｌｏ ｍ ｄｃｌｄ ｖ ｅ ｅ ｅｇｎｙ ｌｇ ｔ ｓ ｏ ｓ ｅｉ ｒ ｉ ｏ ｅｅｒｈ ｏｊｃｖ ｓ ａｈｍ ｔ ａ ｏ ｅ ｆ ｅｉａ ｅｉ ｍ ｒｅｃ ｏｉｉ ｗ ｖ ｍｅ ｉ ｃ ｃ ｓｃ
（． ｃｏｌｆ ｎ ｒ ｔ ｎＥ ｇｎ ｅｉ ，ｉ ｊｎＵ ｉ ｒｉ ｏ ｍ ｒｅ Ｔ ｎｉ ０ １４ Ｃ ｉ ； １Ｓ ｈｏ ｏ Ｉ ｏｍａ ｏ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｔａ ｉ ｎ ｅｓｙｏ ｍ ｅｃ ，ｉ ｊ ３ ０ ３ ， ｈｎ ｆ ｉ ｎ ｎ ｖ ｔ ｆＣ ａ ｎ ａ
２ Ｏ ｃ Ｅ ｕ ｍ ｎ ，ｉｔ ｓｉｌ Ｓ ａｘ Ｕ ｉ ｒｉ ｆ Ｍｅ ｉ ｎ ，ａ ｕｎ０ ０ ２ ， ｈ ａ ．ｆ ｅ ｑ ｉ ｅ ｔ ｒ Ｈｏ ｔ ｏ ｈ ｎｉ ｎｖ ｓｙｏ ｄｃ ｅ Ｔｉ ａ ３０ ３Ｃ ｉ ） ｉ ｏ ｆ ｐ Ｆ ｓ ｐａｆ ｅ ｔ ｉ ｙ ｎ
中所 呈 现 的 随机行 为 ， 生 混沌 的机 制往 往 又 是 简单 产 的非线 性 ， 是丝 毫不 带 随机 因素 的 固定 规则 圆 。混 沌算
收 稿 日期 ： ０ ０ ０ — ０ ２ １— ６ ２ ；修 回 日期 ：０ ０ １— ６ ２ １—０２
１ 基本 蚁群算法
１１ 蚁群 算 法的原 理 ．
运 输 车辆 从单 一 的 医疗器 械 应 急配 送 中心 出发 ， 依 次 对多 个需 求 点进 行 应急 配送 服 务 ， 要求 每 个需 求 点 有且 仅 有一 辆 车辆 通 过 ， 由于应 急车 辆是 从 各地 调 配 到应 急 配送 中心 的 ，因此 车辆 在 完成 配送 任 务 后 ， 车 辆不必 再 回到 医疗 器 械应急 配送 中心 。该 问题 求解
度 的影 响 。
△ ￡＝ （） △ ｔ ｒ （）
ｋ ＝ｌ
（） ２
式中 ： （） △ 表示本次周游 中路径 ｉ上的信息素增量 ， ｊ
化的数学模型 ， 并将 混 沌 蚁 群 算 法 用 于 模 型 求 解 ， 出 了求 解 步 骤 。 经 计 算机 仿 真表 明 ， 给 与基 本蚁 群 算 法相 比 ， 沌蚁 群 算 法优 化 质 量 明 显 改 善 ， 效 缩短 了应 急 配 送 时 间 ， 高 了 医疗 器械 应 急 物 流 的 配送 效 率 。 混 有 提
周 游后 ， 各条 路径 上 的信 息 素为
ｒ（ ＋１ ＝（ 一 ） ｔ ＋△ ｆ ｔ ） １ Ｐ 丁（） 是寻求经过医疗器械需求点的先后次序 ， 以 用
求 得运行 时 间最小化 。
２２ 医疗器 械应 急物 流配 送路径 优化 模型 ．
为 了方 便模 型建 立 ， 医疗 器 械应 急 物 流 配送 路 对
张立毅 费 腾 刘 婷 张 锦 ， ， ，
（． １天津 商业 大学信息工程学 院， 天津 ３０ ３ ２ 山西医科 大学第一 医院设备 处， ０ １４； ． 太原 ００２ ） ３０ ３
摘 要 ：以 医 疗 器械 应 急 物 流 配 送 为 研 究对 象 ， 以配 送 时 间最 短 为研 究 目标 ， 立 了 医疗 器械 应 急 物 流 配 送 路 径 优 建
在 突发事件后 ， 时间就是生命 ， 到达受灾点的时间越
早， 生命 财产 损失 就越 少 。 蚁 群 算 法 是 一 种 仿 生 学 算 法 ， 由 意 大 利 学 者
Ｍ．ｏ ｇ 等【 Ｄ ｒｏ ｉ １ 提出 ， 具有并行性 、 正反馈 、 鲁棒性等特 点 ， 用 于 求 解 复 杂 的 组 合 优 化 问题 ， 广 泛 应 用 于 适 已 求解旅行商 问题 、 分配问题 、ｏ—ｈｐ调度 问题等 ， ｉ ｓｏ ｂ 取 得 了较好的效果。混沌是非线性动力学系统在一定条 件下所表现的一种运动形式 ， 系统处于非平衡过程 是
１ 蚁 群算 法 的模 型 ． ２
２ 医疗 器 械 应 急物 流 配送 路 径 优 化 问题
２１ 问题 描述 ．
设 有 ｎ座城 市 ，任 意两 座城 市 ｉ 、 间 的距离 为 之
ｄ ．ｉ ｏ
．
＝
１２ … ，）ｂ（） ，， ｎ ，ｉ 表示 ｔ 时刻位 于 城市 ｉ 的蚂 蚁 ｂ（） 蚂 蚁 的总 数 ， ｆ表 示 ｔ 刻 支 ｉ 为 ７（） － 时
由式 （ ） １到式 （ ） ３ 更新 每 条路 径 的信 息 素 ， 复 上 述过 反
程 ， 到终止 条件 成立 。 直
条 路径 。一 条路 径 上 的信息 素 越 高 ， 明通 过 的蚂 表
蚁越 多 ， 选择 的次数 就越 多 ， 被 即该 路径 的性 能 就好 ， 从 而导 致后 来蚂 蚁选 择该 条路径 的概率增 加 。
ｄ ｓ ｉｕ ｉ ｎ ｒ ｕ ｉ ｇ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｗａ ｓａ ｌ ｈ ｄ ｉｔ ｂ ｔ ｏ ｔ ｐ ｉ ａ ｉ ｓ ｅ ｔ ｂ ｉ ｅ ．Ｃｈ ｏ ｎ ｏｏ ｙ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｗａ ｓ ｄ ｆｒ ｓ ｌ ｉ ｇ ｔ ｅ ｒ ｏ ｎ ｍｉ ｏ ｓ ａ ｓ ａ ｔ ｃ ｌｎ ｐ ｉ ａ ｉ ｓ ｕ ｅ ｏ ｏ ｖｎ ｈ ｍｉ ｏ ｍｏ ｅ ，ａ ｄ ｓｅ ｓ ａｅ ｇ ｖ ｎ ｆｒ ｓ ｌｉ ｇ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｓ ｏ ｓ ｔ ａ ｈ ｏ ｎ ｏｏ ｙ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｉ ｄ ｌ ｎ ｔ ｐ ｒ ｉ ｅ ｏ ｖｎ ．Ｅ ｐ ｒ ｎ ｓ ｉ ｌ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔ ｃ ａ ｓ ａ ｔｃ ｌｎ ｐｉ ａ ｉ ｓ ｏ ｉ ｏ ｍｉ ｏ ｂ ｔ ｒ ｔ ａ ｔ ｅ ｎ ｃ ｌｎ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｎ ｈ ｑ ａ ｉ ｏ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ， ｅｆｃ ｉｅ ｙ ｅ ｕ ｅ ｈ ｒｓ ｏ ｓ ｅ ｔ ｈ ｎ ｈ ａ ｔ ｏｏ ｙ ｐ ｉ ａｉ ｉ ｔ ｅ ｕ ｌ ｙ ｆ ｏ ｔ ｅ ｍｉ ｏ ｔ ｍｉａｉ ｏ ｆｅ ｔ ｌ ｒ ｄ ｃ ｔ ｅ ｅ ｐ ｎ ｅ ｖ ｄｓ ｂ ｔ ｎｔ ｉｔ ｕ ｉ ｍｅ， ｎ ｒ ｖ ｅ ｅ ｃｅ ｃ ｆｄ ｌ ｅ ｎ ｍｅ ｉ ａ ｑ ｉｍｅ ｔ ｍｅ ｇ ｎ ｙ ｌｇ ｓｉｓ ｉ ｒ ｏ ｉ ａ ｄ ｉ ｏ ｅ ｔ ｆ ｉｎ ｙｏ ｅ ｉ ｒ ｉ ｄ ｃ ｌｅ ｕ ｐ ｎ ｍｐ ｈ ｉ ｖｙ ｅ ｒ ｅ ｃ ｉｔ ． ｏ ｃ Ｋｅ ｒ ｓ ｍｅｇ ｎ ｙ ｌｇ ｓｉｓ ｏ ｔ ｇ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ；ａ ｔｃ ｌｎ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ；ｃ ａ ｓ ｄ ｓ ｒ ａ ｃ ；ｍｅ ｉａ ｅ ｉｅ ｙ ｗｏ ｄ ：ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｉｔ ；ｒ ｕ ｉ ｐ ｉ ａ ｉ ｃ ｎ ｍｉ ｏ ｎ ｏｏ ｙ ｏ ｔ ｍｉａ ｉ ｏ ｈ ｏ ｉｔ ｂ ｎ ｅ ｕ ｄ ｃ ｌ ｖｃ ｄ
应 急 医疗 器械 物 流 是指 在 突 发事 件 发 生后 ， 向 以 受灾 点 提 供所 需 的 医疗 器 械 为 目的 ， 以时 间最 短 化 和 配送 效率 最大 化 为 目标 的一 种 特殊 物流 。应 急 医疗器 械物 流 不 同 于普 通 的物 流 ， 以时 间最 少 为 目标 。 因为
关 键 词 ：应 急 物 流 ； 径 优 化 ； 群 算 法 ； 沌 扰 动 ； 路 蚁 混 医疗 器械
中 图分 类 号 ：Ｔ ８ Ｐ１ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ７ — ５ ０（ ０ ）３ ０ ６１ ０ ６４ ５ ９ ２ １ ０ — ０ — ４ １
Ａｐｐ ｉａ ｉ ｎ ｉ ｅ ｃ ｌＤｅ ｉｅ Ｅｍ ｅ ｇ ｎｃ ｇ ｓ ｉ ｓＤｉｔ ｉ ｔｏ ｕｔｎ ｌｃ ｔｏ ｎ Ｍ ｄｉａ ｖ ｃ ｒ ｅ ｙ Ｌｏ ｉｔｃ ｓ ｒｂｕ ｉ ｎ Ｒｏ ｉ ｇ
Ｏ ｐ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｓ ｄ ｏ ｔｍ ｚ ｔｏ Ｂａ ｅ ｎ Ｃｈａ ｓＡｎ ｌ ｎ ｏ ｔ Ｃｏ ｏ ｙ Ｏｐｔｍ ｉ ａ ｉ ｎ ｉ ｚ ｔｏ
ＺＨＡＮＧ － ｉ ， Ｌｉ ｙ ＦＥＩ Ｔ ｎ ＬＩ Ｔ ｎ Ｚ ｅ ｇ ， Ｕ ｉ ｇ ， ＨＡＮＧ
在 自然界 中， 蚂蚁总是能够找到洞穴与食物之 间 的最短距离。生物学家经过研究发现 ， 蚂蚁利用一种 称为信 息素 （ｈｒ ｏｅ 的化学物质作为媒介来进行 ｐｅ ｍ ｎ） ｏ 间接的信息传递 ， 在寻找食 物过程 中 ， 会在其经过 的
基 金 项 目 ：山西 省 软 科 学 研 究 项 目 （０ ０ ４ ０ ７ ３ ２ １０ １７ — ）