三下標模型的規(guī)模比四下標模型小,,因此這里以三下標模型的求解為例,討論精確算法,。四下標模型的求解算法可以仿照這里的算法進行設計,。由于各 0-D對的運輸路線最多有2次中轉3個航節(jié)組成,在選定了樞組機場后,,可以首 先構建一個四層網絡G’,,如圖3-18所示,該網絡很適合計算O-D對(i,,j)之間的 最短路,。 四層網絡(/按下述方式構造: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,、第四層包含了網絡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絡,,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”的最短路長度,則對應的 最短路徑就是最優(yōu)運輸路徑,,所有O-D對的最優(yōu)運輸路徑構成了該組樞紐機場情 況下的航線網絡,。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"),。 當四層網絡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N中的 j,。
這個由網絡G求得的C,即網絡G中從i到j的最短路,。 利用四層網絡最短路算法,,可以找到任意給定的樞紐機場集合HCM情況下 的最優(yōu)航線網絡。下面給出求解無容量限制的樞組航線網絡優(yōu)化模型的計算 步驟,。 步驟1選取合適的城市屬性指標體系和指標權重,,通過多屬性決策方法對 各城市進行排序。 步驟2根據對各城市的排序結果,,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 短路算法求解相應的最短路問題,如此反復計算,,則共得到Ci1個解,,其中目標 函數值最小的解即為所求(當|Ml很小時,也可借助優(yōu)化軟件直接求解),。 步驟4對最優(yōu)解進行必要的評估,,給出樞紐航線網絡的設計方案。 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行網絡計算也是很有效的,。因此,枚舉法能夠在較短時間 內求得最優(yōu)解,,這個最優(yōu)解是精確的全局最優(yōu)解,。