(1)每一個航班必須指派且僅能指派一個停機(jī)位即式中,,W表示指派周期開始時已在位航班的集合,,同時也表示在位航班??康耐? 機(jī)位的集合,對于航班iEM可以將W分成兩個子集,,一個是航班i進(jìn)港時仍然在 位的航班集合:W1(2)={k|D>A,,kEW),D,,和A,,分別是航班k的出發(fā)和航班 i的到達(dá)時刻,;另一個是航班i進(jìn)港時已出發(fā)的子集W2。并且使用0-1型參數(shù)yw 表示使用機(jī)位的信息,,在指派周期開始時,,當(dāng)航班kEW停靠機(jī)位p時等于1,,否 則等于0,。要記住,,。是已知參數(shù),。約束條件(2-91)表示當(dāng)航班i進(jìn)港時,仍然被 占用的停機(jī)位p不能分配給航班i,,如果W為空,,則約束條件(2-91)也將為空。約 束條件(2-92)表示在指派周期開始時已經(jīng)空閑的機(jī)位最多可指派給一個航班,。
(2)停機(jī)位類型與機(jī)型的匹配約束 式中,,P。和L,,分別表示停機(jī)位p的類型和航班i的機(jī)型,,該約束表示機(jī)位類型可 向下兼容,這一點與2.7.1節(jié)和2.7.2節(jié)相同,。如果在航班波運作,給航班波指派 的機(jī)位不受機(jī)型限制,,可以略去這一約束條件,。 上述停機(jī)位指派問題是二次指派問題,是非線性的,。為降低非線性帶來的求 解困難,,可以將目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為線性的。為此引人新的決策變量yg=xpxm,,目 標(biāo)函數(shù)(2-89)變?yōu)? 引人新變量后,,目標(biāo)函數(shù)(2-94)已轉(zhuǎn)化為線性的,為保證新的線性整數(shù)規(guī)劃 與原非線性整數(shù)規(guī)劃等價,,應(yīng)滿足以下條件: 此時需要增加以下等價約束條件: 上述停機(jī)位指派問題可以直接用ILOG/CPLEX求解,,但求解時間較長,對于 稍大規(guī)模的問題(如一個航班波的航班數(shù)超過10個),,它幾乎不能完成求解任務(wù),。
此時需要設(shè)計宏啟發(fā)式算法,如模擬退火法,、遺傳算法等,。下面介紹一個應(yīng)用模擬 退火法求解上述問題的實例,。 解陳欣(207)詳細(xì)研究了這個問題的求解。將表2-20與表2-21的對應(yīng)數(shù) 據(jù)相乘然后代人目標(biāo)函數(shù)(2-89)或(2-94),,即構(gòu)成本問題的目標(biāo)函數(shù),,W是空集目 停機(jī)位無機(jī)型限制,因此不需要約束條件(2-91)和(2-93),,式(2-90)和式(2-92)是 最基本的約束條件,,很容易構(gòu)成。為節(jié)省篇幅,,這里不再給出該停機(jī)位指派問題數(shù) 學(xué)模型的細(xì)節(jié),。 如果采用目標(biāo)函數(shù)(2-89),應(yīng)用ILOG/CPLEX在一般臺式計算機(jī)上求解本 問題,,超過10h也不能給出結(jié)果,,將問題規(guī)模縮小到8個航班,,應(yīng)用非線性模型和 線性模型,,在同一臺計算機(jī)上分別花費了2h和22min才解出結(jié)果,線性模型的求解速度顯然快了不少,。但增加一個航班,,即9個航班時,線性模型的求解時間也增 加到6h,,其計算復(fù)雜度是指數(shù)型的,,而非線性模型則計算了10h仍然沒有結(jié)果。
如果采用啟發(fā)式算法,,如模擬退火法,,在同一臺計算機(jī)上求解該問題(10個航 班)則只需0.3s即可給出結(jié)果,收斂速度很快,。為了了解模擬退火法求解結(jié)果的精度,,這里對一個航班波中有8個航班、9個航班和10個航班的三種情況應(yīng)用模 擬退火法進(jìn)行求解,,發(fā)現(xiàn)在前兩種情況下,,模擬退火法給出了與ILOG/CPLEX求 解線性模型相同的結(jié)果,第三種情況下模擬退火法很快給出結(jié)果,,但I(xiàn)LOG/ CPLEX則未能給出結(jié)果,。表2-22給出了三種情況下模擬退火法求解得到的停機(jī)位最佳指派結(jié)果,表中F表示第i個航班,。計算中,,限制8個航班和9個航班的航班波只分別使用1~8號和1~9號停機(jī)位。
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),,即使一個航班波到達(dá)25個航班,,使用模擬退火法求解航班波停機(jī)位指派問題,,計算時間也只有123s,可見模擬退火法求解這類問題具有很 高的效率,,達(dá)到了實用化的程度,。 這個實例分析表明,非線性的整數(shù)規(guī)劃問題,,目前沒有好的精確解法,,采用啟發(fā)式算法,是可行且適用的,。