城市垃圾回收网络的优化与评价

信息管理专业综合实验城市垃圾回收网络的优化与评价班级信息管理与信息系统姓名学号二零一三年十二月摘要随着我国居民生活水平的不断提高，城镇化进程的加快，城市生活垃圾处理问题日益突出。优化城市生活垃圾回收网络是解决垃圾处理问题的有效措施之一。本文首先介绍了研究背景，介绍了我国城市生活垃圾问题的严重性、我国现阶段处理城市生活垃圾的方法和技术以及效果等。并搜集相关资料，总结出我国解决城市垃圾问题的可行措施，但是大部分措施是长期性的，相比之下，优化城市生活垃圾回收网络见效较快，可以达到节约处理成本、减少资源浪费、缓解垃圾对城市环境的负面影响等效果，因此，对其进行研究既有理论意义，又具备现实意义。其次，本文对城市生活垃圾回收网络的结构和物流过程进行了介绍，该网络分为收集源、中转站、综合处理厂三层，生活垃圾按收集源中转站综合处理厂的方向运输。然后，以重庆市城市生活垃圾回收网络为例，对其进行了优化和评价。利用01整数规划对整个网络中的中转站和综合处理厂之间的网络进行评价和优化，再对各中转站进行区域划分，并用线性规划模型对运输路线进行优化。得出优化建议，同时也总结了模型中的不足，最后对所有算法的结果进行检验，保证优化建议的有效性。为了更切合实际，在前一部分只进行路线优化的基础上，添加了选址的优化问题，即综合考虑垃圾回收网络的选址路线规划问题。针对该问题设计了对应的数学模型和对应的算法遗传算法，简单介绍了利用遗传算法实现选址路线规划数学模型的步骤。本文对城市生活垃圾回收网络的优化和评价进行了有益的尝试。关键字城市生活垃圾、回收网络、01整数规划、遗传算法目录1研究背景及意义311研究背景312研究意义32城市垃圾回收网络43优化垃圾回收网络531数据搜集532模型假设633符号说明734问题分析7341数据处理734201整数规划834301整数规划模型检验935优化现有垃圾回收网络10351中转站网络优化10352中转站区域划分11353基于线性规划模型的路线选择1236结论验证1437结论1638存在的不足164垃圾回收网络的选址路径模型1741网络概述1742模型假设1743符号说明1844模型建立1845算法设计195结论21参考文献23附录241研究背景及意义11研究背景城市生活垃圾（MSW）又称为城市固体废弃物，它是指城市居民日常生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废弃物。近年来，随着我国经济社会持续快速发展，城镇化进程不断加快，居民生活水平日益提高，城市生活垃圾产生量急剧增加。据2010年中国统计年鉴统计，全国垃圾清运量达1573亿吨。中国已经在2004年超越美国成为世界上最大的废弃物制造者，预计到2030年将增长到48亿吨【1】。城市生活垃圾的快速增长，使得我国许多城市面临着垃圾围城之痛。据2006年建设部调查资料显示，全国668座城市中，有200余座处于垃圾包围之中，垃圾污染严重影响城市的可持续发展和居民的生活健康。城市垃圾管理涉及到垃圾回收模式、处理技术方面、物流方面、运营方面、管理体制、法律法规、公众参与等诸多因素。我国当前资源垃圾的回收方式主要是依靠市场化运作，即通过各层回收站面向全社会进行垃圾收购，而市场化回收模式存在的最大弊端是经济价值较低的资源垃圾回收率相当低【2】。目前，世界各国城市垃圾管理趋势是朝着4R原则方向努力，即实现垃圾的减量化、再利用、循环利用和能源化【2】。在城市垃圾资源化处理方面，我国与发达国家的差距十分明显。在此背景下，我国城市相关部门积极探索适合我国国情的垃圾回收模式，如我国曾于2000年在全国8座城市试点垃圾分类回收模式。由于我国国情与西方发达国家相距甚远，实践证明照搬西方发达国家实行在垃圾源头分流的做法根本行不通。12研究意义目前我国解决城市生活垃圾处理问题的措施有【2】（1）设计网络系统。打破部门分割的垃圾处理管理体制，优化设计一个从收集、中转运输到最后综合处理的完整的垃圾处理系统，最大限度的做到资源优化配置。（2）向多元化投资经营方式转变。这就必须把垃圾处理由社会公益事业性质的政府行为转变为企业的社会服务性质的经济行为；必须通过体制创新，培育城市垃圾处理产业市场，为企业营造垃圾处理产业的市场空间。（3）征收垃圾处理费。垃圾处理费用由政府出资，向“谁生产垃圾谁付费”的机制转变。（4）加强法律法规建设。这些法规应明确规定从排放到收运、处置全过程各阶段、各系统的管理主体、监督主体、处罚主体等。以上措施都将极大的改善我国垃圾处理现状。但是，转变投资经营方式、征收垃圾处理费以及加强法律法规建设这三项措施的实施都将是长期的，对于缓解目前日益严重的城市垃圾问题可谓“远水解不了近渴”。因此，相比较而言设计一个可行的垃圾回收网络是一种较为见效快的措施。我国城市每年需要处理大量的生活垃圾，而垃圾收集运输费用占垃圾处理总成本比重较大。通过优化设计城市垃圾回收网络系统，可提高垃圾回收网络运作效率、减少垃圾收集运输成本、加快大量垃圾的及时处理等，具有实际意义。2城市垃圾回收网络城市垃圾回收网络可简化抽象为三层第一层为垃圾收集源头（居民区、医院、餐厅），第二层为中转站，第三层为综合处理厂。网络运行模式如下居民区产生的垃圾按照有机垃圾、无机垃圾和有害垃圾分类收集，每天由运输车辆运到中转站；医院垃圾按照医疗垃圾、生活垃圾进行收集，其中医疗垃圾由于其高污染行由专门的运输工具运送到综合处理厂，生活垃圾可参照居民垃圾的分类形式进行收集并且每日运送到中转站；餐饮业产生的垃圾按照餐厨垃圾和其它垃圾分类收集，其中餐厨垃圾每日由专门的运输工具运送到垃圾综合处理厂，其它垃圾运送到中转站进行处理。示意图如下图1城市垃圾回收网络下面具体介绍一下中转站及综合处理厂在本网络中的作用和意义。中转站生活垃圾中转站是连接垃圾产生原有和末端处置系统的结合点，起到现代城市处理垃圾的枢纽作用。他的主要功能在于压缩、分拣、大件垃圾的破碎及打包、转运。它实现了城市垃圾收集与运输的集中化、压实化、分类化、封闭化。我国的部分城市已经兴建了中转站【2】。已建项目近年来的运行表明其缩小垃圾体积、减轻垃圾重量、大容积全封闭运输、操作自动化等优点，较大地改善了以往城市垃圾收集与运输设施落后、污染严重、操作繁杂、管理困难、效率低下等状况，为减少生活垃圾污染，改善城市环境质量，提升环卫作业水平，降低运行管理成本提供了一种先进的手段。在实际操作中，中转站的设备成本是制约其发展的一个瓶颈。一方面可以引进私营企业并在政策上加以扶持，另一方面可以在市场同类产品中挑选适合本地特色的性价比高的产品。此外，中转站可以分期建设，比如一期先建压缩运转系统，二期建设分拣分类系统，三期建设配套大件垃圾破碎、废旧物资压缩打包设备。综合处理厂综合处理厂处于回收网络的末端，对实现城市生活垃圾的资源化、减量化、无害化起着关键作用。综合处理厂具备填埋、堆肥、焚烧/焚烧发电功能，接收来自中转站、餐厅（餐厨垃圾）、医院（被污染的垃圾）三方的垃圾，进一步分选后，按照其特性采取不同的处理方式医疗垃圾、有害物质可焚烧/焚烧发电；餐厨垃圾可堆肥或焚烧/焚烧发电；其余垃圾（灰土、砖瓦等）及焚烧后的残渣采用填埋方式【2】。从技术上分析，综合处理厂所采用的技术方法是已研究多年的方法，理论和实践都很成熟。综合处理厂是将这些技术有机结合起来，取长补短，优势互补。从实践上分析，综合处理厂中虽然包括了多种处理方法，但其投资并不大。因为各城市均建有卫生填埋场，不少城市同时建有堆肥厂、焚烧/焚烧发电厂。对这些城市来说只需将现有的堆肥厂、焚烧/焚烧发电厂、填埋场联合起来，再添加分选设备，综合处理厂即可运行。从环境效益上分析，垃圾综合处理的优势是明显的，一座运转良好的垃圾综合处理厂几乎不对环境造成任何污染。更重要的是，这是实现了能源和资源的多次循环利用，使人类和自然环境协调起来。3优化垃圾回收网络31数据搜集如何对上述的城市垃圾回收网络进行优化、优化的效果如何等，可以很大程度上节约垃圾回收过程中的成本，并减少城市生活垃圾对城市环境的负面影响。现在已重庆市为例，对垃圾回收网络的评价和优化模型进行说明。搜集重庆市垃圾回收网络的数据，并进行简化后得到如下表格表1重庆市城市垃圾回收网络相关数据表垃圾中转站服务范围注坐标系为WGS84经纬度坐标中转站建筑密度万平方米X坐标Y坐标压机数量处理能力实际处理量A126157106549129562015245A246457106556629559615246A326172106550629555415240A448768106567229562515240A57265106531829554215240A630238106538829553415240A718632106527029540015240A826126106495729542515240A9424291065361294923210492A1023034210648722951254540531A117143810644372955944208200A12648801064406295244210493A1311618610646102947001208198A1418604710647242958222120120A1531543210661992969982200172A1620032106631729612515050A171597041065741295211210498A1894003106564629536215250A19459481066335295860210490A2015970410655772952601104100A2126047910653962942253405385A2222543610636032947552300266A236532710645212981411208198A24909091063122292906210465A2522147106756529622715038B1处理场1066209295206B2处理场1064310296716并且目前的垃圾中转站与垃圾处理厂之间的对应关系如下表2处理厂与中转站对应关系表垃圾处理场垃圾中转站B1A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、A17、A18、A19、A20、A21B2A11、A12、A13、A14、A15、A16、A22、A23、A24、A25现在根据这些数据，对该垃圾回收网络进行评价与优化，并对结论进行验证，得出最后的改进建议。32模型假设（1）经度换算为横坐标时不考虑纬度不同导致的单位经度长度差；（2）中转站的服务范围简化为以中转站为圆心的圆面积的大小；（3）任意两点之间垃圾车以直线行驶；（4）在不超载的情况下，同一路线中转站的垃圾尽可能地装载在同一垃圾车上；（5）垃圾车由垃圾处理场出发，经过垃圾中转站后，最终回到垃圾处理场；33符号说明符号释义X平面直角坐标系中的横坐标Y平面直角坐标系中的纵坐标中转站或处理场的经度值中转站或处理场的纬度值IJA第个中转站驶向第个处理场IJIJB第个中转站到第个处理场的距离Z最小运输距离N各区域内垃圾中转站和处理场的个数S的真子集1,2NIJD中转站（处理场）到另一中转站（处理场）之间的距离IJIJK中转站（处理场）到另一中转站（处理场）34问题分析341数据处理将该市地形图用平面图表示出来。通过给定中转站和处理场的经纬度坐标值，以中转站A24（它的经纬度值均为所有点中最小）为坐标原点，根据公式计算平面直角坐标系中的坐标值。241COS295073,1,7638INIIXIY其中，为经度值，为纬度值，分别为平面直角坐标系中的横、纵坐标，,XY2955073为平均纬度值，63782千米为赤道半径。得到坐标值如表1所示。表3中转站与处理场在直角坐标系中的坐标值A1A2A3A4A5A6A7X228455235684229836245855211719218517207064Y262077259766255668262540254585253803240830A8A9A10A11A12A13A14X176924215899168720126753123812143467154490Y243217194816214318259525225722173269281568A15A16A17A18A19A20A21X296652308052252464243374309808236651219217Y395180310818222573237198285243227294127345A22A23A24A25B1B2X4643501348810428397297584114509Y1784995055250320661222081367949根据上表，得到中转站与处理场的坐标图图2原有中转站与处理场的坐标图34201整数规划安排垃圾车的运送路线，把总运输距离（由假设可知运输距离与运输费用成正比）最小作为目标函数，结合实际和基本假设所给的约束条件，建立如下01整数规划模型，以此作为垃圾回收网络的评价模型。25I1JIJZAB目标函数MIN210,25IJIJAST或上述模型中，为中转站到处理场的距离，表示第个中转站驶向第个处理场，IJBIJAIJ若，即驶向处理场B1，若，即驶向处理场B2。1JJ通过LINDO编程（见附录一），得到初步优化后最短单程距离为289706千米，与给定数据相比，找出A13、A15、A16、A24、A25到其原有处理场的距离不是最短。由于原本中转站A13、A15、A16、A24、A25对应于B2，现我们将其划分给B1，如图3所示。图3初步优化后中转站与处理场的坐标图因此，根据01整数规划评价模型，可以得出，原有垃圾回收网络不是最优。34301整数规划模型检验为检验01整数规划评价模型，基于最小欧拉距离原则，求出了所有中转站到处理场的欧拉距离，如表4所示。表4中转站到处理场的欧拉距离（千米）A1A2A3A4A5A6A7B179865724707561765672918118519392441B215554162441609616841149341544315724A8A9A10A11A12A13A14B112250861141291017489173811616615497B213948200641629210911142531968295185A15A16A17A18A19A20A21B117310893524512256277643356115512295B218417201802004118358212091862926240A22A23A24A25B125490326823713216380B220131139083853631743其中，中转站A1A10，A17A21将垃圾运送到处理场B1，而A11A16，A22A25将垃圾运送到处理场B2。在原有回收网络的基础上，整体运输距离为322336千米，大于评价模型的289706千米。并且从表1中可以看出，中转站A13、A15、A16、A24、A25对应于处理场B2的距离明显不符合运输距离最小原则，与评价模型得出的结论相一致。35优化现有垃圾回收网络通过对垃圾回收网络的分析，我们认为影响其回收效率的因素主要有中转站与处理场的对应关系、中转站的分布、垃圾运输路线及垃圾车的分配。基于此，我们提出以下优化建议。351中转站网络优化根据给定的建筑密度数据，现将其简化为以中转站为圆心的圆面积来表示，通过建筑制图软件CAD【8】画出了垃圾中转站服务范围示意图图4中转站服务示意图从图中可以看出，部分中转站服务范围完全被包含于另外一些中转站的服务范围之内。将上图放大找出所有被包含的中转站，有A3、A5、A8、A17、A18，并将其用红色虚线区分出来，导出图片得到图5。图5放大后的中转站服务示意图由于中转站A3、A5、A8、A17、A18被完全包含，相对于整个垃圾回收网络来说是冗余的，只会增加运输成本。因此，我们将A3、A5、A8、A17、A18关掉，把这些中转站需要处理的垃圾分配给周围的中转站承担，同时也将压机转到相应的中转站，以增加其垃圾处理能力。关掉5个中转站后，我们得到优化后的中转站与处理场坐标图如图6所示。图6优化后的中转站与处理场坐标图352中转站区域划分假设，每辆车每次能够运输24T垃圾2，每天运输12次3，则一辆车每天的运输量为288T。基于优化后的中转站网络，将各垃圾中转站就近划分区域，使每一区域内实际处理的垃圾量尽量与垃圾车载重匹配，最终划分为11个区域，如表5所示。表5各区域中转站与处理场的分布区域中转站与处理场1A1、A2、A6、A7、B12A16、A19、A25、B13A4、A20、B14A9、A21、B15A15、B16A10、B17A13、A2、B18A12、A14、B29A11、B210A22、B211A23、B2353基于线性规划模型的路线选择设各区域内垃圾中转站和处理场的个数为，是中转站（处理场）到另一中转站NIJDI（处理场）之间的距离（），1表示走过到的路，0表示没有选择走JIJ0IJK或IJ这条路。则建立线性规划模型【9】有目标函数MIIJK1,2,|2|1,2,01,NIJIJIJISJKNTKSNNJIJ因此，对于区域1，各中转站到处理厂、各中转站之间的距离如表6所示表6区域1各中转站到处理厂、各中转站之间的距离B1A1A2A6A7B1079865724698519392441A10075891293130150A201817234318A6017306A70通过编程（LINGO程序见附录三），得到运输路线为B1A2A1A6A7B1，其路程长为202736千米。运输路线图如图7所示。图7区域1运输路线图同理对于区域2，得到运输路线如图8所示图8区域2运输路线图依照上面的思路，得到各区域内的相关数据如表7所示。表7各区域行驶路线安排表区域车辆数垃圾总重行驶路线路线长度运输总长11251B1A2A1A6A7B120276321178B1A25A16A19B137451831288B1A4A20B116325442477B1A9A21B127661551172B1A15B134620262571B1A10B125819471263B1A13A24B175798081213B2A12A14B230143391200B2A11B2218226101266B2A22B2402618111198B2A23B22781524114764千米当某条线路上有2辆车经过时，其运输长度相当于线路长度的2倍。因此，在进行中转站优化和行驶线路优化后，从表6数据中我们可以得到运输总长为4114764千米。36结论验证垃圾回收网络在未进行优化或部分优化时，根据公式25I1JIJZAB目标函数MIN210,25IJIJAST或分别可以得到原始垃圾网络在未进行优化时的放射形路线运输总长，以及初步改善（将中转站A13、A15、A16、A24、A25划分给B1）后放射形路线运输总长。当关闭5个垃圾中转站后，即公式（2）中的变化范围为时，即可得到J1,20J放射形路线运输总长。其所有结果如下表8所示。表8运输方式及运输总长线路运输方式原始网络放射形路线初步改善放射形路线删去5个中转站路线运输路线总长69508935千米62982104千米55155619千米未进行垃圾中转站优化前（即未去掉冗余垃圾中转站），将垃圾中转站划分为11个区域，如表5所示。为方便与前面分析进行对比验证，在此只列举了与最终优化结果不同的路径情况。对于区域1，各中转站到处理场、各中转站之间的距离如表9所示。表9区域1各中转站到处理场、各中转站之间的距离B1A17A18A20B10451225627861155A1701721916503A18011970A200通过编程（LINGO程序见附录四），得到运输路线为B1A4A2A1A3A6A5A7B1，其路程长为215637千米。运输路线图如图9所示。图9区域1运输路线图对于区域2，各中转站到处理场、各中转站之间的运输路线为B1A17A20A18B1，其路程长为129873千米。运输路线图如图10所示。图10区域2运输路线图依照上面的思路，我们得到各区域内的相关数据如表10所示。表10各区域行驶路线安排表区域车辆数垃圾总重行驶路线路线长度运输总长12291B1A4A2A1A3A6A5A7B120563721248B1A17A20A18B112987332571B1A8A10B128163442477B1A9A21B127661551172B1A15B134620261263B1A13A24B175798071178B1A25A16A19B137451881213B2A12A14B230143391200B2A11B2218226101266B2A22B2402618111198B2A23B22781524336845千米因此，在未优化中转站、只进行行驶线路优化后，从表11数据中我们可以得到运输总长为4336845千米。通过以上分析，我们可以得出，垃圾回收网络在非最优运输方式下，运输总长主要有以下几种情况69508935千米、62982104千米、55155619千米以及4336845千米，均大于最终优化网络4114764千米。因此，前面建立的01整数规划、线性规划等模型的合理性得到了验证。并且，证明了本文对垃圾回收网络所做的优化工作是有效且必要的。37结论这里只考虑垃圾中转站到垃圾处理场之间的运输网络，没有考虑垃圾源到垃圾中转站部分，这对这个假设得到以下优化措施（1）改进中转站与垃圾处理场之间的对应关系。由于垃圾中转站A13、A15、A16、A24、A25到处理场B2的距离大于到B1的距离，因此，可以将原本对应于处理场B2的中转站A13、A15、A16、A24、A25划分给B1，以达到降低运输费用的目的。（2）关闭个别垃圾中转站。因为垃圾中转站A3、A5、A8、A17、A18的服务范围完全被其他中转站所覆盖，这些中转站相对于整个垃圾回收网络来说是冗余的，因此主管部门可以把中转站A3、A5、A8、A17、A18关掉，并将其需要处理的垃圾和原有压机分配到附近的中转站。（3）改进垃圾车的运输路线。将垃圾车的运输路线分为以下11条其中1辆车行驶线路B1A2A1A6A7B1；1辆车行驶线路B1A25A16A19B1；1辆车行驶线路B1A4A20B1；2辆车行驶路线B1A9A21B1；1辆车行驶路线B1A15B1；2辆车行驶路线B1A10B1；1辆车行驶路线B1A13A24B1；1辆车行驶路线B2A12A14B2；1辆车行驶路线B2A11B2；1辆车行驶路线B2A22B2；1辆车行驶路线B2A23B2。38存在的不足（1）只考虑了城市垃圾回收网络中的垃圾中转站到垃圾处理场之间的网络，针对这部分网络进行优化的结论，在综合考虑垃圾源到中转站之间的网络后，可能并不适用。（2）没有对垃圾中转站的建设成本、使用年限等进行考虑，过多的假设也使得结论的实际应用性不高。（3）对于不同的垃圾车运载量，区域划分的方式略有不同，即如果垃圾车的规格改变，则需要对模型进行一定的改进。4垃圾回收网络的选址路径模型前面的讨论中，我们是根据各中转站到处理厂的距离信息来优化网络的，然而在实际中，还存在车辆一次运完附近收集点的垃圾的情况，形成车辆调度问题。因此这里把车辆调度问题和选址问题综合起来研究。41网络概述本网络结构为三层，第一层为垃圾收集源（居民区、医院、餐厅），第二层为中转站，第三层为综合处理厂。网络的物流如下从中转站派车收集垃圾，将收集的垃圾运送到中转站压缩打包处理，最后将处理后的垃圾运往综合处理厂。本模型中综合处理厂和收集点的地理位置已经确定，解决建立多少中转站，建在哪里，以及运输车辆按怎样的路线行驶，才能使整个系统的固定投资和运行成本最低的问题。图11城市生活垃圾收集系统的物流结构42模型假设该数学模型基于以下假设（1）各收集点位置确定；（2）建有一个综合处理厂，且位置确定；（3）模型中涉及到的各节点间存在最短路径，且短期内不会出现大变动；（4）不考虑运输车辆的容量问题，假设车辆离开中转站后能一次性服务完所有收集点，然后再返回中转站；（5）单位运输成本及处理成本已知；（6）各中转站候选点的固定费用已知；43符号说明符号释义NU所有收集点位置的集合12,NUC所有中转站候选点集合NMIJD从点到点的行驶距离IJUI从中转站到综合处理厂的行驶距离IC中转站的固定成本I1在收集路径上的单位距离运输成本2C从中转站到综合处理厂的单位距离运输成本KT关于中转站的01变量，在处建站为1，否则为0KIJW01变量，当垃圾被运到中转站时为1，否则为0JUIKIY01变量，当由中转站服务时为1，否则为0IKIJX01变量，当中转站派出的车辆由到时为1，否则为0IUJKZ01变量，当中转站的垃圾运往综合处理厂时为1，否则为0K44模型建立目标函数（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）目标函数是中转站的固定投资及运输费用。约束条件（1）保证选定的中转站数量大于0，小于；约束条件（2）（4）表明每个收集点必须被访问且只能访问一次；约束条件M（5）保证流进每个中转站的垃圾量等于流出量；约束条件（6）保证了选中的每个中转站至少向一个收集点提供服务；约束条件（7）保证了所有建立的中转站收集的垃圾都运往处理厂。45算法设计由于选址路径问题很复杂，考虑用遗传算法解决该问题，具体求解步骤如下（1）编码用行列的二位数组表示一个群体，其中等于中转站候选点的个数，等于MNMN收集点个数。数组的第一列为各行的标志位，如果第行的标志位为1则表示第个候选点II被选中，若为0，怎没有被选中。（2）设置中转站的个数令表示中转站个数，当时转（10）。的初始值为1。KKK（3）产生初始解在群体中随机选取其中行，将选中的标志位都设为1，没选中的行标志位都设为0。K图12编码示意图随机产生几个收集点序号的全排列，把排列好的收集点依次分成子段，将每个子段K分别加入标志位为1的行中，如下图13染色体示意图如此反复直至产生的染色体满足种群数。（4）路径优化标志位为1的行中的收集点序列可以看作是车辆从该行对应的中转站出发经过其中的收集点形成的路径，该路径须作为VRP问题优化。优化过程如下A编码采用序数编码。一条可行路线编成长度为的染色体，并用0表示中转站，其它2N自然数则表示收集点。例如0410，表示从中转站出发，依次经过4、1后返回中转站。B适应度函数联系目标函数，适应度函数可表示为，其中表示染色体对应的成本。1/IIFZIIC产生初始解随机产生收集点序号的全排列，将0插入该排列的首尾，这样就构成了一条初始染色体，反复直至满足种群数。D选择采用轮盘赌法，按概率由小到大选择初始群中个体复制到孵化池，其中每一代中的最有个体直接保留至下一代。E交叉与变异交叉选取两个父代的染色体，按交叉概率随机截取其中某一片段，对两个父代染色体进行交换，得到两个子染色体。变异按变异概率随机选取交叉后的子代染色体中的某一基因位进行变异，产生新基因。（5）计算适应度根据公式计算出当前方案的费用值，则该染色体的适应度值为。IZ1/IIFZ（6）选择用轮盘赌法进行选择。（7）交叉与变异A将选择出的两个父代染色体记为P1和P2，生成的子代记为D。B随机选取P1中标志位为1的一行I，将该行复制到D的第I行中，并把该行中的收集点记为集合I。C删除P2中属于I的收集点。D若P2中的第I行标志位为1，则将其中的收集点逐个随机加入P2其它标志位为1的行中收集点的尾部，再将其它标志位为1的行复制入D的对应行中。若P2中的第I行标志位为0，则随机选取标志位为1的一行J，将其中的收集点逐个随机加入其他标志位为1的行的尾部，再将其它标志位为1的行复制入D的对应行中。（8）变异按变异率，随机选取两个收集点，并交换两者位置。（9）增加中转站个数即，再转（2）。1K（10）确定最优解比较时所得到的不同方案的解，从中选取最优解就是最终方案。,M5结论本文在搜集并阅读的大量文献资料基础上，简单总结了目前我国城市垃圾回收的现状，并对城市生活垃圾回收网络结构做了介绍。为了更直观地说明垃圾回收网络优化和评价模型的正确性，以重庆市为例用01整数规划对其城市垃圾回收网络进行了评价与优化，利用LINDO软件得出结果。利用LINGO软件实现了基于线性规划模型的路线选择。并且分别检验了各模型的结果，验证了模型的正确性，而通过比较优化前和优化后的路径长度，得出优化的有效性。但是上述城市垃圾回收网络优化是基于较为严格的假设下的，即只考虑了城市垃圾回收网络中的垃圾中转站到垃圾处理场之间的网络，与实际相比过于简单。因此，后面把车辆调度问题和选址问题综合起来研究。针对车辆调度和选址问题，建立选址路径模型。由于选址路径模型的较为复杂，结合该模型的性质，非常适合用遗传算法来计算，之后详细介绍了遗传算法解决选址路径问题的基本算法步骤。这样，在已知条件充分的情况下，就可以对现实中一般的城市垃圾回收网络进行规划、评价和优化了。该实验对垃圾回收网络的评价与优化过程进行了实验，了解了城市垃圾回收的现状与发展趋势，知道了我国在处理城市垃圾方面的困境等等，更重要的是锻炼了自己运用所学知识解决实际问题的能力。其中有抽象现实问题、思索能够解决该问题的方法、查阅资料弥补自己各种知识的不足、利用相关软件编程实现算法解决问题等。总之整个实验下来，不管是理论知识还是实践能力，都收获颇丰。参考文献1中国固体废弃物管理问题和建议R世界银行工作报告，2005，52孙晓杰，王洪涛，陆文静我国城市生活垃圾收集和分类方式探讨J环境科学与科技，2009，32（10）3宋薇，刘建国，聂永丰城市生活垃圾收运路线优化研究J环境卫生工程，2008，16（1）4何波，杨超，张华废弃物回收的多层逆向物流网络优化设计问题研究J中国管理科学，2007，5（13）5任鸣鸣，杨超废弃品联合回收物流网络优化设计J统计与决策，2007，146邹泽燕城市生活固体废弃物逆向物流网络选址路径问题研究D成都西南交通大学硕士学位论文，20087王晨萌城市生活垃圾回收网络研究D天津天津大学硕士学位论文，20068何培斌工程制图与计算机绘图M北京中国电力出版社，20119司守奎孙玺菁数学建模算法与应用M北京国防工业出版社，2011附录附录一基于01整数规划的垃圾回收网络评价模型（LINDO程序）程序如下MIN7986491A117246932A217561656A316567192A419181112A518519258A619244125A711224969A818611431A911290972A1011748864A1111738096A1211616618A1311549665A1411731013A1518935228A1614512221A1715627753A1816433477A1916115522A2011229482A211254902A2213268225A2313713163A2411637996A2511555397A121624399A221609573A321684125A421493358A521544245A621572437A721394765A822006366A921629145A1021091133A1121425308A1221968215A1329518484A1421841676A1522017985A1622004139A1721835813A1822120892A1921862855A2022624006A2122013092A2221390763A2323853552A2423174301A252STA11A121A21A221A31A321A41A421A51A521A61A621A71A721A81A821A91A921A101A1021A111A1121A121A1221A131A1321A141A1421A151A1521A161A1621A171A1721A181A1821A191A1921A201A2021A211A2121A221A2221A231A2321A241A2421A251A2521ENDINT50运行结果如下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附录二调整前后各垃圾中转站的分配（MATLAB程序）调整前各垃圾中转站对应垃圾处理厂的分配B1XTEXTREADDATAB1XTXTB1YTEXTREADDATAB1YTXTB2XTEXTREADDATAB2XTXTB2YTEXTREADDATAB2YTXTBX29758361145091BY22208073679488PLOTB1X,B1Y,B2X,B2Y,O,BX,BY,调整后各垃圾中转站对应垃圾处理厂的分配B1XTEXTREADDATAB12XTXTB1YTEXTREADDATAB12YTXTB2XTEXTREADDATAB22XTXTB2YTEXTREADDATAB22YTXTBX29758361145091BY22208073679488PLOTB1X,B1Y,B2X,B2Y,O,BX,BY,附录三基于数学规划模型的各区域路线优化（LINGO程序）对于区域A1，A2，A6，A7MODELSETSSTATE/15/ULINKSTATE,STATEDIST,距离X如果走路径IJ，则XI,J1ENDSETSDATADIST079865724698519392441798650075891293130150724690758901817234318851931293118172017306924413015034318173060ENDDATANSIZESTATEMINSUMLINKDISTXFORSTATEKSUMSTATEI|INEKXI,K1SUMSTATEJ|JNEKXK,J1FORSTATEJ|JGT1ANDJNEKUJUKXK,JN21XK,JN3XJ,KFORLINKBINXFORSTATEK|KGT1UK1N2XK,1END运行结果GLOBALOPTIMALSOLUTIONFOUNDOBJECTIVEVALUE2027360OBJECTIVEBOUND2027360INFEASIBILITIES0000000EXTENDEDSOLVERSTEPS0TOTALSOLVERITERATIONS16VARIABLEVALUEREDUCEDCOSTN50000000000000U100000000000000U220000000000000U310000000000000U430000000000000U540000000000000对于区域A16,A19,A25MODELSETSSTATE/14/ULINKSTATE,STATEDIST,距离X如果走路径IJ，则XI,J1ENDSETSDATADIST0893526433516380089352025635120748643352563501237651638001207481237650ENDDATANSIZESTATEMINSUMLINKDISTXFORSTATEKSUMSTATEI|INEKXI,K1SUMSTATEJ|JNEKXK,J1FORSTATEJ