3. 時窗限制下單一共用財調配問題及遺傳演算求解法
3.3 TWTRP 問題模式的遺傳演算求解法
3.3.5 調配量段的基因交配及突變法
本段的染色體是整數編碼，各基因值各有上下限。本研究採用四種整數交配方 法:(1)大值分割二段式 (Large Value Divided, LVD)、(2)小值分割二段式 (Small
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Value Divided, SVD)、(3)兩端兩段式 (Two End Segments, TES)、及(4)中段往復兩 段式 (Forward and Backward Middle Segment, FBMS)。交配時以上述四種方法中選 定的方法對調配量段中每個基因進行交配演算，以下分別介紹此四種交配運算法。
染色體交配法
(1)小值分割二段式 (Small Value Divided, SVD)
先檢視兩親代中進行交配的基因值。令較小的是
b
s較大的是b
l。假設該基因值 的下界是整數值b
min且上界是b
max。令交配運算產生兩個子代基因值是b
1和b
2。SVD 法設b
1 b
min (1
)( +1)b
s 且b
2
( +1) (1b
s
)(b
max+1) 。如名稱顯示二子 代基因值落於b
min 及b
1b
sb
s b
2 b
max，即由小值b
s隔開的二段內。下圖是SVD 的交配示意圖。(2)大值分割二段式 (Large Value Divided, LVD)
相較於 SVD 取親代小值，LVD 取大值隔開值域，讓二子代落於二段內。因 此LVD 的
b
1 b
min (1
)( +1)b
l ，b
2
( +1) (1b
l
)(b
max+1)，b
min b
1b
l且
b
l b
2 b
max。二子代落點如下圖示意。(3)兩端兩段式 (Two End Segments, TES)
TES 的作法會使新產生的二子基因值偏離親代值。令交配運算產生兩個子代 基因值是
b
1和b
2。TES 法設b
1 b
min (1
)( +1)b
s ，b
2 b
l (1
)(b
max+1)。子代基因分別落於
b
min 與b
1b
sb
l b
2 b
max之中。二子代落點如下圖示意。doi:10.6342/NTU201701607
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(4)中段往復兩段式 (Forward and Backward Middle Segment, FBMS)
FBMS 使新產生的二數以原親代基因值為上下界往中間內，令交配運算產生 兩 個 子 代 基 因 值 是
b
1 和b
2 。 FBMS 法 設b
1 b
s (1
)( +1)b
l ，2 ( +1) (1l ) s
b
b
b
，二值的值域範圍皆是b
s b b
1, 2 。下圖是 FBMS 的交b
l 配示意圖。染色體突變法
染色體
X
的調配數基因段 Q 使用 Random Assignment Mutation 進行突變演算。作法是採用泛用型的隨機基因值重設法，先隨機挑中某基因，再依其上下界為範圍 以亂數方式重設一整數。
染色體篩選法
本求解法由親代染色體和交配及突變產生的子代染色體組成篩選集合。採用 確定型篩選法 (deterministic selection)。候選的染色體依適應值由高到低，依序選 取染色體直到達母體數為止。
遺傳演算解評估時需模擬繞行求出解的未滿足量。持續演化迄今最佳解
X
， 直到停止條件吻合為止。本演算法提供二種演算停止條件：(1)演化代次上限，當求 解代次數達到上限即停止，以及(2)演化時間上限，設定電腦執行時間上限，當耗時 達到上限時停止。3.3.6 小結
本章定義了複雜的共用財調配問題，並以未滿足量量化共用財系統的服務品 質。詳盡探討了計算系統未滿足量的類型。此外也研擬了此問題的貪婪式經驗求解 法、及遺傳演算求解系統。針對問體特性提出「急迫性及距離考量」的啟發式交配 法 及突變法提升演算求解品質。此演算法求解卡車繞行途程，調配共用財數量、
卡車初始上載量，目標是最小化共用財服務系統的未滿足量。
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4.時窗限制下單一共用財調配問題的應用及求解測試
隨著共享經濟的興起，出現了單車、汽機車等交通共用財共用系統。現行都會 區的共用單車需求日益提升，然系統各站點分布不均、配置單車數不當，普遍產生 服務未滿足現象。單車共用系統的單車屬於共用財，且種類單一，本章將共用財調 配問題應用在單車共用系統上，並進行範例測試。
在應用問題中，單車增減率對應共用財增減率、調配共用財耗費時間對應卡車 調配一輛單車耗費時間、及站點容量對應單車服務站的單車儲位數等。此外也同用 前一章提示的未滿足量計算公式計算單車共用系統未滿足的服務。在實例中以高 雄市city bike、新北市、及台北市 ubike 單車共用系統為標的，建立 TWTRP 問題 範例。再使用第三章展示的貪婪式經驗求解法及遺傳演算求解展示比較求解結果。
首節先介紹本研究研擬的單車共用系統標竿問題。