貨運車輛行駛性質

貨運車輛的行駛目的是要滿足路網中各個節點的運輸需求，就本質而言，這 是一個車輛路徑問題（Vehicle Routing Problems, VRP）。 其中 VRP 問題是要找 到一個從場站到不同需求點的車輛服務路線集合，該集合目的則為尋求車輛行駛 的距離總和為最小，且服務車輛有容量限制，亦可能會有路徑行駛時間之限制。

而本研究為探討貨運車輛行駛於各路段之頻率有沒有大於所需之最小探針車數 目，且滿足上述 VRP 問題限制下，車輛可能會行經之路段，故提出一套方法來 描述貨運車輛行駛方式。

本研究（車輛路徑行駛描述方式稱之）主要是以規劃層面進行考量，有別於 一般 VRP 問題。車輛路徑行駛描述方式則是以「單位時間內平均需求」當成是 貨運車輛的服務依據，以單位時間內平均需求的角度思考，其目的是希望車輛行 駛的頻率不會隨著節點需求的變動而導致變異性過大，降低資訊提供者收集路況

資料的困擾。另外在進行車輛指派部分，車輛路徑行駛描述方式則「以節點和節

第三部分則是在不同的節點子集合中，分別找出適合個別車輛行駛的路徑。

對個別車輛而言，研究中會在搜尋適合的路徑之前，放鬆貨運車輛容量限制的條 件，使其轉換成旅行推銷員問題（Traveling Salesman Problems, TSP），該問題之 描述為給定一個場站、一位推銷員與一個分布於不同位置的節點集合，推銷員從 場站出發，必須行經每一個節點且只能一次，然後返回場站，找出一條成本最小 的行駛路徑。接著以 TSP 問題之最近插入法（Nearest Insertion Method）建構出 車輛服務路徑與紀錄節點順序。另外分析各車輛所需服務節點需求量與車輛容量 之關係，判定於服務過程中是否需要以最短路徑方式進行補給。

詳細演算過程將以範例描述說明。假設業者的場站為節點 0，車輛數目為 3 輛，需求點為節點 1、2、…、7，各需求點平均需求量之均數為 20 單位、標準 差為 5 單位，則分析業者之車輛規模是否滿足資訊提供者之要求如下：

1. 以常態分佈N(μ =20,σ² =5²)產生隨機亂數，得到需求分佈如表 3.1 所示 表 3.1 需求狀態表

需求點 1 2 3 4 5 6 7

需求量 20.13 21.68 21.17 22.07 19.14 29.70 23.15

2. 接著決定 3 輛貨運車輛之服務節點數目，所以採用關係式（16）得到各部車 輛所需服務節點數目，分別是第一輛車服務 3 個節點、第二輛車服務 2 個節 點與第三輛車服務 2 個節點

表 3.2 車輛服務節點數目表

車輛 001(S₁)00 002(S₂)00 003(S₃)00

服務節點數目 3 2 2

3. 節點分配是「以節點和節點之間最小距離成本」為準則。首先因為節點 6 距 離場站最近，所以將節點 6 放入第一個節點子集合，接著搜尋與節點 6 最近 之節點，則找到節點 3，亦將節點 3 放入第一個節點子集合，同理繼續尋找 與節點 3 最近之節點，結果找到節點 4，放入第一個節點子結合，此時第一 個節點集合的個數已達到 3 個，表示第一個節點子集合中的三個節點指派給 第一輛貨運車輛服務；後續在剩餘尚未分配之節點中，找尋與場站距離最近 之節點，發現為節點 1，所以將節點 1 放入第二個節點子集合，接著再次找

到節點 2 與節點 1 最近，將這兩個節點指派給第二輛運輸車進行服務，以此 類推得到最後所有節點分配如表 3.3 所示

表 3.3 車輛服務分佈表

車輛 服務需求點

1 3 4 6

2 1 2 -

3 5 7 -

4. 接著以最近插入法求解各部車輛行駛路徑的指派如圖 3.2 所示，第 1 輛車的 行駛路徑為{0, 3, 4, 3, 6, 0}、第 2 輛車的行駛路徑為{0, 3, 2, 1, 0}與第 3 輛車 的行駛路徑為{0, 6, 7, 5, 7, 6, 0}

圖 3.3 車輛行駛路線圖

5. 紀錄各部車輛行駛路徑，統計行經路段與頻率如表 3.4 所示，第一欄表示車 輛行駛起點，第一列表示車輛行駛迄點，第i欄(i>1)與第 j 列(j >1)所對應 之元素表示車輛行經該路段之次數

表 3.4 路徑行駛頻率統計表

0 1 2 3 4 5 6 7 0 - 0 - 2 - - 1 - 1 1 - 0 0 - - - - 2 - 1 - 0 0 0 - -

3 0 0 1 - 1 - 1 0

4 - - 0 1 - 0 - 0 5 - - 0 - 0 - - 1

6 2 - - 0 - - - 1

7 - - - 0 0 1 1 - 註： - 表示該路徑不存在。