支持物流终端设计的Stackelberg博弈方法外文翻译资料

支持物流终端设计的Stackelberg博弈方法

Mario CatalanouArr;，Marco Migliore,巴勒莫大学，系土木、环境、航空航天与材料工程（DICAM），运输研究组，Viale delle Scienze大厦8，巴勒莫90128，意大利

简介

本文以意大利南部西西里岛为例，研究物流终端的设计。它侧重于卡车司机整理终端地址优化定位模式和投资公众共享的问题。这个问题是通过一个Stackelberg博弈之间的设计师和集体的道路运营商解决。因此，一个双层的方法结合了系统的最优问题，在上层，与载波平衡问题，在较低的水平。下层玩家的选择行为是随机效用模型模拟。游戏的输出表明，民营企业和社会应该分担投资和公众的贡献要大；此外，中转、拼箱应集中在几个终端充分利用规模经济在平均旅行时间费用达到物流平台。

1.介绍与问题定义

我们的研究区域尺度上的一个物流终端网络的设计。特别是，它是指散装中心优化负载因子通过卡车货运卡车转运和整理（Daganzo，1987）。这些中心还可以提高货运市场需求–供应现场协调和提供多种服务，如包装，质量控制，等他们可以在那些情况下，公路运输行业是高度分散的，货运经营者无法从规模经济和范围经济的效益是非常有用的。这种终端的可用性也可以促进合作契约承运人共用设施协调订单中，以降低成本和提高服务质量（Taniguchi et al.，2001）。物流平台内的共享设施，实际上会产生规模经济，从而产生的可行性，在处理自动化和先进的信息系统的投资。然后，物流终端代表，为公路运营商，提高效率和服务质量的机会，为社会，一个战略，以减少卡车交通，实现更可持续的货运流动性系统。

在本文中，我们专注于一个关于西西里岛为例，在意大利南部，这里使用的“道路”货运广泛传播和公路运输业的严重遭受无效效率，从而影响到区域经济和环境。

根据最新的区域规划为货运和物流（assessorato Del Turismo阿尔上海dei Trasporti德拉Regione Siciliana–运输和旅游部的西西里地区，2003）、路捕获内陆货运交通92%及货物至23%和意大利其他地区。

以往的研究（Dallari和布伦达，2009；comitato中央每lalbo的autotrasportatori迪在每代邸特尔奇–全国卡车司机登记，2001，2004）指出，在西西里岛，道路运输服务主要由小企业提供的，这意味着高水平的空运行，低负荷率（平均负荷总车辆货运量比）和一个弱的倾向投资于先进的技术；在大多数情况下，企业不能依靠长期合同，可以方便运输优化。在更多的细节，第三方道路货物运输是由大约14000的企业经营；83%这些没有超过三辆，约60%的运输、空旅行有至少50%的货物总金额。

为了培养一个更有效的和可持续的组织站货运，西西里管理员打算组装卡车创造物流终端。

鉴于上述情况，我们的研究已经获得在西西里岛终端的定位模式有益的见解：兴趣引导区域政策制定者应集中整顿服务在几大终端促进有效载荷的最佳分析？或者他们应该创建一个更小的地理分布中心网络，以进一步方便？我们也分析了多少地方当局要投资这个项目的社会净效益最大化。

其余的文件说明了研究背景，在SEC 2，模型框架与解决问题的方法，在第3 - 6节，计算结果和一些结论性的言论，分别在第7节和第8节。

2.背景

规划规模和设施选址是一个传统的科学问题。谷口等人。（2001）将设施选址方法分为连续选址模型、网络选址模型和离散选址模型三类。

第一个假设在平面上的一点可能是一个候选网站和用户直接进入所选设备。Klose和他（2005）给一个连续选址模型和一般描述的相关文献回顾。

更现实的网络定位方法假定用户可以达到终端在网络对现有的交通基础设施和离散分布模型的环节考虑有限数量的候选地点移动设施。因为这样的候选地点通常可在一个有限数量的领域，一个基于网络的离散选址模型被认为是最适合的规划工具。Daskin（2011）和Klose和他（2005）描述网络分布克里特岛选址模型的三种基本类型：

1、覆盖模型将设施放置在网络的顶点，使每个需求节点位于最近的设施的给定距离内，并且最小化总的位置成本。如果一个工作在固定的预算，然后一个目标可以最大imise需求覆盖的设施。埃尔德米尔等人。（2008）对这些模型进行调查。

2、中心模型定位设施的顶点的网络，以尽量减少需求点和设施之间的最大距离。alumur和Kara（2008）回顾了这些方法与定位枢纽设施配置需求节点的中心问题。

3、中值模型设施定位在一个网络的顶点和分配需求为了减少设施和需求中心之间的加权距离。这些模型的一个调查，看Melo等人。（2009）根据供应链网络的策略设计，讨论设施选址问题。

覆盖模型通常用于现场公共设施（邮局，学校等），中心的方法通常适用于定位紧急设施（救护站）的问题，而中位数的问题可以采用的物流服务设计。

物流终端的设施选址模型通常源于离散位置框架。他们解决组合优化问题，都在一个给定的候选地点，寻求最佳的解决方案。这样的候选地点的选择是一个具有挑战性的问题，交通和城市规划包括几个方面，如成本、可达性、交通拥堵、安全和环境的影响。最近的工作由葡萄牙等。（2011）提出了一个程序来识别和巴西城市货运站的候选区域的排名，这是基于层次分析法（AHP）。可访问性标准以及成本、安全和环境的影响考虑区位因素，符合不同利益相关者的感知：货运公司，终端管理和公共管理。这些团体已经参与了一个多标准层次分析法，反映了他们相互矛盾的意见，以获得协商解决方案。

作为物流终端在很多作用，许多网络作品，读者是指Daganzo的开创性工作（1987），这表明转运可以减少运输成本，即使车辆卸载和装载项目在终端具有相同的负载系数。事实上，在散装码头，运营商可以交换他们的货物部分，以便收集驶向一个只有地减少停车次数和货物。

在设计公共物流终端优化的一个有趣的研究已由谷口等人开发。（1999及2001）。他们提出了一个数学模型，使运输和设施成本之间的权衡（施工、维修、土地和卡车运营成本）随着路网的交通水平。他们认为，货运流包括两部分：长途运输的重型卡车在高速公路和当地的皮卡/交付操作的小型车辆在城市道路。物流终端是在运输和拣货/转运操作之间的连接点，在那里形成了转运。该模型确定最佳的大小和位置的每个终端解决一个两层的问题：上级规划设置为终端的定位模式来减少总成本（运输和设施成本）；在较低的水平，运营商选择终端和线路（或没有交通分配）。

在本文中，我们提出的方法依赖于DIS克里特岛定位理论，特别提到的一般分析用途的中位数模型。此外，它还与Taniguchi等人在一个双层框架线。（1999和2001）和运输分析中非合作博弈的一些其他应用（Hollander et al.，2006；林et al.，2005；Van Zuylen，2004；杨和taale，Woo，2002），这对当局和旅行者的集体之间的游戏形式。这些描述的情况下，当局寻求系统最优做出选择的人之前，其力学行为的用户平衡的代表。上层代理的每一个可能的政策导致不同的用户均衡，从均衡解决方案的范围内，当局选择一个满足他们的目标最好。这类运输游戏可以称为Stackelberg博弈和均衡约束数学规划和对现实中的决策支持功能强大的工具，证明了（Hollander和prashker，2006）。

鉴于上述问题，在我们的研究解决问题的结构作为一个Stackelberg博弈，其中的领导者是设计师确定的位置模式的终端，随着公众份额的投资和追随者是机构的道路运营商选择终端。设计师优化福利函数（包括道路货运行业过剩，设备成本和对环境的影响），而运输经营者最大imise他们的工具和一个随机用户均衡分配进行选择。

定位过程假定为候选网站整个包括城市地区的区域。因此，它应该是互补有更详细的分析来确定最佳的位置，在选定的城市，考虑到他们的城市特点和当地社区的看法（葡萄牙et al.，2011）。

工作方面的相关文献的新特点。首先，我们设置的终端数量的基础上的规模和可访问性之间的权衡：几个大终端的网络将促进有效载荷优化（运输成本降低），虽然达到它所需的平均时间将相对较高。此外，我们的分析是投资不是公众分享作为一个先验的政治输入，但作为一个决策变量被设置为社会净效益最大化。最后，潜在的设备用户的选择行为（公路货运公司）是通过用户均衡分配基于需求随机效用模型，模拟（Ben Akiva Lerman，1985；domencich和麦克法登，1975）。

三.模型框架

设计问题是构建一个Stackelberg博弈（Hollander和prashker，2006），其中计划根据他的决策对运输预测的反应，决定对终端网络的货运流量分布。

在更多的细节，在领导水平，设计师设置终端的定位模式和投资为公众共享最大化的三要素的总和：由设备用户感知的效用的增加（运输商）的服务性费用，由公共部门承担的配额（负成分），在环境成本的降低。

在跟随者的水平，货运代理选择道路和转运之间的货运码头，以最大限度地提高其利用关系取决于运输成本，旅行时间，花在终端操作的时间（需求模拟拥堵功能）使用终端服务价格。

每个位置的情况下，货运需求的积极终端间的分布进行随机用户平衡（苏）分配（或ugrave;扎尔和威尔姆森，1994）。特别是，道路与物流终端运营商之间的选择是通过一个随机效用模型和终端能力的约束预测考虑。

对卡车和小汽车交通仿真对区域公路网，我们发现，任何位置模式下，通过积极的终端卡车的吸引性不影响用户均衡。原因是，这项研究并没有在市区考虑货物的分布，但它仅集中在主干道路货物运输；此外，城市作为候选节点是在路口附近的高速公路或。

3.1.领导的问题

领导问题需要终端和投资，优化福利函数由三部分组成的公共共享位置模式的结合：在运输经营者的效用最大化期望值的增加，1的设备费用由公共部门承担的部分，在环境成本的下降（空气污染、噪音、交通事故，阻塞）。这个目标函数的形式由公式（1）所示：

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• Location pattern of terminals, whose generic element is

x_k

x_k 1 if a consolidation terminal is located at candidate node k, 0 otherwise

• Set of vectors x

1. Part of the investments in freight terminals that is financed by the public sector