低碳運(yùn)輸下公鐵兩網(wǎng)之間大宗貨流轉(zhuǎn)移及流量分配綜合優(yōu)化研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行業(yè)對化石能源的消耗速度也逐漸加快。同時，大量溫室氣體的排放也導(dǎo)致大氣污染越來越嚴(yán)重，使得我國各地霧霾現(xiàn)象頻發(fā)，嚴(yán)重威脅了人類的居住環(huán)境。面對日趨嚴(yán)重的溫室氣體增加，減少碳排放、發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為各國政府的共識。作為能源消耗型產(chǎn)業(yè)，交通運(yùn)輸業(yè)是目前主要的能源消耗和碳排放源之一。因此對交通運(yùn)輸業(yè)進(jìn)行節(jié)能減排研究、探討合理有效的節(jié)能減排措施已經(jīng)刻不容緩。公路和鐵路是我國陸路運(yùn)輸?shù)膬纱蠓绞剑袚?dān)了大量貨物的運(yùn)輸作業(yè)

2、。鑒于鐵路運(yùn)輸具有綠色環(huán)保、成本低廉的優(yōu)勢，引導(dǎo)公路貨流轉(zhuǎn)向鐵路成為降低交通運(yùn)輸業(yè)碳排放的一項(xiàng)重要措施，對綠色交通運(yùn)輸?shù)膶?shí)現(xiàn)具有重要作用。
　　目前關(guān)于將公路貨流轉(zhuǎn)移至鐵路的研究還很欠缺，且多停留在定性分析方面，缺乏系統(tǒng)科學(xué)的定量化研究。本文在借鑒一些既有研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國公路和鐵路運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，采用以最優(yōu)化理論方法進(jìn)行定量分析為主、以定性分析方法為輔的研究思路，對低碳運(yùn)輸下公鐵兩網(wǎng)之間貨流轉(zhuǎn)移及流量分配的相關(guān)問題進(jìn)行深入的

3、研究和探討，為綠色交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展提供新的研究思路和方法，具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。論文主要的工作具體如下:
　　1、根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析了近幾年公路和鐵路的運(yùn)輸現(xiàn)狀和變化規(guī)律，主要包括里程、貨運(yùn)量、貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量以及運(yùn)輸能耗等方面。同時，利用能耗折算方法對公路和鐵路碳排放強(qiáng)度進(jìn)行估算，為后文中部分參數(shù)的取值提供了參考。通過分析可知，近年來我國公路運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸?shù)呢涍\(yùn)量和貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量總體呈現(xiàn)出上漲的姿態(tài)，且在全社會貨運(yùn)量和貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量中占據(jù)

4、了較大的比例。同時，公路運(yùn)輸消耗了大量的能源并產(chǎn)生大量的碳排放，完成相同換算周轉(zhuǎn)量的運(yùn)輸作業(yè)時，公路的能源消耗和碳排放分別是鐵路的8倍左右，由此可見，若將公路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的部分貨流轉(zhuǎn)移至鐵路，將產(chǎn)生巨大的能源節(jié)省和碳減排效果，符合低碳交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展趨勢。
　　2、構(gòu)建了減少碳排放的公鐵聯(lián)運(yùn)路徑及運(yùn)輸方式選擇優(yōu)化模型，該模型將以碳稅成本標(biāo)定的碳排放成本納入到目標(biāo)函數(shù)中，并同時考慮了運(yùn)輸時限、流量守恒、碳排放總量限制等約束條件。文中設(shè)計(jì)了

5、算例并通過Lingo11.0優(yōu)化軟件實(shí)現(xiàn)求解。雖然本部分研究內(nèi)容針對的只是給定兩個節(jié)點(diǎn)之間的一批貨物，無法很好的解決網(wǎng)絡(luò)層面的貨流轉(zhuǎn)移和流量分配優(yōu)化問題，但是公鐵聯(lián)運(yùn)問題的研究還是對本文主要內(nèi)容的研究起到了借鑒和啟示作用，主要包括貨運(yùn)節(jié)點(diǎn)屬性擴(kuò)展技術(shù)，模型構(gòu)建時所需考慮的約束條件等方面。
　　3、構(gòu)建了低碳運(yùn)輸下公鐵兩網(wǎng)之間貨流轉(zhuǎn)移優(yōu)化模型。模型以陸路運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸成本、節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的轉(zhuǎn)移成本以及在這兩個過程中產(chǎn)生的碳排放成本綜合最小

6、化為目標(biāo)，并考慮了碳排放總量限制、單股公路貨流最多只在一個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)移、公路運(yùn)輸弧段和鐵路運(yùn)輸弧段的能力限制、節(jié)點(diǎn)內(nèi)部轉(zhuǎn)運(yùn)能力限制以及貨物運(yùn)到時限等約束條件。模型中設(shè)計(jì)了貨流轉(zhuǎn)移與否以及轉(zhuǎn)移節(jié)點(diǎn)選擇的0-1決策變量，使得貨流轉(zhuǎn)移方案得到了較為直觀的體現(xiàn)。
　　4、設(shè)計(jì)了三種啟發(fā)式算法（并行禁忌搜索算法、自適應(yīng)遺傳算法以及動態(tài)調(diào)整粒子群算法）對低碳運(yùn)輸下公鐵兩網(wǎng)之間貨流轉(zhuǎn)移優(yōu)化模型進(jìn)行求解，研究并詳述了三種算法的編碼方式、迭代策略以

7、及算法流程，通過算例分析詳細(xì)對比了三種算法的求解效率。通過計(jì)算試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，動態(tài)調(diào)整粒子群算法的求解效果最好，這主要是因?yàn)榱Ｗ尤核惴ú粌H考慮個體之間的競爭關(guān)系，同時還考慮了個體之間的信息共享機(jī)制。
　　5、構(gòu)建了低碳運(yùn)輸下公鐵兩網(wǎng)之間貨流轉(zhuǎn)移及流量分配綜合優(yōu)化模型，并進(jìn)行算例求解。事實(shí)上，陸路運(yùn)輸系統(tǒng)內(nèi)貨流轉(zhuǎn)移和流量分配是相互影響的，首先，貨流轉(zhuǎn)移后，將對鐵路網(wǎng)的貨流結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大的影響，此時需要對鐵路網(wǎng)貨流進(jìn)行再分配。其次，鐵路網(wǎng)貨流

8、再分配后可能會使得原來某些能力緊張的區(qū)段得到緩解，從而可以吸引公路貨流的進(jìn)一步轉(zhuǎn)移。鑒于此，需要將貨流轉(zhuǎn)移和流量分配進(jìn)行綜合優(yōu)化。本文結(jié)合鐵路網(wǎng)流量分配時所遵循的流量不可拆分特點(diǎn)和樹形徑路的特點(diǎn)構(gòu)建相應(yīng)的模型，并選擇第5章中求解效率較好的動態(tài)調(diào)整粒子群算法對基于樹形徑路原則的公鐵兩網(wǎng)之間貨流轉(zhuǎn)移及流量分配綜合優(yōu)化模型進(jìn)行了求解。
　　通過本文的研究可知，由于鐵路運(yùn)輸在成本和碳排放方面的巨大優(yōu)勢，將部分公路貨流轉(zhuǎn)移至鐵路后，使得陸路