危險貨物鐵公聯(lián)運的優(yōu)化模型與算法研究.pdf

1、危險貨物鐵公聯(lián)運包括鐵路長途運輸、公路短途接駁以及換裝操作三大過程，這一結合鐵路和公路各自特點的運輸模式既可以囊括鐵路長距離運輸規(guī)模經(jīng)濟效應，又具備公路運輸?shù)撵`活性特點，是危險貨物長距離陸路運輸?shù)囊环N常用運輸模式。危險貨物鐵公聯(lián)運優(yōu)化問題主要包含站在以鐵路運輸部門為主導的鐵公聯(lián)運運輸商角度的運輸辦理站選址問題和服務網(wǎng)絡設計問題，以及站在危險貨物鐵公聯(lián)運貨主角度的路徑優(yōu)化等問題，本文利用現(xiàn)代數(shù)學優(yōu)化理論和方法探討危險貨物鐵公聯(lián)運優(yōu)化的這三

2、大關鍵問題，主要的研究內(nèi)容如下:
　　第2章研究了危險貨物鐵公聯(lián)運風險評估問題，該問題的關鍵在于綜合考慮危險貨物鐵公聯(lián)運全過程的風險特性，建立適用于危險貨物鐵公聯(lián)運優(yōu)化問題的風險評估模型。本章首先系統(tǒng)分析了鐵公聯(lián)運流程，根據(jù)流程和各風險評估模型的特點，分析了鐵公聯(lián)運各過程的事故概率和事故后果;并期望風險作為風險評估的基礎，建立了給定鐵公聯(lián)運路徑下的危險貨物鐵公聯(lián)運風險評估模型，考慮到該模型適用范圍的局限性，構建了基于期望風險的危險

3、貨物鐵公聯(lián)運單商品流路徑優(yōu)化和多商品流路徑優(yōu)化模型，為后續(xù)優(yōu)化問題的模型構建提供風險目標建模思路;最后，設計了兩個優(yōu)化模型的求解算法，并構造算例驗證了模型和方法的有效性，測試結果顯示鐵公聯(lián)運模式對于危險貨物運輸來講具備一定的風險優(yōu)勢。
　　第3章探討了危險貨物鐵公聯(lián)運辦理站選址問題，該問題在于在若干鐵公聯(lián)運辦理站備選點中，選址各類危險貨物鐵公聯(lián)運辦理站，并將各批危險貨物運輸需求在這些辦理站之間進行合理分配，以使得各類型的各批貨物的

4、運輸需求均能滿足，且達到系統(tǒng)總成本和總風險的權衡。本章首先構建了危險貨物鐵公聯(lián)運p-hub選址模型，該模型易于理解，但由于建模策略的弱點，使得模型規(guī)模較大，進而帶來了模型求解的困難。為了改進該模型，接著構建了一個基于點弧模型思想多商品網(wǎng)絡設計模型，該模型以最小化系統(tǒng)總成本、最小化系統(tǒng)總風險為國標，考慮了運到時間限制、辦理站對不同類型危險貨物的辦理能力等約束。多商品服務網(wǎng)絡設計模型結構緊湊，相比于p-hub選址模型能夠大大降低變量和約束的

5、個數(shù)，基于此特點，為多商品服務網(wǎng)絡設計模型定制了3個多目標求解算法，包括線性加權求和算法、增廣加權切比雪夫算法和增廣ε-約束算法。最后，對1個大規(guī)模切實算例所進行的計算分析、算法比較和靈敏度分析結果表明:模型和3種算法均是正確有效的;3個算法中，增廣ε-約束算法由于在非支配解的區(qū)分度上面所占據(jù)的優(yōu)勢，較適合于本問題的求解;另外，辦理點能力的擴大，在一定程度上可以降低系統(tǒng)總成本和總風險。
　　第4章探討了鐵公聯(lián)運服務網(wǎng)絡優(yōu)化設計問題

6、，該問題是基于我國的鐵路貨物運輸?shù)膶嶋H情況，綜合考慮危險貨物和普通貨物，在既定的鐵路危險貨物貨運列車編組計劃基礎上，確定列車開行頻率、貨流分配方案和貨流的鐵路公路接續(xù)方案。通過巧妙運用統(tǒng)一化手段，將服務節(jié)點之間的公路運輸服務和鐵路運輸服務定義為不同服務類型的運輸服務弧;將鐵路、公路服務節(jié)點之間的換裝、中轉服務統(tǒng)一定義為不同類型的中轉服務弧，構造出鐵公聯(lián)運基本服務網(wǎng)絡。基于此，建立了綜合考慮危險貨物和普通貨物的鐵公聯(lián)運服務網(wǎng)絡優(yōu)化設計的混

7、合整數(shù)線性規(guī)劃模型，模型以最小化系統(tǒng)總成本、最小化系統(tǒng)總風險為目標，并且考慮了貨物與服務的相容性約束、鐵公聯(lián)運辦理點的能力限制、貨物的運到時間限制等因素?；诜站W(wǎng)絡構造的建模思路使得模型構建較為簡便、結構緊湊，根據(jù)該特點，同樣定制了3個多目標求解算法。最后，對1個大規(guī)模切實算例所進行的計算分析、算法比較和靈敏度分析結果表明:鐵公聯(lián)運服務網(wǎng)絡設計模型和算法均是正確有效的;3個算法中，增廣ε-約束算法由于在非支配解的區(qū)分度上面所占據(jù)的優(yōu)勢

8、，較適合于本問題的求解;另外，運到時間限制要求的放寬和辦理點中轉時間的壓縮，在一定程度上均能降低系統(tǒng)總成本和總風險。
　　第5章探討了危險貨物鐵公聯(lián)運路徑優(yōu)化問題，該問題的關鍵是在綜合考慮鐵路運輸固定時刻表、服務時間窗和規(guī)模經(jīng)濟效益的基礎上，確定各批危險貨物運輸路徑，以使得所有危險貨物的運到時間要求得到滿足，且能達到總成本和總風險的權衡。首先將鐵路運費描述為分段線性函數(shù)，并且在細致分析鐵路運輸固定時刻表和服務時間窗要求的基礎上構造

9、考慮時間的鐵公聯(lián)運服務網(wǎng)絡。然后建立了一個同時以總費用最小和總風險最小為目標，囊括所有運營和能力約束、各批貨物運到時間限制因素等的便于理解的危險貨物鐵公聯(lián)運路徑優(yōu)化的多目標非線性模型。接著，對模型進行線性化，并且定制了3個通用的多目標優(yōu)化算法求解該線性模型。最后，對1個大規(guī)模切實案例的計算分析、算法比較和靈敏度分析結果表明:模型和算法均是正確有效的;增廣ε-約束算法既可確保非支配解均勻分布，也可有效避免冗余計算，并且還在更側重費用目標的