基于鐵路運輸?shù)膽蔽镔Y配送問題研究

王曉全

摘 要：隨著自然災害的頻繁、隨機發(fā)生，以及災害發(fā)生后對應急物資運輸?shù)钠惹幸?，鐵路作為大宗貨物的主要運輸方式之一，應在最短的時間內全力配送應急物資。文章主要基于災害應急物流的概念，研究物資配送車輛的調度優(yōu)化，找到車輛調度的優(yōu)化路徑，保證應急物資能在最短的時間和徑路配送。

關鍵詞：應急物流；車輛路徑；調度優(yōu)化

1 應急物流概況及意義

應急物流是指在自然災害、突發(fā)性公共事件等發(fā)生后，需要緊急組織運輸物資、資金等來保障受災地區(qū)的人身和財產安全的一種特殊的物流活動，其目的是最大限度地減少災害中的生命財產損失[1]。因此，國務院建立抗災救災物資儲備體系、設立救災物資儲備倉庫的同時，民政部也增加了一個新的建設方案，即將中央級救災儲備庫由十個增加到二十四個。

在理論方面，目前我國應急物流研究總體上還屬于研究初期，文章的研究有助于解決應急物流中存在的物資需求及配送的問題，對應急物資需求量的預測提供參考。同時，對于應急物流系統(tǒng)和應急物資調度問題的研究，也希望能夠豐富現(xiàn)有的應急物流相關系統(tǒng)內容，能夠對現(xiàn)有應急物流實現(xiàn)方案研究有一定的進展。

文章研究中建立的災害應急物資車輛調度優(yōu)化模型希望能夠起到以下作用：在最短的時間內協(xié)調救災物資儲備倉庫間的調度，將緊急救援物資送達受災地區(qū)，以減少突發(fā)事件發(fā)生后對社會秩序的影響。

2 我國鐵路應急物流研究存在的問題

（1）我國救災物資存儲量不夠。這是我國在突發(fā)性的災害來臨時面對的最大問題，也直接影響了鐵路運輸之前的物資集結進度。特別是我國地域遼闊，災害類型南北方截然不同，使得主要存儲的帳篷、食品、衣被等生活必需品不能在鐵路貨場大量存儲，嚴重制約了鐵路運輸?shù)臏蕚溥^程。

（2）鐵路救災體系不完善。我國的救災體系包括國家和私人捐贈，以及一些社會組織，這些救災物資一般分散存儲在各個城市的不同地點，因此經常會發(fā)生物資供需上的沖突和矛盾，因此需要有一個統(tǒng)一的鐵路救災網絡指揮救災物資的運輸，提高物資集結和運輸?shù)男省?/p>

（3）由于救災信息不暢通、城市發(fā)展水平不均衡等原因，往往造成大中型城市的批量救災物資不能及時運輸，而考慮附近存儲量不高的城市運輸，造成了物資運達后救助范圍小的現(xiàn)象。特別近年來出現(xiàn)的救災初期物資出現(xiàn)短缺，而救災后期可能出現(xiàn)物資過剩的情況，導致了救災物資存在不平衡的問題。

雖然應急物資無法按正常情況來應對供需情況，但是鐵路的直達性好和作業(yè)機械化程度高的特點，能夠在短時間內調度機車車輛，保證物資能夠大批量的一次性配送到位，減少對救援車輛路徑的干擾。

3 鐵路運輸路徑問題的研究

車輛路徑問題（VRP）：通過組織連續(xù)的一個系統(tǒng)里的點，根據(jù)車輛必須滿足一定的約束條件的需求選擇路線，車輛通過這些組織好的點，以達到最終目標[2]。VRP包括兩部分，其一是行車路線的設計，其二是出行時間表的安排。目前有關車輛路徑問題的研究可以表示為：給定一個或多個中心，一個車輛集合和一個顧客集合，車輛和顧客各有自己的屬性，每輛車都有容量，所載的貨物不能超過它的容量[3]。

通常情況下，車輛路徑問題主要的研究影響因素是車輛運輸目的地、車輛分類、目標函數(shù)以及其他的因素。在鐵路應急物資運輸路徑問題的研究過程中，運輸路徑主要受到了現(xiàn)有可供作業(yè)的鐵路站場和裝卸能力的約束的出發(fā)地、目的地選擇性特點，而車輛特性主要是受到車輛數(shù)量、調運時間以及車輛載重約束的影響，從而建立時間最小化的目標函數(shù)。

車輛調度問題典型的模型是VRP模型，其目標函數(shù)是確定完成運輸量所需要的車輛數(shù)以減少調運時間，主要有配送車輛、貨物、物流中心、運輸網絡、約束條件和目標函數(shù)等構成。但是對于應急物資的運輸問題而言，其主要研究的問題是怎樣才能盡快調運車輛將應急物資運輸?shù)綖暮Πl(fā)生地，因此應急物資在運輸過程屬于貨物裝卸混合的裝填，運輸車輛的類型和物資種類都不盡相同。特別的，不同于典型的VRP模型的是，調運車輛不必返回原地，且在運輸過程中要保證運輸?shù)牟婚g斷性，運輸成本不再是考慮的因素。

4 應急物資基于鐵路運輸?shù)能囕v調運優(yōu)化模型研究

在建立模型前，要先設定模型的邊界條件。根據(jù)鐵路運輸和應急物資的特點，在整個運輸網絡中要先確定需要運輸?shù)膽蔽镔Y數(shù)，以尋找能夠滿足需求數(shù)的所有供應點。在運輸過程中，要忽略其他特殊因素的影響，簡化模型的計算維度。

受災點和物資供應點組成無向圖G（S，D），其中S={S1，S2，…，Sn}，S0是物資供應點，S1，S2，….，Sn為N個受災點；D為邊集，dij∈D（Vi，Vj∈V，i≠j）指列車i的行駛速度Vi到Vj的距離。

假設：鐵路運輸列車集為L={L1，L2，…，Ln}；當列車L經過邊（i，j）時XLij=1，否則為0；當列車L配送到受災點Vi救災物資時ZLi=1，否則為0；M為鐵路運輸網絡中能夠提供的運輸應急物資的最大車輛數(shù)，G為列車的最大運載量，Gi為受災點Vi所需要的物資數(shù)量。根據(jù)以上描述建立調運列車數(shù)和車輛滿足0-1整數(shù)約束的目標函數(shù)為：

約束條件為：

5 結束語

應急物資的暢通是減少災后損失的重要保證，因此合理快速的統(tǒng)籌運輸安排有利于災后救助，也是鐵路應急運輸應急物資能力的體現(xiàn)。文章在介紹應急物資概況的基礎上，結合鐵路應急物資和運輸路徑研究存在的問題，建立了應急物資基于鐵路運輸?shù)能囕v調運優(yōu)化模型。應急物資一般是綜合運輸?shù)姆绞?，這種單純的考慮鐵路運輸雖然提供了一種解決方法，但是與實際的運輸情況還有一定的距離，這也是文章需要繼續(xù)研究的方向。

參考文獻

[1]高東椰，劉新華.淺論應急物流[J].中國物流與采購，2003，35（23）：89-93.

[2]杜文.物流運輸與配送管理[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[3]張斌.應急物流配送車輛調度優(yōu)化研究[D].大連海事大學，2007.

[4]Swuey.Living With Risk：A Global Review of Reduction Initiatives（preliminary version）.United Nations ISFDR.Living With Risk，Tyoto，2002.