危險品道路運(yùn)輸多目標(biāo)路線優(yōu)化研究

李樹民 劉勇杰

摘要：根據(jù)危險品在道路運(yùn)輸過程中具有運(yùn)輸風(fēng)險、運(yùn)輸成本、運(yùn)輸時間的多層屬性，提出在運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中建立考慮三者因素的多目標(biāo)優(yōu)化模型。將運(yùn)輸風(fēng)險劃分為人員風(fēng)險、財產(chǎn)損失、環(huán)境污染損失。從監(jiān)管部門和危險品運(yùn)輸企業(yè)兩者期望出發(fā)，建立運(yùn)輸企業(yè)運(yùn)輸費(fèi)用最小、運(yùn)輸風(fēng)險期望值最小和運(yùn)輸時間最短的多目標(biāo)危險貨物道路運(yùn)輸優(yōu)化模型，用層次分析法確定三項指標(biāo)的權(quán)重，結(jié)合MATLAB軟件，用Dijkstra算法和集成目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)折衷路徑的擴(kuò)展標(biāo)號法對危險品運(yùn)輸多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行求解。最后通過實(shí)例分析驗證模型有效性，為監(jiān)管部門以及危險貨物運(yùn)輸企業(yè)規(guī)劃運(yùn)輸路線提供實(shí)際參考。

關(guān)鍵詞：危險品道路運(yùn)輸;路徑優(yōu)4E;Dijkstra算法;擴(kuò)展標(biāo)號算法

中圖分類號：U116.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各類危險品的道路運(yùn)輸量也將逐年增加。危險物品道路運(yùn)輸路線的選擇與路線周邊的人口、環(huán)境、財產(chǎn)安全息息相關(guān)，因此受到政府監(jiān)管部門的管制，在規(guī)劃路網(wǎng)時，政府部門希望危險品運(yùn)輸在起訖點(diǎn)間總風(fēng)險最小，而運(yùn)輸企業(yè)更多的會考慮降低運(yùn)輸成本與運(yùn)輸時間，所以，找到兩者滿意的均衡路徑來保障運(yùn)輸安全與運(yùn)輸效益成為必要。

近年來，危險品道路運(yùn)輸安全問題受到各國政府及人民群眾的高度關(guān)注，很多專家學(xué)者和科研機(jī)構(gòu)對危險貨物道路運(yùn)輸路網(wǎng)優(yōu)化問題進(jìn)行了廣泛深入研究。Karkazis等人以風(fēng)險和費(fèi)用作為優(yōu)化目標(biāo)，建立多目標(biāo)路徑優(yōu)化模型，用分支定界法進(jìn)行驗證求解。Jassbi等以運(yùn)輸距離、風(fēng)險、事故率、風(fēng)險暴露人數(shù)為目標(biāo)，構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化模型，并采用遺傳算法進(jìn)行了求解。Fahad A1Rukaibi等在運(yùn)用GIS基礎(chǔ)上，引入擴(kuò)散模型和碰撞模型，在不同的事故情景下分析事故的影響區(qū)域和嚴(yán)重程度，通過貨物路由算法（DGRA）確定最佳安全路線。查偉雄等建立危險貨物道路運(yùn)輸阻抗函數(shù)，并根據(jù)阻抗函數(shù)，建立了路徑優(yōu)化雙層規(guī)劃模型，用模擬退火算法對模型進(jìn)行了求解H。宋偉程等考慮時間和季節(jié)情況影響，建立了點(diǎn)危險源評價模型，在估算毒害區(qū)域面積和事故損失的基礎(chǔ)上，用傳統(tǒng)模型結(jié)合最大最小模型進(jìn)行求解。代存杰等根據(jù)路段在路網(wǎng)內(nèi)的地理位置，設(shè)置總風(fēng)險閾值和最小相異度約束，建立了多目標(biāo)優(yōu)化模型，并用遺傳算法進(jìn)行求解。

本文從危險品道路運(yùn)輸?shù)亩嘀貙傩猿霭l(fā)，對道路運(yùn)輸網(wǎng)上各要素進(jìn)行分析，并進(jìn)行量化處理，建立危險品道路運(yùn)輸多目標(biāo)函數(shù)，借助Matlab軟件用Dijkstra算法和集成目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)折衷路徑的擴(kuò)展標(biāo)號法對危險品運(yùn)輸多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行求解。

1問題描述與分析

Stepl先求出和始發(fā)節(jié)點(diǎn)V1相連接的弧的運(yùn)輸成本、運(yùn)輸風(fēng)險、運(yùn)輸時間的最小值。由以上數(shù)據(jù)可得到：與V1連接的最小值是0.220、0.136、0.145。

Step2用Dijkstm算法分別求得運(yùn)輸成本、運(yùn)輸風(fēng)險、運(yùn)輸時間三個目標(biāo)的最短路徑，分別是①-③-⑥-⑧、①-③-⑥-⑤-⑧、①-②-⑤-⑧。

Step3計算上述每條運(yùn)輸目標(biāo)最短路徑的另外兩個目標(biāo)值，形成的三維矩陣如表2所示：

5結(jié)論

（1）本文從運(yùn)輸成本、運(yùn)輸風(fēng)險值、運(yùn)輸時間三個運(yùn)輸目標(biāo)角度對危險品道路運(yùn)輸路徑進(jìn)行優(yōu)化分析，建立了確定環(huán)境下的道路運(yùn)輸多目標(biāo)決策模型，使用模糊折衷規(guī)劃算法進(jìn)行求解，并應(yīng)用實(shí)例來驗證了模型的有效性和可操作性。

（2）本文采用擴(kuò)展標(biāo)號算法求解時不需要產(chǎn)生所有的Pareto最優(yōu)解，只需找到一條決策者期望的Pareto最優(yōu)折衷解，大大減少了工作量。

（3）本文在構(gòu)建多目標(biāo)決策模型時，未考慮時間不確定、風(fēng)險不確定等不確定因素影響，關(guān)于不確定環(huán)境因素下危險品道路運(yùn)輸路徑?jīng)Q策體系和路徑優(yōu)化方法有待進(jìn)一步研究。