大件貨物運(yùn)輸路線選擇分析

文/任保寬 林蘭剛 楊 棟

運(yùn)輸路線選擇對大件運(yùn)輸活動影響很大，我國大部分大件運(yùn)輸企業(yè)由于信息化程度較低，相關(guān)人員制定運(yùn)輸方案時常常憑借以往經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致選擇的運(yùn)輸路線缺乏科學(xué)性、有效性，且運(yùn)輸安全性無法得到保證，而合理的運(yùn)輸路線能夠減少運(yùn)輸時間，降低成本，提升運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量。制定合理路線時要在綜合考慮各影響因素、多種運(yùn)輸方式、不同運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)中轉(zhuǎn)時間費(fèi)用等情況下，通過建立相應(yīng)模型，應(yīng)用數(shù)學(xué)算法求解模型。在大件運(yùn)輸路徑選擇系統(tǒng)支持下，通過人機(jī)交換輸入相關(guān)數(shù)據(jù)選擇最佳運(yùn)輸線路，減少路徑選擇決策過程及運(yùn)作時間，提高線路選擇科學(xué)性，最大限度地降低運(yùn)輸成本。

1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國外在大件運(yùn)輸領(lǐng)域中利用計(jì)算機(jī)及GPS、GIS等技術(shù)較為成熟，借助計(jì)算機(jī)運(yùn)輸支持系統(tǒng)，通過人機(jī)交互輸入相關(guān)運(yùn)輸信息，快速、合理地確定運(yùn)輸方式、路線及車輛配置等，制定大件運(yùn)輸不同方案，并在運(yùn)輸中借助GPS定位對車輛實(shí)時動態(tài)監(jiān)控。在貨物運(yùn)輸線路選擇研究方面，M iaou等借助迪克斯特拉算法確定以低運(yùn)輸費(fèi)用、低事故率為目標(biāo)的最優(yōu)運(yùn)輸路徑；橡樹山國家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的TRAGIS系統(tǒng)[7]將運(yùn)輸路徑圖象化，能夠直觀反映出運(yùn)輸路線選擇[1]。

國內(nèi)在運(yùn)輸路徑選擇研究中起步較晚。佟璐等在考慮運(yùn)輸成本、時間、服務(wù)等因素下，建立了以成本和時間為目標(biāo)的多式聯(lián)運(yùn)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并利用蟻群算法對該模型優(yōu)化處理。榮曉鳳利用遺傳算法實(shí)現(xiàn)求解大件運(yùn)輸路徑?jīng)Q策模型[1]。喬國會通過構(gòu)建大件可行性運(yùn)輸線路模型及指標(biāo)評價體系，利用模糊對體系進(jìn)行評價獲得最優(yōu)線路。羅建采用了層次分析法對模型進(jìn)行算法設(shè)計(jì)[3]。楊萍根據(jù)路況不同障礙，建立相應(yīng)障礙模型可行性路線選擇計(jì)算公式，并進(jìn)行評價[4]。

表1 部分?jǐn)?shù)學(xué)算法及其特點(diǎn)

2.路徑選擇影響因素

結(jié)合大件運(yùn)輸自身特殊性，進(jìn)行大件運(yùn)輸線路可行性選擇時，路徑選擇影響因素主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）安全性 由于大件設(shè)備價格昂貴， 運(yùn)輸成本較高，大件貨物運(yùn)輸安全性應(yīng)予以優(yōu)先考慮，應(yīng)充分考慮運(yùn)輸路線對運(yùn)輸安全的影響，且應(yīng)保證運(yùn)輸過程中的人員安全。

（2）經(jīng)濟(jì)性 以盡可能低的運(yùn)輸成本完成運(yùn)輸任務(wù)可提高運(yùn)輸公司效益和市場競爭力，運(yùn)輸成本產(chǎn)生的費(fèi)用主要為運(yùn)輸費(fèi)、排障費(fèi)、調(diào)車費(fèi)、設(shè)備捆綁、協(xié)調(diào)咨詢費(fèi)、保險費(fèi)等各項(xiàng)費(fèi)用。在保證安全性、時效性等前提下，選擇運(yùn)輸路線時應(yīng)盡可能降低運(yùn)輸費(fèi)用支出。

（3）技術(shù)性 由于大件貨物較長、較寬、較高、超重等自身特殊性，使得各種道路障礙嚴(yán)重限制著大件運(yùn)輸車輛，主要障礙包括交通設(shè)施、線纜、管廊、立交橋、隧道、橋梁、收費(fèi)站、路邊建筑物、路面自身?xiàng)l件、地方行政管理等[1]。

（4）時效性 不同線路運(yùn)輸時間差別較大，大件運(yùn)輸路線選擇需充分考慮工期要求，保證如期完成運(yùn)輸任務(wù)。

在保證安全性、時效性前提下，盡可能選擇道路運(yùn)輸費(fèi)用低、運(yùn)距較短的路線，安全、經(jīng)濟(jì)、快捷地完成運(yùn)輸任務(wù)[5]。

3.路徑選擇算法及建模

在大件物流運(yùn)輸領(lǐng)域，借助創(chuàng)建的數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用合適的數(shù)學(xué)算法處理復(fù)雜線路選擇問題，可對目標(biāo)（如降低運(yùn)輸費(fèi)用，縮短運(yùn)輸時間等）有效優(yōu)化，選擇出最優(yōu)路線。解決物流運(yùn)輸模型常用的數(shù)學(xué)方法主要有：模糊綜合評價法、決策關(guān)鍵線路法、層次分析法、動態(tài)規(guī)劃、灰色系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等，其中，在解決多節(jié)點(diǎn)、多約束線路選擇問題時，有效解決此類問題的方法主要有遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、蟻群算法、禁忌搜索法等，可針對不同實(shí)際問題及算法，應(yīng)用合適的算法分析模型，解決問題。部分?jǐn)?shù)學(xué)算法及其特點(diǎn)見表1。

在大件運(yùn)輸線路選擇建模時，應(yīng)考慮運(yùn)輸合理性，在多線路選擇達(dá)到目標(biāo)期望的最優(yōu)路線。以下以多城市節(jié)點(diǎn)路線選擇問題為例[8]，將運(yùn)輸費(fèi)用最低和運(yùn)輸時間最少作為優(yōu)化目標(biāo)，并建立多目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化模型。

將大件貨物從出發(fā)地運(yùn)輸至目的地，兩地間有M個城市網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，各城市節(jié)點(diǎn)之間運(yùn)輸方式可有N種，當(dāng)運(yùn)輸方式發(fā)生變化時，換裝時會產(chǎn)生一定的時間和費(fèi)用，在綜合安全性、可靠性等各因素基礎(chǔ)上，決策出使運(yùn)輸總費(fèi)用達(dá)到最低使的最佳運(yùn)輸選擇路線。模型以運(yùn)輸消耗總成本最低、總時間最短為目標(biāo)，假定貨物運(yùn)輸成本為Z1，運(yùn)輸時間為Z2，并建立以下數(shù)學(xué)模型：

運(yùn)輸費(fèi)用（運(yùn)輸及換裝費(fèi)用）：

運(yùn)輸時間（運(yùn)輸及換裝時間）：

圖1 公路大件運(yùn)輸線路選擇系統(tǒng)模塊圖

若運(yùn)輸時間超出規(guī)定時間，且超出時間產(chǎn)生懲罰成本，該懲罰成本：時，在規(guī)定運(yùn)輸時間內(nèi)無懲罰成本，Z4=0）（1～5）* 其中各變量規(guī)定如下：T為運(yùn)輸規(guī)定的時間；——貨物以u種方式從i城市運(yùn)到j(luò)城市所耗成本；——貨物以u運(yùn)輸方式從i城市運(yùn)輸?shù)絡(luò)城市所耗時間；——貨物以u方式從i城市運(yùn)至j城市的運(yùn)輸方式參數(shù)；選擇u運(yùn)輸方式時，取1，否則，取0；——貨物在i城市由u運(yùn)輸方式轉(zhuǎn)為v運(yùn)輸方式，發(fā)生轉(zhuǎn)變?nèi)?，否則取0；——貨物在城市i從u轉(zhuǎn)為v運(yùn)輸所耗費(fèi)用；——貨物從城市i從u轉(zhuǎn)為v運(yùn)輸所消耗時間。

4.大件運(yùn)輸路線選擇系統(tǒng)

大件運(yùn)輸決策系統(tǒng)借助計(jì)算機(jī)語言進(jìn)行設(shè)計(jì)系統(tǒng)平臺，并對信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問，分析確定運(yùn)輸決策，輔助決策功能模塊系統(tǒng)包括安全性、可靠性、穩(wěn)定性、通過性等校核。公路大件運(yùn)輸線路選擇系統(tǒng)為大件運(yùn)輸決策系統(tǒng)里的一個子系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要功能模塊有文件、大件貨物信息、線路信息、模型選擇、算法選擇計(jì)算、可行性路線及最優(yōu)路線等模塊，見圖1。

其中：貨物信息模塊用于查找、添加大件貨物信息等；公路信息模塊中可獲取部分目標(biāo)路段、立交橋、橋隧、線纜、收費(fèi)站等障礙信息；可行性及最優(yōu)線路模塊可產(chǎn)生可行性路線、線路障礙、路線評價及最優(yōu)路線信息[4]。在運(yùn)輸線路選擇系統(tǒng)內(nèi)通過人機(jī)交互界面，輸入大件貨物運(yùn)輸起訖點(diǎn)信息，調(diào)用國家路網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、大件貨物運(yùn)輸路徑數(shù)據(jù)庫、模型數(shù)據(jù)庫、算法數(shù)據(jù)庫等系統(tǒng)子數(shù)據(jù)庫對貨物運(yùn)輸?shù)穆窂竭M(jìn)行分析、處理，在運(yùn)輸成本及時間容許范圍內(nèi)，確定多種大件運(yùn)輸可行性線路選擇，將可行性線路及其評價、障礙排除方法、最優(yōu)線路呈現(xiàn)在平臺界面上。

5.結(jié)束語

大件物流公司進(jìn)行大件貨物運(yùn)輸時往往憑以往經(jīng)驗(yàn)選擇運(yùn)輸路線，運(yùn)輸線路選擇缺乏科學(xué)性，通過建立模型、選擇合理算法運(yùn)用大件運(yùn)輸選擇系統(tǒng)初選可行性路線，進(jìn)行實(shí)際路勘調(diào)整并確定最優(yōu)路線，可大大提高運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸費(fèi)用，提高公司市場競爭力。本文提出的大件貨物運(yùn)輸線路選擇系統(tǒng)有待于進(jìn)一步完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、GIS、GPS等信息化發(fā)展，大件物流信息化必然成為一種趨勢，該領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用也將會更加成熟、普遍。

[1] 榮曉鳳.J公司大件運(yùn)輸路徑選擇支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].西安：長安大學(xué)，2013.6

[2] 喬國會，張東杰，聶欽中等.大件貨物公路運(yùn)輸線路選擇方法研究[J].物流技術(shù)，2010，4（214）

[3] 羅建.公路大件運(yùn)輸線路選擇方案及模型研究[J].西華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，32（4）

[4] 楊萍.公路大件運(yùn)輸線路選擇研究[D].成都：西華大學(xué)，2013.4

[5] 侯棟梁.大件貨物運(yùn)輸方案制定研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2009.6

[6] 李浩.基于遺傳算法的大件物流運(yùn)輸方案選擇優(yōu)化研究[D].青島：中國海洋大學(xué)，2011，6

[7]ohnson，P.E.Lester，P.B.Transportation Routing Analysis Geographic Information System——TRAGIS.Progress on improving a routing tool[J].1998

[8] Athanasios Ziliaskopoulos，Whitney Wardell..An intermodel optimum path algorithm for multimodel networks w ith dynam ic are travel times and sw itching delays[J].European Journal of Operational Research，2000，125（3）