基于運輸情景的多式聯(lián)運路徑規(guī)劃優(yōu)化建模方法研究.pdf

1、國家經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展需要高效的貨物運輸系統(tǒng)予以支撐。隨著我國綜合運輸體系的不斷完善，作為一種先進的運輸組織形式，多式聯(lián)運在運輸實踐中得到了極大的推廣應用，多式聯(lián)運服務(wù)網(wǎng)絡(luò)日趨成熟，運輸?shù)慕?jīng)濟效益和社會效益也得到了顯著提升。多式聯(lián)運服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的高效運行與管理離不開科學合理的運輸規(guī)劃。在多式聯(lián)運服務(wù)網(wǎng)絡(luò)“戰(zhàn)略—戰(zhàn)術(shù)（網(wǎng)絡(luò)設(shè)計）—運營”三層規(guī)劃體系中，運營層面中的路徑優(yōu)化直接面向客戶多樣化的運輸需求，是多式聯(lián)運服務(wù)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟性、時效性和可靠性

2、等性能的直觀體現(xiàn)，因而具有十分重要的研究意義與實踐價值，也是運輸規(guī)劃領(lǐng)域的熱點問題之一。而當前多式聯(lián)運路徑規(guī)劃既有研究在優(yōu)化建模和算法設(shè)計上存在的不足嚴重制約了其為實際問題提供決策支持的可行性。
　　基于此，本文從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，綜合考慮優(yōu)化對象、運輸服務(wù)模式、網(wǎng)絡(luò)能力、商品流完整性、優(yōu)化準則以及求解方法六項問題規(guī)劃特征，從基礎(chǔ)運輸情景建模入手，根據(jù)貨物性質(zhì)（以普通集裝箱為代表的常規(guī)貨物和以危險品為代表的非常規(guī)貨物）對多式聯(lián)運

3、路徑規(guī)化問題進行細分，進一步系統(tǒng)研究了多式聯(lián)運路徑規(guī)劃復雜運輸情景建模及精確求解策略設(shè)計問題。本文的研究工作主要有下幾個方面:
　　(1)在問題規(guī)劃方面，本文綜合分析了多式聯(lián)運路徑規(guī)劃問題的六項規(guī)劃特征。尤其針對“運輸服務(wù)模式設(shè)定”這一特征，本文在分析多式聯(lián)運服務(wù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，重點研究了兩類運輸服務(wù)模式，即以公路運輸服務(wù)為代表的靈活運營的服務(wù)模式和以鐵路運輸服務(wù)為代表基于開行方案的服務(wù)模式，進而歸納、總結(jié)了列車開行方案對多式聯(lián)

4、運路徑規(guī)劃的時空約束，從而將優(yōu)化建模中的運輸服務(wù)模式設(shè)定由單運輸服務(wù)模式擴展到多運輸服務(wù)模式上來，這也是論文的重要創(chuàng)新點之一。
　　(2)在優(yōu)化建模方面，本文首先研究了單商品流、單運輸服務(wù)模式以及單目標優(yōu)化等設(shè)定下的多式聯(lián)運路徑規(guī)劃基礎(chǔ)問題的優(yōu)化建模，構(gòu)建了0-1整數(shù)線性規(guī)劃模型，并將該模型應用于多式聯(lián)運路徑規(guī)劃對供需變動的敏感性分析上，根據(jù)定量計算分析，得到有助于供需雙方規(guī)劃多式聯(lián)運路徑，組織多式聯(lián)運的若干運輸策略。然后，基于基

5、礎(chǔ)運輸情景問題的“點—弧”建模方法，本文以普通集裝箱和危險品兩類最具代表性的貨物品類為研究對象，考慮多商品流/危險品流規(guī)劃、多運輸服務(wù)模式設(shè)定以及模糊列車載運能力設(shè)定，首先以多商品流廣義費用最優(yōu)化為目標，構(gòu)建了復雜運輸情景下普通集裝箱多式聯(lián)運路徑規(guī)劃問題的混合機會約束整數(shù)非線性規(guī)劃模型，繼而采用高斯煙羽模型和箱型模型對多式聯(lián)運服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的社會風險和環(huán)境風險進行了分析與度量，構(gòu)建了環(huán)境風險閾值約束下的危險品多式聯(lián)運路徑規(guī)劃問題的“廣義費用

6、—社會風險”雙目標混合機會約束整數(shù)非線性規(guī)劃模型。
　　(3)在求解方法設(shè)計和案例優(yōu)化分析方面，本文致力于精確求解策略的設(shè)計，也即首先識別非線性規(guī)劃模型中的非線性部分，然后進行線性化轉(zhuǎn)化，得到與之等價的線性規(guī)劃模型，最后采用經(jīng)典的精確求解算法（例如分支定界法）在數(shù)學規(guī)劃軟件（例如LINGO）中進行問題的仿真求解。而針對危險品多式聯(lián)運路徑規(guī)劃雙目標優(yōu)化問題，本文采用集成模型線性化轉(zhuǎn)化與標準化加權(quán)求和法的求解策略進行求解，得到雙目標優(yōu)