危險品多式聯運方案優化的探討

付曉鳳，楊麗萍

(1.西安鐵路職業技術學院 交通運輸系，陜西 西安 710014；2.西安市投資公司 節能評審中心，陜西 西安 710061)

危險品多式聯運方案優化的探討

付曉鳳1，楊麗萍2

(1.西安鐵路職業技術學院 交通運輸系，陜西 西安 710014；2.西安市投資公司 節能評審中心，陜西 西安 710061)

綜合考慮危險品多式聯運過程中的安全性和經濟性，建立基于危險性最小，以及成本、時間最少的聯運方案優化模型，根據運輸方式危險性排序、環境危險性評估、貨物固有的危險特性判斷、危險品多式聯運系統的危險性等確定危險品多式聯運系統危險性，并進行實例驗證，為危險品多式聯運順暢、高效地完成奠定理論基礎。

危險品；多式聯運；方案優化

目前，多式聯運在我國還處于起步階段，關于危險品多式聯運的理論研究還比較欠缺[1]，而關于危險品運輸安全的研究主要偏重于某單一運輸方式的方案優化，如道路危險品運輸費用最少或危險品運輸風險最小的路徑選擇，具有一定的片面性[2]。為此，從多式聯運的角度考慮，綜合考慮各種因素對危險品多式聯運的影響，建立基于危險性最小、成本和時間最少的危險品多式聯運多目標優化方案，為聯運的合理性、順暢性、高效性提供理論依據和應用基礎。

1 危險品多式聯運方案優化模型

事實表明，安全性和經濟性具有一定的關聯性，為確保危險品安全、快速運輸，在技術、管理方面要求較高，安全投入 (即成本) 會相應增加。因此，應將安全性、經濟性結合起來，為貨主提供安全、經濟和快捷的多式聯運服務。

為此，將安全性與經濟性作為整體考慮，建立以危險性最小、成本及時間最少為目標函數的危險品多式聯運方案優化模型[3-4]。由于安全性、成本及時間指標的單位不一致 (即不可通約性)，不能直接比較分析，因而首先應對成本及時間指標無量綱化。

對于指標值越小越好的成本及時間等成本型指標，通常進行無量綱變換[5]的公式為

在無量綱化后，建立危險品多式聯運方案優化模型。模型是由 3 個線性函數合成的目標函數。

式中：R 表示聯運的危險性，需要綜合考慮貨物的特性、聯運管理、環境等因素考慮；C 表示運輸成本，為運輸費用與中轉費用之和；T 為時間成本，包括運輸時間和中轉時間總和；為 0-1 變量，如果從起點 i 到終點 j 采用第 k 種運輸方式為 1，否則為0；k = 1，2，3，4，分別代表公路、鐵路、水路、航空運輸方式；為從城市 i 到城市 j 采用運輸方式 k 時的運輸危險性；為在中轉點 m 由運輸方式 k 轉為 l 時中轉過程的危險性；為城市 i 到城市 j 采用運輸方式 k 時的運費；為 0-1 變量，在點 m 從 k 運輸方式轉換為 l 運輸方式時為 1，否則為 0；為在中轉點 m 運輸方式由 k 轉換為 l 時的中轉費；為從城市 i 到城市 j 采用運輸方式 k 時的運輸時間；為在中轉點 m 運輸方式由 k 轉換為 l 時的中轉時間。

約束方程 ⑷ 表示 2 個城市之間只使用 1 種運輸方式；公式 ⑸ 表示城市內部運輸只有 1 種運輸方式；公式 ⑹ 用來保證內部的一致性，即如果在城市 i 運輸方式由 k 轉換為 l，則從城市 i-1 到城市 i 采用運輸方式 k，從城市 i 到城市 i + 1 采用運輸方式 l，i-1、i 和i + 1 分別表示在運輸路徑上前后 3 個相連的城市。

2 危險品多式聯運系統危險性的確定

為保證多式聯運系統的安全，必須降低危險性。從概率論的角度看，安全性 S = 1-R (危險性)，R 取值在 0～1 之間。確定 R 是危險品聯運方案優化模型的關鍵[6]。對于不同的危險貨物，發生危險的可能性與貨物種類和性質、運輸方式，以及溫度、濕度、地形、線形等外界環境有關[6]，宜分別加以討論。

1.1 凍害發生歷史 秦嶺北麓從上世紀80年代中期開始進行獼猴桃商業化栽培，30多年來，冬季已先后發生大的凍害5次（1991年12月28日，-14.7℃；2002年12月26日，-16.1℃；2009年 11月 15日，-8.1℃；2012年 1月 25日，-14.1℃；2016年1月25日，-14.5℃。每次降溫都伴隨較強降雪，且持續時間較長），給生產造成了巨大損失。有些年份最低氣溫低于-10℃且持續5天以上，部分獼猴桃園也會受凍。個別暖冬年份，溫度持續過高，一旦出現劇烈降溫，獼猴桃也有凍害現象發生。

2.1 運輸方式危險性排序

不同的運輸方式其危險性各不相同，可以通過發生的貨運事故率來判斷。據統計，我國 2008 年各種運輸方式貨運事故率為：鐵路 0.000 04，公路0.001 50，航空 0.000 30，水運 0.001 03[7]，排序依次為公路＞水運＞航空＞鐵路。如果把公路的危險性作為基數 1，則公路 ∶ 水運 ∶ 航空 ∶ 鐵路= 1 ∶ 0.69 ∶ 0.20 ∶ 0.03。因此，如果用危險系數描述各種運輸方式的危險性，可以給出如表 1 所示的各種貨物運輸方式危險性評判標準。

表1 各種貨物運輸方式危險性評判標準

在長距離的多式聯運過程中，只有保證每一段運輸及運輸中轉銜接過程的安全，才能保證整個聯運系統的安全。

2.2 環境危險性評估

危險品多式聯運過程中的環境因素包括自然環境、物流環境。在衡量環境危險性時，還應考慮一旦發生事故，危險品對運輸沿線生態環境、居民的影響程度?？梢愿鶕O測的氣象條件等信息，再結合危險品對環境的敏感程度等情況綜合評判。環境危險性評估標準如表 2 所示。

表2 環境危險性評估標準

2.3 貨物固有的危險特性判斷

危險品的危險性與其分子結構及理化特性有關，危險品一般具有燃燒、爆炸、毒害性、腐蝕性等危害，可以從健康危害性 (包括急性毒性、皮膚腐蝕/刺激、嚴重眼損傷/刺激等)、易燃性、活性反應特性3 個方面分級衡量。

毒、高毒、中等毒、低毒和微毒) 5 級。

（2）易燃性。指引起化學品燃燒的難易程度，分為極易燃、高度易燃、易燃、可燃、不燃 5 級。

（3）活性反應特性。包括熱反應、氧化-還原反應、遇水反應等特性。根據反應時能量釋放的難易、速度和數量，分為極易反應、易反應、較易反應、較穩定、穩定 5 級。

貨物固有的危險特性評判標準如表 3 所示。

表3 貨物固有的危險特性評判標準

如果在某種條件下某貨物同時存在多種危險性，應以其中危險系數最高的危險性作為評判標準。

2.4 危險品多式聯運系統的危險性

危險品多式聯運系統的危險性往往受多種因素的共同作用，因此其綜合危險性 R = α·運輸危險性+ β·貨物危險性 + γ·環境危險性，其中 α，β，γ 分別表示各因素所占的權重系數。由于危險貨物的危險性主要取決于其理化特性，依據某企業安全評價的經驗，α 取24%，β 取 60%，γ 取 16%[8]。由于危險品多式聯運過程參與企業多、運輸時間長，受環境影響較大，極易引發事故，因而綜合考慮后確定 α = 27%，β = 55%，γ = 18%。

綜上所述，危險品多式聯運系統危險性評價標準如表 4 所示。

表4 危險品多式聯運系統危險性評價標準

由于影響多式聯運物流安全的因素很多，無法采取統一的標準來衡量。因此，應由專家或權威人士綜合考慮各種因素之后，結合上述各評判標準，最終確定 R 值。

3 實例分析

現有一批氰化鈉需要從 A 城市運往到 E 城市，在這 2 個城市之間存在著多條運輸路線、多種運輸方式供聯運經營人選擇，如圖 1 所示。各運輸路線的參數及無量綱統一數值如表 5 所示。

圖1 A城市至E城市運輸線路

表5 各運輸路線及相關參數

將表 5 數據分別帶入所創建的方案優化模型進行計算分析。用 lingo 軟件求解得出，最優聯運方案為：A 至 B 城市之間選擇鐵路運輸，由B轉航空運輸至 C 城市，再由 C 轉鐵路運輸到終點城市E，全程運輸及中轉費為 7 383 元，運輸及中轉時間為 12 d，該線路危險性最小，而且費用較少，耗時短。

4 結束語

基于安全性、經濟性綜合考慮的危險品多式聯運方案優化模型與傳統的優化方法相比較具有以下優勢：第一，綜合考慮各聯運目標之間的關聯及相互影響關系，建立了一體化優化模型，在保證危險品多式聯運安全的前提下，以較少的運輸費用和時間，獲得最大的聯運效益，為企業和貨主選擇最優的危險品聯運方案提供了理論基礎和方法；第二，著重考慮安全性對危險品多式聯運的影響，對危險品的安全性從各方面加以定性分析和量化，引入模型綜合分析；第三，優化模型采用無量綱統一的分析法，簡單實用。

[1] 王義晶. 聯合運輸模式及路徑優化研究[D]. 北京：北京交通大學，2014.

[2] 任常興. 基于風險分析的危險品道路運輸路徑優化方法研究[D]. 天津：南開大學，2007.

[3] 王慈光. 系統工程導論[M]. 成都：西南交通大學出版社，2002.

[4] 胡運權. 運籌學基礎及應用[M]. 5 版. 哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2013.

[5] 談慶明. 量綱分析[M]. 合肥：中國科學技術大學出版社，2007.

[6] 顧 磊，沈宮閣，王 坤. 集裝箱海鐵聯運制約因素的實證研究[J]. 鐵道運輸與經濟，2014，36(2)：56-60. GU Lei，SHEN Gong-ge，WANG Kun. Study on Example of Restriction Factors on Container Sea-rail Intermodal Transportation[J]. Railway Transport and Economy，2014，36(2)：56-60.

[7] 黎浩東，何世偉，何 婷. 鐵路開展聯合貨物運輸的產品組合形式研究[J]. 綜合運輸，2009(8)：70-74.

[8] 徐志勝，姜學鵬. 安全系統工程[M]. 北京：機械工業出版社，2012.

（責任編輯 金 穎）

Discussion on Optimizing Program of Dangerous Goods Inter-model Transportation

FU Xiao-feng1, YANG Li-ping2
(1. Traffic and Transportation Department, Xi’an Railway Vocational and Technical Institute, Xi’an 710014, Shaanxi, China; 2. Energy-saving and Evaluation Center, Xi’an Investment Corporation, Xi’an 710061, Shaanxi, China)

Through comprehensively considering the safety and economy in dangerous goods inter-model transportation, the optimization model of linkage program based on least risk, minimum cost and shortest time was established, the system risk of dangerous goods inter-model transportation was determined according to risk ordering of transport modes, evaluation of environment risk, judgement of inherent risk characteristics of goods and the risk of dangerous goods inter-model transport system, and then, the example validation was taken, so as to provide theoretical foundation for smoothly and efficiently completing dangerous goods inter-model transportation.

Dangerous Goods; Inter-model Transportation; Optimization of Program

1004-2024(2016)03-0054-04

U294.8+3；F512.4

A

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2016.03.13

2016-02-03

付曉鳳 (1965—)，女，陜西西安人，博士研究生。楊麗萍 (1984—)，女，陜西西安人，碩士研究生。

陜西省教育廳2014年科學研究項目 (14JK2096)