考慮道路交通管制的危險品運輸路徑問題研究

□ 史丹丹，魏 明

(1.北京中遠勞捷斯物資有限公司，北京 100125；2.南通大學 交通學院，江蘇 南通 226019)

為了安全起見，需要盡量避免危險品運輸經過人群密集的城鎮和人群聚居區。關于危險品運輸的路徑設計，國內外專家已經有了較多的研究分析。麻存瑞等研究提出了不確定環境中危險品運輸路徑魯棒性優化[1]；沈小燕等研究提出了貨物運輸路線優化評價[2];楊信豐等研究提出了多屬性時間依賴網絡的城市危險品運輸路徑優化[3]；馮樹民等建立了規劃層面的危險品運輸路徑優化模型[4]。有上可知，現有研究較少涉及道路交通管制對危險品運輸線路設計的影響，現有研究與實際有一定差距。綜上所述，本文研究一類考慮道路交通管制的危險品運輸路徑最優化模型，根據危險品的特殊性，從所有可訪問道路網絡節點中，確定車輛在規定時間內訪問被允許的網絡節點，從而完成危險品運輸目的。最后，通過一個簡單算例來驗證該模型的正確性。

1 問題描述和數學模型

危險品運輸網絡包括網絡節點和相鄰路段，其中危險品位于部分網絡節點。考慮危險品的特殊性，部分路段在規定交通管制時間范圍內禁止危險品車輛進入運營。根據危險品的空間分布，如何安排車輛從調度中心出發，確定車輛訪問哪些網絡節點以及它們的順序，在規定時間內裝卸危險品，從而將這些危險品運輸至目的地。有上可知，數學模型如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

式(1)追求所有危險品的總運輸時間最少。式(2)-(8)約束條件，其中：式(2)表示每輛車必須訪問一個節點；式(3)確保若車輛訪問危險品則必須途徑其所在節點；式(4)表示若車輛訪問相鄰節點則該節點必須被車輛訪問；式(5)表示每輛車到達相鄰選中節點之間關系；式(6)表示每輛車到達相鄰選中節點之間時間關系；式(7)表示每輛車到達節點的時間滿足交通管制時間；式(8)表示每輛車的載重能力約束。

2 算例分析

某危險品運輸網絡如圖1所示，總共1個調度中心(D)和18個網絡節點(N1-N15)，其中7個危險品(N3、N5、N6、N10、N13-N15)分布在網絡節點上。已知每個危險品的重量為100kg和車輛的載重為500kg，根據交通管制時間，如何確定危險品物流的運輸路徑，追求最短配送時間。

圖1 危險品運輸網絡

利用C#編程實現基于Cplex的求解框架調度平臺，求解調度結果如表1所示，從中可知：①車輛1先后裝卸危險品N10、N13和N3，途徑交通網絡節點N12、N11和N1；車輛2先后裝卸危險品N14、N5、N15和N6，途徑交通網絡節點N3、N2、N6、N7、 N8和N9。②由于道路交通管制，無法追求最短路徑，如：車輛1無法直接途徑N12和N10，車輛2無法直接途徑N6和N4。

表1 最佳調度方案

3 結論分析

針對實際道路交通管控對危險品運輸線路設計的影響，本文建立了一類混合整數線性規劃模型，根據危險品的特殊性，確定車輛在規定時間內訪問被允許的網絡節點，從而完成危險品運輸目的，計算結果符合直觀分析。