文/任保寬 林蘭剛 楊 棟
運輸路線選擇對大件運輸活動影響很大,我國大部分大件運輸企業(yè)由于信息化程度較低,相關(guān)人員制定運輸方案時常常憑借以往經(jīng)驗,導(dǎo)致選擇的運輸路線缺乏科學(xué)性、有效性,且運輸安全性無法得到保證,而合理的運輸路線能夠減少運輸時間,降低成本,提升運輸服務(wù)質(zhì)量。制定合理路線時要在綜合考慮各影響因素、多種運輸方式、不同運輸節(jié)點中轉(zhuǎn)時間費用等情況下,通過建立相應(yīng)模型,應(yīng)用數(shù)學(xué)算法求解模型。在大件運輸路徑選擇系統(tǒng)支持下,通過人機交換輸入相關(guān)數(shù)據(jù)選擇最佳運輸線路,減少路徑選擇決策過程及運作時間,提高線路選擇科學(xué)性,最大限度地降低運輸成本。
國外在大件運輸領(lǐng)域中利用計算機及GPS、GIS等技術(shù)較為成熟,借助計算機運輸支持系統(tǒng),通過人機交互輸入相關(guān)運輸信息,快速、合理地確定運輸方式、路線及車輛配置等,制定大件運輸不同方案,并在運輸中借助GPS定位對車輛實時動態(tài)監(jiān)控。在貨物運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輸費用、低事故率為目標的最優(yōu)運輸路徑;橡樹山國家實驗室開發(fā)的TRAGIS系統(tǒng)[7]將運輸路徑圖象化,能夠直觀反映出運輸路線選擇[1]。
國內(nèi)在運輸路徑選擇研究中起步較晚。佟璐等在考慮運輸成本、時間、服務(wù)等因素下,建立了以成本和時間為目標的多式聯(lián)運優(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現(xiàn)求解大件運輸路徑?jīng)Q策模型[1]。喬國會通過構(gòu)建大件可行性運輸線路模型及指標評價體系,利用模糊對體系進行評價獲得最優(yōu)線路。羅建采用了層次分析法對模型進行算法設(shè)計[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算公式,并進行評價[4]。
表1 部分數(shù)學(xué)算法及其特點
結(jié)合大件運輸自身特殊性,進行大件運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, 運輸成本較高,大件貨物運輸安全性應(yīng)予以優(yōu)先考慮,應(yīng)充分考慮運輸路線對運輸安全的影響,且應(yīng)保證運輸過程中的人員安全。
(2)經(jīng)濟性 以盡可能低的運輸成本完成運輸任務(wù)可提高運輸公司效益和市場競爭力,運輸成本產(chǎn)生的費用主要為運輸費、排障費、調(diào)車費、設(shè)備捆綁、協(xié)調(diào)咨詢費、保險費等各項費用。在保證安全性、時效性等前提下,選擇運輸路線時應(yīng)盡可能降低運輸費用支出。
(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重限制著大件運輸車輛,主要障礙包括交通設(shè)施、線纜、管廊、立交橋、隧道、橋梁、收費站、路邊建筑物、路面自身條件、地方行政管理等[1]。
(4)時效性 不同線路運輸時間差別較大,大件運輸路線選擇需充分考慮工期要求,保證如期完成運輸任務(wù)。
在保證安全性、時效性前提下,盡可能選擇道路運輸費用低、運距較短的路線,安全、經(jīng)濟、快捷地完成運輸任務(wù)[5]。
在大件物流運輸領(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(如降低運輸費用,縮短運輸時間等)有效優(yōu)化,選擇出最優(yōu)路線。解決物流運輸模型常用的數(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、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,可針對不同實際問題及算法,應(yīng)用合適的算法分析模型,解決問題。部分數(shù)學(xué)算法及其特點見表1。
在大件運輸線路選擇建模時,應(yīng)考慮運輸合理性,在多線路選擇達到目標期望的最優(yōu)路線。以下以多城市節(jié)點路線選擇問題為例[8],將運輸費用最低和運輸時間最少作為優(yōu)化目標,并建立多目標函數(shù)優(yōu)化模型。
將大件貨物從出發(fā)地運輸至目的地,兩地間有M個城市網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,各城市節(jié)點之間運輸方式可有N種,當(dāng)運輸方式發(fā)生變化時,換裝時會產(chǎn)生一定的時間和費用,在綜合安全性、可靠性等各因素基礎(chǔ)上,決策出使運輸總費用達到最低使的最佳運輸選擇路線。模型以運輸消耗總成本最低、總時間最短為目標,假定貨物運輸成本為Z1,運輸時間為Z2,并建立以下數(shù)學(xué)模型:
運輸費用(運輸及換裝費用):
運輸時間(運輸及換裝時間):
圖1 公路大件運輸線路選擇系統(tǒng)模塊圖
若運輸時間超出規(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為運輸規(guī)定的時間;——貨物以u種方式從i城市運到j(luò)城市所耗成本;——貨物以u運輸方式從i城市運輸?shù)絡(luò)城市所耗時間;——貨物以u方式從i城市運至j城市的運輸方式參數(shù);選擇u運輸方式時,取1,否則,取0;——貨物在i城市由u運輸方式轉(zhuǎn)為v運輸方式,發(fā)生轉(zhuǎn)變?nèi)?,否則取0;——貨物在城市i從u轉(zhuǎn)為v運輸所耗費用;——貨物從城市i從u轉(zhuǎn)為v運輸所消耗時間。
大件運輸決策系統(tǒng)借助計算機語言進行設(shè)計系統(tǒng)平臺,并對信息數(shù)據(jù)庫進行訪問,分析確定運輸決策,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。公路大件運輸線路選擇系統(tǒng)為大件運輸決策系統(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路段、立交橋、橋隧、線纜、收費站等障礙信息;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]。在運輸線路選擇系統(tǒng)內(nèi)通過人機交互界面,輸入大件貨物運輸起訖點信息,調(diào)用國家路網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、大件貨物運輸路徑數(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)庫對貨物運輸?shù)穆窂竭M行分析、處理,在運輸成本及時間容許范圍內(nèi),確定多種大件運輸可行性線路選擇,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。
大件物流公司進行大件貨物運輸時往往憑以往經(jīng)驗選擇運輸路線,運輸線路選擇缺乏科學(xué)性,通過建立模型、選擇合理算法運用大件運輸選擇系統(tǒng)初選可行性路線,進行實際路勘調(diào)整并確定最優(yōu)路線,可大大提高運輸效率,降低運輸費用,提高公司市場競爭力。本文提出的大件貨物運輸線路選擇系統(tǒng)有待于進一步完善。隨著計算機技術(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公司大件運輸路徑選擇支持系統(tǒng)設(shè)計[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.公路大件運輸線路選擇方案及模型研究[J].西華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2013,32(4)
[4] 楊萍.公路大件運輸線路選擇研究[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)