我國的軍用危險物資一般有武器彈藥(包括報廢彈藥)、火箭推進劑、各種油料等3 大類［1］。在運輸的過程中，若發(fā)生爆炸，可引燃周圍可燃物而釀成火災，爆炸氣體形成的空氣沖擊波，可造成對周圍的破壞，嚴重的可摧毀附近的建筑物及設施并造成人員傷亡。

軍用危險品從生產到儲存、使用都需要通過運輸環(huán)節(jié)才能實現其戰(zhàn)斗力，道路運輸網的建設給軍用危險品運輸提供了快捷通道，但由于其具有特殊的理化性質，無論是平時還是戰(zhàn)時，都具有極大安全隱患［2］。若發(fā)生運輸事故，不僅會污染環(huán)境，而且會因未能及時補充作戰(zhàn)物資而影響部隊戰(zhàn)斗力。運輸線路優(yōu)化不僅要節(jié)約成本，最重要是降低風險。因此，針對降低運輸風險的軍用危險品道路路線優(yōu)化研究具有一定的現實意義。

1 危險品運輸風險分析

軍用危險品道路運輸是由人員、運輸工具、公路線路、裝載貨物及周圍不斷變化的環(huán)境等組成的系統(tǒng)，這個系統(tǒng)由于受到各種因素的影響而存在安全風險。為降低危險品道路運輸的風險，有必要進行風險分析。風險分析是指通過辨識軍用危險品運輸過程中的影響因素，估計各種因素可能發(fā)生的概論，計算出在不同運輸條件下的運輸風險，從而作出正確判斷，其目的在于辨識出影響系統(tǒng)安全的最基本因素［3］。通過分析軍用危險品道路運輸系統(tǒng)，其風險影響因素主要有相關人員、軍用危險品、裝卸設施設備、外部環(huán)境等。對軍用危險品運輸的風險分析過程可以看作是公路運輸網、運輸風險源、影響區(qū)域三者交互分析的結果［4］，風險分析的框架如圖1 所示。

圖1 危險品道路運輸風險分析框架

危險品公路運輸存在的危險點表現在運輸網、運輸風險源、影響區(qū)域3 個方面，而通過圖1可以發(fā)現，這三者存在著一定程度上的交叉影響，對風險的影響程度不同，危險品運輸過程中不同的路線有不同的運輸風險。本文選取運輸事故率、影響人員數、環(huán)境風險、運輸時間4 個風險指標，將風險指標作為選線指標，按照權重結合為一個風險值。

2 選線優(yōu)化

2.1 選線風險影響因素

由于危險品公路運輸要考慮的主要問題是減低風險，直接影響到線路優(yōu)化的方向。線路優(yōu)化問題即運輸路線選擇問題，這是個多目標問題;而危險品運輸的目的是使得運輸風險最小，這就是線路優(yōu)化的根本目的，線路優(yōu)化的約束條件則是運輸風險的各種影響因素，線路優(yōu)化要達到這個目的，就要將影響風險的各種因素考慮進去。為了解決這個多目標問題，將風險影響因素轉化為風險值來選擇最佳路徑，同時，依照道路狀況，如道路等級、設計限速、交通量等，以及影響人員、天氣狀況等因素影響運輸過程優(yōu)化選線，而且選線決策中應更多地考慮輸沿線影響人員風險［4］。為此，從減小風險的角度使用運輸事故率、影響人員數、環(huán)境風險、運輸時間4 個選線優(yōu)化指標，并且以最小化運輸事故率和最小化影響人員數為主要優(yōu)化目標來定義風險值。

軍用危險品公路運輸的可行路徑由一系列路段P構成，定義P={1，2，…，n};Pi為第i路段的泄露事故率，事故/a;di為第i路段的路線長度，km;Ci為第i路段風險區(qū)的影響人員總數，人;而對于危險品道路運輸沿線的影響人員可以分為路上影響人員C1、路外影響人員C2、沿線聚集中心人員C3等3 類［5］。由此可以得到如下的選線評價指標，即選線函數。

(1)運輸事故率P:

式中:P為總的運輸事故率;φi為第i路段危險品的運輸事故率;P(R/A)i為第i路段危險品運輸事故中的條件泄露概率;ni為第i路段運輸車輛數。

(2)影響人員數量C:

(3)環(huán)境風險Ε:

式中:ρi為人員出現的概率;Si為第i運輸路段危險品泄露后的影響敏感區(qū)環(huán)境面積［5］。

(4)運輸時間T:

式中Vi為第i路段平均運輸速度。

2.2 選線風險值

設選線評價指標m(1≤m≤4)，表示為一個集合fi={f1，f2，…，fm};l為運輸起點O至終點D間的一條可行路徑，則路徑的選線函數可表示為fk，它由多個目標函數組成，由于評價指標都是越小越優(yōu)，則可表示選線函數為

由于各個選線目標函數的單位不同，為了比較，先求解各個目標屬性的最小評價值，然后標準化選線函數的單位，使其為無量綱的數值［6］?？蓪⒆顑?yōu)線路的評價函數轉化為

式中:fk(l)為路徑第k個選線函數的評價值;f*

k(l)為路徑第k個選線函數的最小評價值。則危險品道路運輸的風險值可以表示為

2.3 選線方法

路段的風險值由各個目標的風險值組成，需結合Dijsktra 最短路算法求解危險品運輸最優(yōu)路徑［7］。該算法求非負賦權圖中起點vs到終點vt的最小風險值路線，具體步驟如下。

(1)對于一個有權重的有向圖G，以V表示所有頂點的集合，每一個圖中的邊都是2 個頂點所形成的有序元素對，(u，v)表示從頂點u到v有路徑相連，每條邊(u，v)賦以一個實數F(u，v)，稱為邊的權，這里權值F(u，v)取為該路段的風險值F。

(2)若有一條從u到v的邊，若是最小權值路徑，則把u到v的邊加在這條路徑后面，得新路徑權值為d(u)+F(u+v)，判斷其是否小于目前已知的d(v)的風險值;若是，則將d(v)用d(u)+F(u+v)取代，如此擴展計算，可得從起點到終點的最小風險值路線及風險值。

(3)算法中保留頂點集合S與Q，已算出的最小風險值d(v)的頂點放在S中，其他頂點放在Q中，開始時S為空，每一步都會有Q中滿足d(u)值最小的點移動到S中來。

(4)最后的結果得到從起點vs到終點vt的一條最小風險路，這條路即是最優(yōu)路線，該路線總的風險值為各路段風險值之和。

3 實例分析

以某道路運輸網為例，該道路拓撲圖如圖2 所示。設從v0-v7運送10 t 的軍用危險品物資，通過調查路段的事故率、影響人員數、環(huán)境風險、運輸時間等基本信息，建立拓撲如圖2 所示。

在給出的危險品道路運輸路網拓撲圖中，一共有8 個頂點、12 條有向路段，各個路段的相關選線函數的取值見表1。

圖2 軍用危險品道路運輸路網拓撲

表1 路段取值數據

將各選線值進行標準化處理后，按照其對運輸風險值的重要程度，在這里主要依據文獻［5］中的權值參考，賦予這幾個指標以權重:35% P+30% C+20% E+15%T，結合Dijkstra 最短路算法求解，得到最小風險值路徑(用虛線表示)，如圖3 所示。

圖3 最小風險路線

按照傳統(tǒng)的運輸方式，為最快速度地運送軍用危險品物質，一般會選擇運輸時間最短的路線lminT為v0-v1-v5-v7，按照本文的綜合風險值最小的最短路算法，綜合風險最小的路徑lminF為v0-v1-v2-v6-v7。對比二者的標準化風險值，lminF(值為2.92)明顯地小于lminT(值為3.85)，運輸風險值減小24.2%。可見，最短運輸距離路線并非最佳路線，傳統(tǒng)的最短運輸時間方法，雖然節(jié)約了運輸時間，但會承擔很大的運輸風險。通過最小風險權值選線方法進行路線優(yōu)化，雖然增加了運輸時間，但極大地減小了運輸事故率、影響人員數等，也就減小了運輸風險，達到了運輸路線優(yōu)化的效果。

4 結 語

針對降低軍用危險品的道路運輸中風險的路線優(yōu)化問題，可以有效地減小運輸事故率、影響人員數等，從而最大程度地降低運輸風險。本文在對運輸風險組成因素進行詳細分析的基礎上，確定了選線指標，采用最短路徑結合的方法尋找最佳的運輸路線。通過實例計算結果，表明此方法可較好地應用于軍用危險品的運輸，能獲得最小風險值的最優(yōu)路線，從而有效平衡各個選線指標，為軍事運輸選線決策部門提供有一定參考價值的決策技術和方法。

［1］ 高殿森，梅全亭，呂楠. 軍用?；镔Y道路運輸環(huán)境風險與防范對策探析［J］.中國儲運，2010(11):107-109.

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［3］ 高進東，馮長根，吳宗之.風險分析的質量評價研究［J］. 中國安全科學學報，2001，11(2):65-66.

［4］ 吳宗之，任常興.危險品道路運輸選線問題分析［J］.安全與環(huán)境學報，2006，6(2):84-88.

［5］ 任常興，吳宗之，李晉. 基于風險分析的危險品道路運輸多目標Pareto 最優(yōu)選線［J］. 中國安全生產科學技術，2008，4(2):9-12.

［6］ 毛華，趙小娜，毛曉亮. 危險品運輸中的最小風險最大流算法［J］.計算機工程，2012，38(9):268-270.

［7］ 高隨祥. 圖論與網絡流理論［M］. 北京:高等教育出版社，2009:13-15.