危险品物流配送网络及路线优化研究

[摘要]我国危险品物流企业的特点是规模小、运量小、管理水平低，因此单个企业的调度优化（局部优化）难以做到区域内整体优化，本文通过分析国内外危险品物流配送网络及路线优化现状，提出政府监管模式下的危险品物流公共信息平台管理是我国危险品物流管理发展趋势，在优化物流配送网络及路线时考虑负载均衡及动态调度的特点。

[关键词]配送网络；优化；公共信息平台

[中图分类号]F252[文献标识码]A[文章编号]1005-6432（2014）40-0042-02

1概述

随着危险品物流需求的快速增长，我国危险品物流企业数量逐年增多，企业规模逐步扩大，现代物流信息技术如GPSGPRSGIS/RFID及企业危险品运输监管系统均开始得以应用。随着国家对危险化学品物流安全问题的重视，我国危险化学品安全所涉及的各个领域包括危险化学品标准化工作得到了一定的发展。目前我国危险品专用车辆较少，运营企业的规模普遍较小，缺乏规模较大的运输和仓储企业。危险品物流运输企业从业人员素质较低，危险品物流运输调度科学化水平较低，这些因素造成了我国危险品物流事故频发，引起了重大的经济损失和不良的社会影响。目前国内外高度重视危险品的运输调度，政府高度强调安全，一项报告显示危险品物流公共信息平台的建设可做到危险品物流资源信息的共享，最大限度地优化配置危险品物流资源、降低危险品物流成本，提升危险品物流全过程的整体运作水平。当前我国政府正在积极鼓励和参与危险品安全监管信息平台的建设，并将危险品物流公共信息平台建设纳入《物流业调整和振兴实施方案》。危险品物流配送网络及路线优化是危险品物流公共信息平台建设需要解决的关键问题。

2国内外研究现状及分析

国内外学者关于危险品物流配送网络规划、危险品运输车辆调度优化研究进行了一系列的研究。

2.1危险品物流配送网络优化模型研究现状

Erkut 等首先研究了危险品配送单层网络规划，将网络路径限制为树，求解以总的运输风险最小的整数规划问题，并用启发式算法不断添加新的路径以使政府更好地权衡风险企业成本。Kara和Verter第一次将双层规划思想引入危险品物流配送网络规划，根据危害等级将危险品进行分类，并为每一类危险品设计配送网络。学者Erkut分析了政府无管制模式、过度管制模式、松弛管理模式和双层规划模型这四种不同的道路危险品运输网络规划模式的优缺点，并在基于Kara的双层规划模型的基础上，提出了双层规划模型最符合目前危险品道路运输网络优化现状。Lucio 等建立的双层模型不但考虑最小风险，同时也兼顾了风险在子区域内的均衡性，将双层模型通過KKT条件和线性化互补约束转化为单层混合整数线性规划问题，并用启发式算法求解。

我国学者宋杰珍等考虑道路危险货物运输路线选择问题的双重约束特征，兼顾政府监管部门和运输企业双方不同利益偏好，建立一个双层路线规划模型。2010 年，储庆中等分析了危险品道路运输网络设计问题的双层特性，建立了以政府期望的风险最小化为上层目标、运输者期望的成本最小化为下层目标的危险品运输网络双层规划模型。采用遗传算法，以Pydev为平台，运用Python编程以及Trans CAD生成网络，实现了运算和结果可视化；其实例验证结果表明，遗传算法能给出稳定的最优解，而且所得风险符合预期并接近于最低网络风险。

2.2危险品物流配送网络是双层多目标规划问题

危险品物流配送网络优化问题涉及管理部门、运输企业以及路线沿线的普通居民等多个参与方，其中当地政府监管部门和运输企业是两类主要决策体，但它们的决策目标不同：运输企业关注运输距离、运输时间、运输成本等，而当地政府监管部门除重点关注运输影响内的人员风险，还须考虑运输风险在其管辖区域内的均衡分布问题、危险品在地区行业中的供需平衡问题以及其管辖范围内诸多运输企业的实际经济利益兼顾等问题。在实际决策过程中，当地政府监管部门与危险品运输企业的决策相互影响，政府监管部门通过限制某些区域或路段通行危险品运输车辆等方法来规划危险品运输网络，进而干涉危险品运输企业的路线选择；而运输企业则通常考虑经济利润，选择最小运输成本或最小运输时间的路线进行运输，从而影响政府最小运输风险路线的规划。因此，危险品物流配送网络优化问题是一个典型的双层多目标规划问题。

2.3考虑负载均衡及动态调度的公共调度优化研究现状

公共调度模式下的危险品车辆配送路线优化问题有别于传统的单个企业的危险品配送路线优化。公共调度模式下的危险品车辆配送路线优化问题是一典型的基于均衡优化的动态多目标调度问题，其优化参数和约束条件随时空变化而变化。关于动态车辆配送路线优化问题，张娟将人工免疫算法与蚁群算法结合起来，提出基于免疫疫苗的蚁群优化，设计并实现了一种解决动态物流配送路径问题的方法。李锋以易腐货物配送中的时变车辆路径问题为研究对象，提出应用计算机建模的方法建立此类时变车辆路径问题的仿真模型。关于调度的负载均衡问题，一些学者也进行了相关研究，清华大学的但正刚等利用Clarke & Wright算法，结合打包原则和装配路线均衡算法的思想，设计出一种称为HRC 的启发式算法来处理两个目标的车辆路径优化问题：一是最小化总距离，二是均衡各条线路间负载。

3配送网络及路线研究的不足

综上所述，已有的研究成果表明危险品配送网络优化研究的重要性，并将双层规划和启发式算法、智能进化算法的思想引入到危险品配送网络优化研究中，这为科学规划危险品物流配送网络提供了一个很好的思路和途径。但目前针对危险品配送网络优化中，还有很多问题未得到有效解决，这些问题主要是：

（1）现有危险品物流配送网络规划模型大多仅侧重考虑最小化运输风险和运输成本，未考虑区域整体和子区域间的风险均衡分布、危险品在子区域间的供需平衡等问题。此外，现有双层规划模型涉及的目标与约束不够全面，尚无同时考虑区域整体及子区域之间均衡优化、路网通行能力、道路运输风险、且兼顾运输企业的经济效益与危险品供需平衡等问题的优化模型。

（2）公共调度模式下危险品车辆配送路线优化模型的求解算法研究不足。目前研究多目标优化算法大多是针对小规模运输网络，大规模运输网络的路线优化则多采用启发式方法进行人为分解和简化，然后调用如模拟退火算法、遗传算法、禁忌搜索算法、粒子群等进化算法进行求解。而目前尚无统一的分解简化方法和标准，且传统的进化算法在求解效率和准确性等方面仍存在着不足。

4总结及展望

随着对危险品需求的增多，及国家对危险品物流安全的重视，公共调度模式下考虑负载均衡的动态多目标优化算法的研究还须进一步深入展开。目前各级相关的危险品物流行政管理机构基本设有自己的网站，但针对于危险品物流的公共调度平台在国内尚无设立，综合考虑政府和运输企业利益的优化模块开发应用方面更是相对滞后。应进一步研究公共信息平台下的物流管理技术。在运输过程实时优化选线以及选线标准的定量化和标准化处理方面仍需进一步研究。均衡优化在实际危险品物流配送网络规划中是需重点研究的技术，因此有必要研究考虑均衡优化的模型构建方法。

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[作者简介]高红（1986—），女，山东莱芜人，山东现代职业学院，助教，硕士，研究方向：物流管理。