大件货物运输路线选择分析

文/任保宽 林兰刚 杨 栋

运输路线选择对大件运输活动影响很大，我国大部分大件运输企业由于信息化程度较低，相关人员制定运输方案时常常凭借以往经验，导致选择的运输路线缺乏科学性、有效性，且运输安全性无法得到保证，而合理的运输路线能够减少运输时间，降低成本，提升运输服务质量。制定合理路线时要在综合考虑各影响因素、多种运输方式、不同运输节点中转时间费用等情况下，通过建立相应模型，应用数学算法求解模型。在大件运输路径选择系统支持下，通过人机交换输入相关数据选择最佳运输线路，减少路径选择决策过程及运作时间，提高线路选择科学性，最大限度地降低运输成本。

1.国内外研究现状

国外在大件运输领域中利用计算机及GPS、GIS等技术较为成熟，借助计算机运输支持系统，通过人机交互输入相关运输信息，快速、合理地确定运输方式、路线及车辆配置等，制定大件运输不同方案，并在运输中借助GPS定位对车辆实时动态监控。在货物运输线路选择研究方面，M iaou等借助迪克斯特拉算法确定以低运输费用、低事故率为目标的最优运输路径；橡树山国家实验室开发的TRAGIS系统[7]将运输路径图象化，能够直观反映出运输路线选择[1]。

国内在运输路径选择研究中起步较晚。佟璐等在考虑运输成本、时间、服务等因素下，建立了以成本和时间为目标的多式联运优化数学模型，并利用蚁群算法对该模型优化处理。荣晓凤利用遗传算法实现求解大件运输路径决策模型[1]。乔国会通过构建大件可行性运输线路模型及指标评价体系，利用模糊对体系进行评价获得最优线路。罗建采用了层次分析法对模型进行算法设计[3]。杨萍根据路况不同障碍，建立相应障碍模型可行性路线选择计算公式，并进行评价[4]。

表1 部分数学算法及其特点

2.路径选择影响因素

结合大件运输自身特殊性，进行大件运输线路可行性选择时，路径选择影响因素主要体现在以下几方面：

（1）安全性 由于大件设备价格昂贵， 运输成本较高，大件货物运输安全性应予以优先考虑，应充分考虑运输路线对运输安全的影响，且应保证运输过程中的人员安全。

（2）经济性 以尽可能低的运输成本完成运输任务可提高运输公司效益和市场竞争力，运输成本产生的费用主要为运输费、排障费、调车费、设备捆绑、协调咨询费、保险费等各项费用。在保证安全性、时效性等前提下，选择运输路线时应尽可能降低运输费用支出。

（3）技术性 由于大件货物较长、较宽、较高、超重等自身特殊性，使得各种道路障碍严重限制着大件运输车辆，主要障碍包括交通设施、线缆、管廊、立交桥、隧道、桥梁、收费站、路边建筑物、路面自身条件、地方行政管理等[1]。

（4）时效性 不同线路运输时间差别较大，大件运输路线选择需充分考虑工期要求，保证如期完成运输任务。

在保证安全性、时效性前提下，尽可能选择道路运输费用低、运距较短的路线，安全、经济、快捷地完成运输任务[5]。

3.路径选择算法及建模

在大件物流运输领域，借助创建的数学模型，并应用合适的数学算法处理复杂线路选择问题，可对目标（如降低运输费用，缩短运输时间等）有效优化，选择出最优路线。解决物流运输模型常用的数学方法主要有：模糊综合评价法、决策关键线路法、层次分析法、动态规划、灰色系统、人工神经网络、遗传算法等，其中，在解决多节点、多约束线路选择问题时，有效解决此类问题的方法主要有遗传算法、神经网络法、蚁群算法、禁忌搜索法等，可针对不同实际问题及算法，应用合适的算法分析模型，解决问题。部分数学算法及其特点见表1。

在大件运输线路选择建模时，应考虑运输合理性，在多线路选择达到目标期望的最优路线。以下以多城市节点路线选择问题为例[8]，将运输费用最低和运输时间最少作为优化目标，并建立多目标函数优化模型。

将大件货物从出发地运输至目的地，两地间有M个城市网络节点，各城市节点之间运输方式可有N种，当运输方式发生变化时，换装时会产生一定的时间和费用，在综合安全性、可靠性等各因素基础上，决策出使运输总费用达到最低使的最佳运输选择路线。模型以运输消耗总成本最低、总时间最短为目标，假定货物运输成本为Z1，运输时间为Z2，并建立以下数学模型：

运输费用（运输及换装费用）：

运输时间（运输及换装时间）：

图1 公路大件运输线路选择系统模块图

若运输时间超出规定时间，且超出时间产生惩罚成本，该惩罚成本：时，在规定运输时间内无惩罚成本，Z4=0）（1～5）* 其中各变量规定如下：T为运输规定的时间；——货物以u种方式从i城市运到j城市所耗成本；——货物以u运输方式从i城市运输到j城市所耗时间；——货物以u方式从i城市运至j城市的运输方式参数；选择u运输方式时，取1，否则，取0；——货物在i城市由u运输方式转为v运输方式，发生转变取1，否则取0；——货物在城市i从u转为v运输所耗费用；——货物从城市i从u转为v运输所消耗时间。

4.大件运输路线选择系统

大件运输决策系统借助计算机语言进行设计系统平台，并对信息数据库进行访问，分析确定运输决策，辅助决策功能模块系统包括安全性、可靠性、稳定性、通过性等校核。公路大件运输线路选择系统为大件运输决策系统里的一个子系统。该系统主要功能模块有文件、大件货物信息、线路信息、模型选择、算法选择计算、可行性路线及最优路线等模块，见图1。

其中：货物信息模块用于查找、添加大件货物信息等；公路信息模块中可获取部分目标路段、立交桥、桥隧、线缆、收费站等障碍信息；可行性及最优线路模块可产生可行性路线、线路障碍、路线评价及最优路线信息[4]。在运输线路选择系统内通过人机交互界面，输入大件货物运输起讫点信息，调用国家路网数据库、大件货物运输路径数据库、模型数据库、算法数据库等系统子数据库对货物运输的路径进行分析、处理，在运输成本及时间容许范围内，确定多种大件运输可行性线路选择，将可行性线路及其评价、障碍排除方法、最优线路呈现在平台界面上。

5.结束语

大件物流公司进行大件货物运输时往往凭以往经验选择运输路线，运输线路选择缺乏科学性，通过建立模型、选择合理算法运用大件运输选择系统初选可行性路线，进行实际路勘调整并确定最优路线，可大大提高运输效率，降低运输费用，提高公司市场竞争力。本文提出的大件货物运输线路选择系统有待于进一步完善。随着计算机技术、GIS、GPS等信息化发展，大件物流信息化必然成为一种趋势，该领域的技术应用也将会更加成熟、普遍。

[1] 荣晓凤.J公司大件运输路径选择支持系统设计[D].西安：长安大学，2013.6

[2] 乔国会，张东杰，聂钦中等.大件货物公路运输线路选择方法研究[J].物流技术，2010，4（214）

[3] 罗建.公路大件运输线路选择方案及模型研究[J].西华大学学报（自然科学版），2013，32（4）

[4] 杨萍.公路大件运输线路选择研究[D].成都：西华大学，2013.4

[5] 侯栋梁.大件货物运输方案制定研究[D].成都：西南交通大学，2009.6

[6] 李浩.基于遗传算法的大件物流运输方案选择优化研究[D].青岛：中国海洋大学，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）