危险品多式联运方案优化的探讨

付晓凤，杨丽萍

(1.西安铁路职业技术学院 交通运输系，陕西 西安 710014；2.西安市投资公司 节能评审中心，陕西 西安 710061)

危险品多式联运方案优化的探讨

付晓凤1，杨丽萍2

(1.西安铁路职业技术学院 交通运输系，陕西 西安 710014；2.西安市投资公司 节能评审中心，陕西 西安 710061)

综合考虑危险品多式联运过程中的安全性和经济性，建立基于危险性最小，以及成本、时间最少的联运方案优化模型，根据运输方式危险性排序、环境危险性评估、货物固有的危险特性判断、危险品多式联运系统的危险性等确定危险品多式联运系统危险性，并进行实例验证，为危险品多式联运顺畅、高效地完成奠定理论基础。

危险品；多式联运；方案优化

目前，多式联运在我国还处于起步阶段，关于危险品多式联运的理论研究还比较欠缺[1]，而关于危险品运输安全的研究主要偏重于某单一运输方式的方案优化，如道路危险品运输费用最少或危险品运输风险最小的路径选择，具有一定的片面性[2]。为此，从多式联运的角度考虑，综合考虑各种因素对危险品多式联运的影响，建立基于危险性最小、成本和时间最少的危险品多式联运多目标优化方案，为联运的合理性、顺畅性、高效性提供理论依据和应用基础。

1 危险品多式联运方案优化模型

事实表明，安全性和经济性具有一定的关联性，为确保危险品安全、快速运输，在技术、管理方面要求较高，安全投入 (即成本) 会相应增加。因此，应将安全性、经济性结合起来，为货主提供安全、经济和快捷的多式联运服务。

为此，将安全性与经济性作为整体考虑，建立以危险性最小、成本及时间最少为目标函数的危险品多式联运方案优化模型[3-4]。由于安全性、成本及时间指标的单位不一致 (即不可通约性)，不能直接比较分析，因而首先应对成本及时间指标无量纲化。

对于指标值越小越好的成本及时间等成本型指标，通常进行无量纲变换[5]的公式为

在无量纲化后，建立危险品多式联运方案优化模型。模型是由 3 个线性函数合成的目标函数。

式中：R 表示联运的危险性，需要综合考虑货物的特性、联运管理、环境等因素考虑；C 表示运输成本，为运输费用与中转费用之和；T 为时间成本，包括运输时间和中转时间总和；为 0-1 变量，如果从起点 i 到终点 j 采用第 k 种运输方式为 1，否则为0；k = 1，2，3，4，分别代表公路、铁路、水路、航空运输方式；为从城市 i 到城市 j 采用运输方式 k 时的运输危险性；为在中转点 m 由运输方式 k 转为 l 时中转过程的危险性；为城市 i 到城市 j 采用运输方式 k 时的运费；为 0-1 变量，在点 m 从 k 运输方式转换为 l 运输方式时为 1，否则为 0；为在中转点 m 运输方式由 k 转换为 l 时的中转费；为从城市 i 到城市 j 采用运输方式 k 时的运输时间；为在中转点 m 运输方式由 k 转换为 l 时的中转时间。

约束方程 ⑷ 表示 2 个城市之间只使用 1 种运输方式；公式 ⑸ 表示城市内部运输只有 1 种运输方式；公式 ⑹ 用来保证内部的一致性，即如果在城市 i 运输方式由 k 转换为 l，则从城市 i-1 到城市 i 采用运输方式 k，从城市 i 到城市 i + 1 采用运输方式 l，i-1、i 和i + 1 分别表示在运输路径上前后 3 个相连的城市。

2 危险品多式联运系统危险性的确定

为保证多式联运系统的安全，必须降低危险性。从概率论的角度看，安全性 S = 1-R (危险性)，R 取值在 0～1 之间。确定 R 是危险品联运方案优化模型的关键[6]。对于不同的危险货物，发生危险的可能性与货物种类和性质、运输方式，以及温度、湿度、地形、线形等外界环境有关[6]，宜分别加以讨论。

1.1 冻害发生历史 秦岭北麓从上世纪80年代中期开始进行猕猴桃商业化栽培，30多年来，冬季已先后发生大的冻害5次（1991年12月28日，-14.7℃；2002年12月26日，-16.1℃；2009年 11月 15日，-8.1℃；2012年 1月 25日，-14.1℃；2016年1月25日，-14.5℃。每次降温都伴随较强降雪，且持续时间较长），给生产造成了巨大损失。有些年份最低气温低于-10℃且持续5天以上，部分猕猴桃园也会受冻。个别暖冬年份，温度持续过高，一旦出现剧烈降温，猕猴桃也有冻害现象发生。

2.1 运输方式危险性排序

不同的运输方式其危险性各不相同，可以通过发生的货运事故率来判断。据统计，我国 2008 年各种运输方式货运事故率为：铁路 0.000 04，公路0.001 50，航空 0.000 30，水运 0.001 03[7]，排序依次为公路＞水运＞航空＞铁路。如果把公路的危险性作为基数 1，则公路 ∶ 水运 ∶ 航空 ∶ 铁路= 1 ∶ 0.69 ∶ 0.20 ∶ 0.03。因此，如果用危险系数描述各种运输方式的危险性，可以给出如表 1 所示的各种货物运输方式危险性评判标准。

表1 各种货物运输方式危险性评判标准

在长距离的多式联运过程中，只有保证每一段运输及运输中转衔接过程的安全，才能保证整个联运系统的安全。

2.2 环境危险性评估

危险品多式联运过程中的环境因素包括自然环境、物流环境。在衡量环境危险性时，还应考虑一旦发生事故，危险品对运输沿线生态环境、居民的影响程度。可以根据监测的气象条件等信息，再结合危险品对环境的敏感程度等情况综合评判。环境危险性评估标准如表 2 所示。

表2 环境危险性评估标准

2.3 货物固有的危险特性判断

危险品的危险性与其分子结构及理化特性有关，危险品一般具有燃烧、爆炸、毒害性、腐蚀性等危害，可以从健康危害性 (包括急性毒性、皮肤腐蚀/刺激、严重眼损伤/刺激等)、易燃性、活性反应特性3 个方面分级衡量。

毒、高毒、中等毒、低毒和微毒) 5 级。

（2）易燃性。指引起化学品燃烧的难易程度，分为极易燃、高度易燃、易燃、可燃、不燃 5 级。

（3）活性反应特性。包括热反应、氧化-还原反应、遇水反应等特性。根据反应时能量释放的难易、速度和数量，分为极易反应、易反应、较易反应、较稳定、稳定 5 级。

货物固有的危险特性评判标准如表 3 所示。

表3 货物固有的危险特性评判标准

如果在某种条件下某货物同时存在多种危险性，应以其中危险系数最高的危险性作为评判标准。

2.4 危险品多式联运系统的危险性

危险品多式联运系统的危险性往往受多种因素的共同作用，因此其综合危险性 R = α·运输危险性+ β·货物危险性 + γ·环境危险性，其中 α，β，γ 分别表示各因素所占的权重系数。由于危险货物的危险性主要取决于其理化特性，依据某企业安全评价的经验，α 取24%，β 取 60%，γ 取 16%[8]。由于危险品多式联运过程参与企业多、运输时间长，受环境影响较大，极易引发事故，因而综合考虑后确定 α = 27%，β = 55%，γ = 18%。

综上所述，危险品多式联运系统危险性评价标准如表 4 所示。

表4 危险品多式联运系统危险性评价标准

由于影响多式联运物流安全的因素很多，无法采取统一的标准来衡量。因此，应由专家或权威人士综合考虑各种因素之后，结合上述各评判标准，最终确定 R 值。

3 实例分析

现有一批氰化钠需要从 A 城市运往到 E 城市，在这 2 个城市之间存在着多条运输路线、多种运输方式供联运经营人选择，如图 1 所示。各运输路线的参数及无量纲统一数值如表 5 所示。

图1 A城市至E城市运输线路

表5 各运输路线及相关参数

将表 5 数据分别带入所创建的方案优化模型进行计算分析。用 lingo 软件求解得出，最优联运方案为：A 至 B 城市之间选择铁路运输，由B转航空运输至 C 城市，再由 C 转铁路运输到终点城市E，全程运输及中转费为 7 383 元，运输及中转时间为 12 d，该线路危险性最小，而且费用较少，耗时短。

4 结束语

基于安全性、经济性综合考虑的危险品多式联运方案优化模型与传统的优化方法相比较具有以下优势：第一，综合考虑各联运目标之间的关联及相互影响关系，建立了一体化优化模型，在保证危险品多式联运安全的前提下，以较少的运输费用和时间，获得最大的联运效益，为企业和货主选择最优的危险品联运方案提供了理论基础和方法；第二，着重考虑安全性对危险品多式联运的影响，对危险品的安全性从各方面加以定性分析和量化，引入模型综合分析；第三，优化模型采用无量纲统一的分析法，简单实用。

[1] 王义晶. 联合运输模式及路径优化研究[D]. 北京：北京交通大学，2014.

[2] 任常兴. 基于风险分析的危险品道路运输路径优化方法研究[D]. 天津：南开大学，2007.

[3] 王慈光. 系统工程导论[M]. 成都：西南交通大学出版社，2002.

[4] 胡运权. 运筹学基础及应用[M]. 5 版. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2013.

[5] 谈庆明. 量纲分析[M]. 合肥：中国科学技术大学出版社，2007.

[6] 顾 磊，沈宫阁，王 坤. 集装箱海铁联运制约因素的实证研究[J]. 铁道运输与经济，2014，36(2)：56-60. GU Lei，SHEN Gong-ge，WANG Kun. Study on Example of Restriction Factors on Container Sea-rail Intermodal Transportation[J]. Railway Transport and Economy，2014，36(2)：56-60.

[7] 黎浩东，何世伟，何 婷. 铁路开展联合货物运输的产品组合形式研究[J]. 综合运输，2009(8)：70-74.

[8] 徐志胜，姜学鹏. 安全系统工程[M]. 北京：机械工业出版社，2012.

（责任编辑 金 颖）

Discussion on Optimizing Program of Dangerous Goods Inter-model Transportation

FU Xiao-feng1, YANG Li-ping2
(1. Traffic and Transportation Department, Xi’an Railway Vocational and Technical Institute, Xi’an 710014, Shaanxi, China; 2. Energy-saving and Evaluation Center, Xi’an Investment Corporation, Xi’an 710061, Shaanxi, China)

Through comprehensively considering the safety and economy in dangerous goods inter-model transportation, the optimization model of linkage program based on least risk, minimum cost and shortest time was established, the system risk of dangerous goods inter-model transportation was determined according to risk ordering of transport modes, evaluation of environment risk, judgement of inherent risk characteristics of goods and the risk of dangerous goods inter-model transport system, and then, the example validation was taken, so as to provide theoretical foundation for smoothly and efficiently completing dangerous goods inter-model transportation.

Dangerous Goods; Inter-model Transportation; Optimization of Program

1004-2024(2016)03-0054-04

U294.8+3；F512.4

A

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2016.03.13

2016-02-03

付晓凤 (1965—)，女，陕西西安人，博士研究生。杨丽萍 (1984—)，女，陕西西安人，硕士研究生。

陕西省教育厅2014年科学研究项目 (14JK2096)