基于鐵路運輸的應急物資配送問題研究

王曉全

摘 要：隨著自然災害的頻繁、隨機發生，以及災害發生后對應急物資運輸的迫切要求，鐵路作為大宗貨物的主要運輸方式之一，應在最短的時間內全力配送應急物資。文章主要基于災害應急物流的概念，研究物資配送車輛的調度優化，找到車輛調度的優化路徑，保證應急物資能在最短的時間和徑路配送。

關鍵詞：應急物流；車輛路徑；調度優化

1 應急物流概況及意義

應急物流是指在自然災害、突發性公共事件等發生后，需要緊急組織運輸物資、資金等來保障受災地區的人身和財產安全的一種特殊的物流活動，其目的是最大限度地減少災害中的生命財產損失[1]。因此，國務院建立抗災救災物資儲備體系、設立救災物資儲備倉庫的同時，民政部也增加了一個新的建設方案，即將中央級救災儲備庫由十個增加到二十四個。

在理論方面，目前我國應急物流研究總體上還屬于研究初期，文章的研究有助于解決應急物流中存在的物資需求及配送的問題，對應急物資需求量的預測提供參考。同時，對于應急物流系統和應急物資調度問題的研究，也希望能夠豐富現有的應急物流相關系統內容，能夠對現有應急物流實現方案研究有一定的進展。

文章研究中建立的災害應急物資車輛調度優化模型希望能夠起到以下作用：在最短的時間內協調救災物資儲備倉庫間的調度，將緊急救援物資送達受災地區，以減少突發事件發生后對社會秩序的影響。

2 我國鐵路應急物流研究存在的問題

（1）我國救災物資存儲量不夠。這是我國在突發性的災害來臨時面對的最大問題，也直接影響了鐵路運輸之前的物資集結進度。特別是我國地域遼闊，災害類型南北方截然不同，使得主要存儲的帳篷、食品、衣被等生活必需品不能在鐵路貨場大量存儲，嚴重制約了鐵路運輸的準備過程。

（2）鐵路救災體系不完善。我國的救災體系包括國家和私人捐贈，以及一些社會組織，這些救災物資一般分散存儲在各個城市的不同地點，因此經常會發生物資供需上的沖突和矛盾，因此需要有一個統一的鐵路救災網絡指揮救災物資的運輸，提高物資集結和運輸的效率。

（3）由于救災信息不暢通、城市發展水平不均衡等原因，往往造成大中型城市的批量救災物資不能及時運輸，而考慮附近存儲量不高的城市運輸，造成了物資運達后救助范圍小的現象。特別近年來出現的救災初期物資出現短缺，而救災后期可能出現物資過剩的情況，導致了救災物資存在不平衡的問題。

雖然應急物資無法按正常情況來應對供需情況，但是鐵路的直達性好和作業機械化程度高的特點，能夠在短時間內調度機車車輛，保證物資能夠大批量的一次性配送到位，減少對救援車輛路徑的干擾。

3 鐵路運輸路徑問題的研究

車輛路徑問題（VRP）：通過組織連續的一個系統里的點，根據車輛必須滿足一定的約束條件的需求選擇路線，車輛通過這些組織好的點，以達到最終目標[2]。VRP包括兩部分，其一是行車路線的設計，其二是出行時間表的安排。目前有關車輛路徑問題的研究可以表示為：給定一個或多個中心，一個車輛集合和一個顧客集合，車輛和顧客各有自己的屬性，每輛車都有容量，所載的貨物不能超過它的容量[3]。

通常情況下，車輛路徑問題主要的研究影響因素是車輛運輸目的地、車輛分類、目標函數以及其他的因素。在鐵路應急物資運輸路徑問題的研究過程中，運輸路徑主要受到了現有可供作業的鐵路站場和裝卸能力的約束的出發地、目的地選擇性特點，而車輛特性主要是受到車輛數量、調運時間以及車輛載重約束的影響，從而建立時間最小化的目標函數。

車輛調度問題典型的模型是VRP模型，其目標函數是確定完成運輸量所需要的車輛數以減少調運時間，主要有配送車輛、貨物、物流中心、運輸網絡、約束條件和目標函數等構成。但是對于應急物資的運輸問題而言，其主要研究的問題是怎樣才能盡快調運車輛將應急物資運輸到災害發生地，因此應急物資在運輸過程屬于貨物裝卸混合的裝填，運輸車輛的類型和物資種類都不盡相同。特別的，不同于典型的VRP模型的是，調運車輛不必返回原地，且在運輸過程中要保證運輸的不間斷性，運輸成本不再是考慮的因素。

4 應急物資基于鐵路運輸的車輛調運優化模型研究

在建立模型前，要先設定模型的邊界條件。根據鐵路運輸和應急物資的特點，在整個運輸網絡中要先確定需要運輸的應急物資數，以尋找能夠滿足需求數的所有供應點。在運輸過程中，要忽略其他特殊因素的影響，簡化模型的計算維度。

受災點和物資供應點組成無向圖G（S，D），其中S={S1，S2，…，Sn}，S0是物資供應點，S1，S2，….，Sn為N個受災點；D為邊集，dij∈D（Vi，Vj∈V，i≠j）指列車i的行駛速度Vi到Vj的距離。

假設：鐵路運輸列車集為L={L1，L2，…，Ln}；當列車L經過邊（i，j）時XLij=1，否則為0；當列車L配送到受災點Vi救災物資時ZLi=1，否則為0；M為鐵路運輸網絡中能夠提供的運輸應急物資的最大車輛數，G為列車的最大運載量，Gi為受災點Vi所需要的物資數量。根據以上描述建立調運列車數和車輛滿足0-1整數約束的目標函數為：

約束條件為：

5 結束語

應急物資的暢通是減少災后損失的重要保證，因此合理快速的統籌運輸安排有利于災后救助，也是鐵路應急運輸應急物資能力的體現。文章在介紹應急物資概況的基礎上，結合鐵路應急物資和運輸路徑研究存在的問題，建立了應急物資基于鐵路運輸的車輛調運優化模型。應急物資一般是綜合運輸的方式，這種單純的考慮鐵路運輸雖然提供了一種解決方法，但是與實際的運輸情況還有一定的距離，這也是文章需要繼續研究的方向。

參考文獻

[1]高東椰，劉新華.淺論應急物流[J].中國物流與采購，2003，35（23）：89-93.

[2]杜文.物流運輸與配送管理[M].北京：機械工業出版社，2006.

[3]張斌.應急物流配送車輛調度優化研究[D].大連海事大學，2007.

[4]Swuey.Living With Risk：A Global Review of Reduction Initiatives（preliminary version）.United Nations ISFDR.Living With Risk，Tyoto，2002.