不確定條件下低碳快捷貨運路徑優化

劉 娜 張 海 楊 旭

（西安交通工程學院，陜西西安 710000）

1 不確定因素分析

在多式聯運模型的實例研究中，數據參數一般是簡化的；貨運量、運輸起止點、運輸能力、運輸成本等參數均為定值；求解模型的固定參數可視為多式聯運全過程的確定性因素。

多式聯運過程中產生的不確定因素，最終會反映在運輸時間和運輸成本時上，嚴重時還會影響多式聯運的運作和組織。現將不確定因素劃分為設備因素、線路因素、自然因素和其他因素。

2 模型構建

多式聯運路徑優化問題是一個多目標優化問題，本文采用多目標優化問題轉化為綜合成本的單目標優化問題的方式，使目標成本從整體進行優化，將成本降到最小為目標，得到考慮碳排放成本的多式聯運路徑優化模型。

目標函數：

式中：E——碳排放的總成本（元）；Ci——i節點處的中轉成本（元）；C——運輸的成本（元）。

3 優化模型求解

（1）選擇評價目標。

通過已經建立完成的模型，將運輸過程用C表示、節點轉運用Ci表示以及碳排放用E表示。三個成本內容作為本文的評價目標。

（2）制定重要度判斷標度。

根據目標的重要性將劃分為五個等級，從重要程度低到重要程度高一次排列。

重要度判斷標度如表1所示。

表1 重要度判斷標度

（3）建立相對重要度判斷矩陣。

判斷分析三者優化目標之間的相對重要度，根據重要度數值對其進行標度，進一步量化判斷矩陣，獲得其他優化目標之間的重要度。依據多式聯運路徑優化模型的目標函數，可以對權重判斷矩陣進行構造：

式中：a——運輸過程；b——節點轉運用；c——碳排放；ab——優化目標運輸成本相對時間價值成本的重要度；ba——優化時間價值成本相對目標運輸成本的重要度。

（4）一致性檢驗。

構造判斷矩陣構造后，需要對矩陣的一致性進行評價，明確判斷矩陣是否合理：

式中：λmax——判斷矩陣的最大特征值；CR——一致性比率，CR<0.1時，認為可以接收判斷矩陣，否則需要對其進行調整；RI——一致性指標，矩陣階數為3，則RI=0.58。

（5）權重計算。

計算優化目標的權重近似值：

權重近似值與權重系數不同，需要先歸一化，優化目標的相應權重系數：

運輸成本、中轉成本和碳排放成本優化目標相應的權重系數向量為（α，β，γ），其中α，β，γ＞0且α+β+γ=1。

4 算法實例分析

4.1 算例描述

某企業運輸的路程起點是O、終點是D，現在選擇多式聯運的運輸方式運輸一批貨物，總重60 t，貨物的運雜費為100 元/（d·t）。節點O企業對運輸時間的要求是盡可能縮短到達時間，如果能夠完成這個要求，經營者為了保證貨物的安全需要對其投入管理費用為1 000 元/（d·t）；相反沒有完成要求，經營者為了保證貨物的安全需要對其投入管理費用為2 300 元/（d·t）。節點D企業給運輸時間限制了范圍，即40～72 h。如果貨物運輸中在節點轉運時不發生任何情況，順利完成轉運就能降低成本，企業的目的就是利用多式聯運將成本控制在最低且又能準時完成運輸目標。

多式聯運網絡如圖1所示。

圖1 多式聯運網絡

4.2 算例求解

計算結果如表2所示。

表2 多式聯運全過程的總碳排放量、總運輸時間、總成本

企業的最終目標是貨物能夠順利達到終點，但此過程需要將投入成本控制在最小范圍，選擇符合實際的運輸方式。

綜上，該實例多式聯運全過程總成本最低為542 904元，運輸時間為36.9 h，運輸路線為O—1—D，對應選擇的運輸方式為鐵路—公路，多式聯運總碳排放量為11 896 kg。

5 結語

針對運輸方式提出綠色出行的原則，在碳稅政策的實行下對我國運輸方式的各種問題進行研究，分析如何堅持低碳運輸，將碳排放量以碳稅制度進行成本化，建立了考慮碳排放成本的多式聯運路徑優化模型。本文通過模型求解的方法為當前運輸方式的優化提出了建議，為低碳運輸提供借鑒。