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原文传递道路危险货物运输路径多准则优化研究

论文题名：	道路危险货物运输路径多准则优化研究
关键词：	道路交通;危险品运输;路径规划;多准则优化;运输风险
摘要：	随着社会经济的快速发展，越来越多的危险物质被应用于生产制造业及国民生活之中，致使其道路运输量日益增加。危险货物的运输过程与普通货物的运输过程不同之处，在于前者具有潜在的风险特征，一旦发生泄漏、火灾或爆炸等灾害性事故，会给事故点附近居民的生命和财产安全造成严重危害，还可能导致周围生态环境的重大污染。因此，对道路危险货物运输过程中的风险管理非常必要，且既有研究表明，对道路危险货物运输路径优化可有效地降低运输风险。　　由既有文献可知，目前国内外学者对道路危险货物运输路径优化问题的研究仍存在一些不足，如较少地考虑了多种类型危险货物在同一路网内运输时的路径协同优化问题、动态不确定路网内危险货物运输路径的优化问题以及运输网络内运输风险的分散分布问题等。　　因此，本文拟结合道路危险货物运输路径优化问题的特征以及不同决策者的路径优化需求，从理论分析和实际应用角度对该问题进行系统研究，以实现不同决策者在复杂运输环境及不同约束条件下的多准则路径优化，以期为政府部门对危险货物运输过程的管理，以及为运输企业的路径选择则提供决策支持，同时为道路危险货物运输网络分析、运输路径的多准则优化方法以及运输风险分布问题的研究提供理论支撑和技术支持。主要研究内容如下: 　　(1)对道路危险货物运输风险的分析方法和风险度量方法进行了研究。通过分析道路危险货物运输过程中的个体风险、社会风险以及常用的路径风险度量模型，为道路危险货物运输路径多准则优化问题中的最小风险目标函数提供决策属性值，同时为采用分析方法解决道路危险货物运输问题的方案选择提供评价指标。　　(2)对静态路网内的危险货物运输路径多准则优化问题进行了研究。首先对单一类型危险货物进行单次运输时的路径优化问题进行研究，根据不同优化准则建立数学模型，并在传统多维标号修正算法的基础上设计多种剪枝策略来提高算法的求解效率。然后对多种类型危险货物运输路径的组合优化问题进行研究，根据不同类型危险货物的风险特征及路网中的风险约束，设计了一种双向拓扑搜索算法来生成k剩余网络，并利用改进的标号算法在k剩余网络中搜索单一准则下的最优路径。根据决策者的路径选择需求对多条运输路径进行组合优化，给出风险约束下多条路径之间的关键路段调整策略。　　(3)对随机动态路网内的危险货物运输路径多准则优化问题进行了研究。分析危险货物运输网络的动态特征及随机属性，给出各路段随机属性值的计算方法。首先对随机动态路网内单一类型危险货物运输路径的多准则优化问题进行研究，在分段连续时间区间内，利用不同的随机分布函数对各路段上的行程时间以及各路段附近受影响人数的分布曲线进行拟合，计算运输风险和运输时间的属性值，并考虑到达时间窗的约束，建立多准则优化模型。设计两阶段多维标号修正算法对模型求解，提出准则权重和阈值支配方法实现计算效率和求解质量的均衡。基于此，对多类型危险货物运输路径的多准则优化问题进行了研究，分析了不同运输情景下的决策者路径选择需求，并根据各优化准则确定单条运输路径及其运输车辆的出发时间，实现多条运输路径之间的组合优化。　　(4)考虑运输风险的空间分布特征，对多种类型危险货物运输路径的多准则优化问题进行了研究。分析不同类型危险货物在同一路网内运输时的风险分布情况，针对既有路径相异度计算方法中存在的不足，提出适用于表述危险货物运输风险特征的路径相异度计算方法。以累积运输风险最小、路径之间的相异度最大为优化准则建立优化模型，并改进NSGA-Ⅱ对模型求解，实现运输风险空间分布约束下的多路径组合优化。　　(5)对运输风险分布约束下的道路危险货物运输路径双层多准则优化问题进行了研究。分析政府管理部门和运输企业在路径优化过程中的分层决策关系，考虑不同层级决策者的路径优化需求差异，建立道路危险货物运输路径的双层多准则优化模型，设计两阶段求解策略实现上下层模型之间的交互式求解。　　(6)考虑运输路径之间的时间-空间相异特征，对多类型危险货物运输路径的多准则优化问题进行研究。根据不同运输路径之间的风险共同影响区域位置将物理网络转换为对应的时空网络，并基于时空网络构建时空相异的多类型危险货物运输路径多准则优化模型。结合模型特征，首先利用元启发式算法生成多类型危险货物在同一路网内的空间相异路径集合。然后设计贪心搜索算法，计算不同类型危险货物的运输顺序及运输车辆的出发时间，在满足时间相异度约束的前提下，使所有运输任务的最大完工时间最小。　　本论文对道路危险货物运输路径多准则优化问题进行了深入研究，研究结果可为政府管理部门对危险货物运输风险管理策略的制定提供理论支撑，同时为危险货物运输企业的实际路径选择提供决策支持。
作者：	代存杰
专业：	交通运输规划与管理
导师：	李引珍
授予学位：	博士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文