基于铁路运输的应急物资配送问题研究

王晓全

摘 要：随着自然灾害的频繁、随机发生，以及灾害发生后对应急物资运输的迫切要求，铁路作为大宗货物的主要运输方式之一，应在最短的时间内全力配送应急物资。文章主要基于灾害应急物流的概念，研究物资配送车辆的调度优化，找到车辆调度的优化路径，保证应急物资能在最短的时间和径路配送。

关键词：应急物流；车辆路径；调度优化

1 应急物流概况及意义

应急物流是指在自然灾害、突发性公共事件等发生后，需要紧急组织运输物资、资金等来保障受灾地区的人身和财产安全的一种特殊的物流活动，其目的是最大限度地减少灾害中的生命财产损失[1]。因此，国务院建立抗灾救灾物资储备体系、设立救灾物资储备仓库的同时，民政部也增加了一个新的建设方案，即将中央级救灾储备库由十个增加到二十四个。

在理论方面，目前我国应急物流研究总体上还属于研究初期，文章的研究有助于解决应急物流中存在的物资需求及配送的问题，对应急物资需求量的预测提供参考。同时，对于应急物流系统和应急物资调度问题的研究，也希望能够丰富现有的应急物流相关系统内容，能够对现有应急物流实现方案研究有一定的进展。

文章研究中建立的灾害应急物资车辆调度优化模型希望能够起到以下作用：在最短的时间内协调救灾物资储备仓库间的调度，将紧急救援物资送达受灾地区，以减少突发事件发生后对社会秩序的影响。

2 我国铁路应急物流研究存在的问题

（1）我国救灾物资存储量不够。这是我国在突发性的灾害来临时面对的最大问题，也直接影响了铁路运输之前的物资集结进度。特别是我国地域辽阔，灾害类型南北方截然不同，使得主要存储的帐篷、食品、衣被等生活必需品不能在铁路货场大量存储，严重制约了铁路运输的准备过程。

（2）铁路救灾体系不完善。我国的救灾体系包括国家和私人捐赠，以及一些社会组织，这些救灾物资一般分散存储在各个城市的不同地点，因此经常会发生物资供需上的冲突和矛盾，因此需要有一个统一的铁路救灾网络指挥救灾物资的运输，提高物资集结和运输的效率。

（3）由于救灾信息不畅通、城市发展水平不均衡等原因，往往造成大中型城市的批量救灾物资不能及时运输，而考虑附近存储量不高的城市运输，造成了物资运达后救助范围小的现象。特别近年来出现的救灾初期物资出现短缺，而救灾后期可能出现物资过剩的情况，导致了救灾物资存在不平衡的问题。

虽然应急物资无法按正常情况来应对供需情况，但是铁路的直达性好和作业机械化程度高的特点，能够在短时间内调度机车车辆，保证物资能够大批量的一次性配送到位，减少对救援车辆路径的干扰。

3 铁路运输路径问题的研究

车辆路径问题（VRP）：通过组织连续的一个系统里的点，根据车辆必须满足一定的约束条件的需求选择路线，车辆通过这些组织好的点，以达到最终目标[2]。VRP包括两部分，其一是行车路线的设计，其二是出行时间表的安排。目前有关车辆路径问题的研究可以表示为：给定一个或多个中心，一个车辆集合和一个顾客集合，车辆和顾客各有自己的属性，每辆车都有容量，所载的货物不能超过它的容量[3]。

通常情况下，车辆路径问题主要的研究影响因素是车辆运输目的地、车辆分类、目标函数以及其他的因素。在铁路应急物资运输路径问题的研究过程中，运输路径主要受到了现有可供作业的铁路站场和装卸能力的约束的出发地、目的地选择性特点，而车辆特性主要是受到车辆数量、调运时间以及车辆载重约束的影响，从而建立时间最小化的目标函数。

车辆调度问题典型的模型是VRP模型，其目标函数是确定完成运输量所需要的车辆数以减少调运时间，主要有配送车辆、货物、物流中心、运输网络、约束条件和目标函数等构成。但是对于应急物资的运输问题而言，其主要研究的问题是怎样才能尽快调运车辆将应急物资运输到灾害发生地，因此应急物资在运输过程属于货物装卸混合的装填，运输车辆的类型和物资种类都不尽相同。特别的，不同于典型的VRP模型的是，调运车辆不必返回原地，且在运输过程中要保证运输的不间断性，运输成本不再是考虑的因素。

4 应急物资基于铁路运输的车辆调运优化模型研究

在建立模型前，要先设定模型的边界条件。根据铁路运输和应急物资的特点，在整个运输网络中要先确定需要运输的应急物资数，以寻找能够满足需求数的所有供应点。在运输过程中，要忽略其他特殊因素的影响，简化模型的计算维度。

受灾点和物资供应点组成无向图G（S，D），其中S={S1，S2，…，Sn}，S0是物资供应点，S1，S2，….，Sn为N个受灾点；D为边集，dij∈D（Vi，Vj∈V，i≠j）指列车i的行驶速度Vi到Vj的距离。

假设：铁路运输列车集为L={L1，L2，…，Ln}；当列车L经过边（i，j）时XLij=1，否则为0；当列车L配送到受灾点Vi救灾物资时ZLi=1，否则为0；M为铁路运输网络中能够提供的运输应急物资的最大车辆数，G为列车的最大运载量，Gi为受灾点Vi所需要的物资数量。根据以上描述建立调运列车数和车辆满足0-1整数约束的目标函数为：

约束条件为：

5 结束语

应急物资的畅通是减少灾后损失的重要保证，因此合理快速的统筹运输安排有利于灾后救助，也是铁路应急运输应急物资能力的体现。文章在介绍应急物资概况的基础上，结合铁路应急物资和运输路径研究存在的问题，建立了应急物资基于铁路运输的车辆调运优化模型。应急物资一般是综合运输的方式，这种单纯的考虑铁路运输虽然提供了一种解决方法，但是与实际的运输情况还有一定的距离，这也是文章需要继续研究的方向。

参考文献

[1]高东椰，刘新华.浅论应急物流[J].中国物流与采购，2003，35（23）：89-93.

[2]杜文.物流运输与配送管理[M].北京：机械工业出版社，2006.

[3]张斌.应急物流配送车辆调度优化研究[D].大连海事大学，2007.

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