不确定条件下低碳快捷货运路径优化

刘 娜 张 海 杨 旭

（西安交通工程学院，陕西西安 710000）

1 不确定因素分析

在多式联运模型的实例研究中，数据参数一般是简化的；货运量、运输起止点、运输能力、运输成本等参数均为定值；求解模型的固定参数可视为多式联运全过程的确定性因素。

多式联运过程中产生的不确定因素，最终会反映在运输时间和运输成本时上，严重时还会影响多式联运的运作和组织。现将不确定因素划分为设备因素、线路因素、自然因素和其他因素。

2 模型构建

多式联运路径优化问题是一个多目标优化问题，本文采用多目标优化问题转化为综合成本的单目标优化问题的方式，使目标成本从整体进行优化，将成本降到最小为目标，得到考虑碳排放成本的多式联运路径优化模型。

目标函数：

式中：E——碳排放的总成本（元）；Ci——i节点处的中转成本（元）；C——运输的成本（元）。

3 优化模型求解

（1）选择评价目标。

通过已经建立完成的模型，将运输过程用C表示、节点转运用Ci表示以及碳排放用E表示。三个成本内容作为本文的评价目标。

（2）制定重要度判断标度。

根据目标的重要性将划分为五个等级，从重要程度低到重要程度高一次排列。

重要度判断标度如表1所示。

表1 重要度判断标度

（3）建立相对重要度判断矩阵。

判断分析三者优化目标之间的相对重要度，根据重要度数值对其进行标度，进一步量化判断矩阵，获得其他优化目标之间的重要度。依据多式联运路径优化模型的目标函数，可以对权重判断矩阵进行构造：

式中：a——运输过程；b——节点转运用；c——碳排放；ab——优化目标运输成本相对时间价值成本的重要度；ba——优化时间价值成本相对目标运输成本的重要度。

（4）一致性检验。

构造判断矩阵构造后，需要对矩阵的一致性进行评价，明确判断矩阵是否合理：

式中：λmax——判断矩阵的最大特征值；CR——一致性比率，CR<0.1时，认为可以接收判断矩阵，否则需要对其进行调整；RI——一致性指标，矩阵阶数为3，则RI=0.58。

（5）权重计算。

计算优化目标的权重近似值：

权重近似值与权重系数不同，需要先归一化，优化目标的相应权重系数：

运输成本、中转成本和碳排放成本优化目标相应的权重系数向量为（α，β，γ），其中α，β，γ＞0且α+β+γ=1。

4 算法实例分析

4.1 算例描述

某企业运输的路程起点是O、终点是D，现在选择多式联运的运输方式运输一批货物，总重60 t，货物的运杂费为100 元/（d·t）。节点O企业对运输时间的要求是尽可能缩短到达时间，如果能够完成这个要求，经营者为了保证货物的安全需要对其投入管理费用为1 000 元/（d·t）；相反没有完成要求，经营者为了保证货物的安全需要对其投入管理费用为2 300 元/（d·t）。节点D企业给运输时间限制了范围，即40～72 h。如果货物运输中在节点转运时不发生任何情况，顺利完成转运就能降低成本，企业的目的就是利用多式联运将成本控制在最低且又能准时完成运输目标。

多式联运网络如图1所示。

图1 多式联运网络

4.2 算例求解

计算结果如表2所示。

表2 多式联运全过程的总碳排放量、总运输时间、总成本

企业的最终目标是货物能够顺利达到终点，但此过程需要将投入成本控制在最小范围，选择符合实际的运输方式。

综上，该实例多式联运全过程总成本最低为542 904元，运输时间为36.9 h，运输路线为O—1—D，对应选择的运输方式为铁路—公路，多式联运总碳排放量为11 896 kg。

5 结语

针对运输方式提出绿色出行的原则，在碳税政策的实行下对我国运输方式的各种问题进行研究，分析如何坚持低碳运输，将碳排放量以碳税制度进行成本化，建立了考虑碳排放成本的多式联运路径优化模型。本文通过模型求解的方法为当前运输方式的优化提出了建议，为低碳运输提供借鉴。