運(yùn)輸組織模式組合優(yōu)化模型方案構(gòu)建分析綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u20118運(yùn)輸組織模式組合優(yōu)化模型方案構(gòu)建分析綜述 133981.1模型構(gòu)建 1246001.1.1模型假設(shè) 1218091.1.2定義參數(shù) 178521.1.3構(gòu)建目標(biāo)函數(shù) 2132051.1.4約束條件 276111.1.5高鐵快運(yùn)組合模型 3117351.2案列分析 4302811.2.1節(jié)點(diǎn)選擇 4177491.2.2數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 5263651.2.3參數(shù)取值 6322061.2.4模型求解 71.1模型構(gòu)建高鐵快運(yùn)運(yùn)輸組織模式組合優(yōu)化研究的是面對(duì)高速發(fā)展的快運(yùn)市場(chǎng)，怎樣將四種高鐵快運(yùn)貨物運(yùn)輸模式組合起來，完成貨運(yùn)需求，科學(xué)的制定列車的開行方案。1.1.1模型假設(shè)（1）假設(shè)線路還有剩余的運(yùn)能，可以滿足各種運(yùn)輸模式下列車的運(yùn)行（2）假設(shè)高速鐵路車站可以進(jìn)行貨物作業(yè)，對(duì)車站中作業(yè)環(huán)節(jié)不進(jìn)行討論（3）對(duì)列車的空車回送不進(jìn)行分析，不對(duì)列車間的相互開行和沿線車站進(jìn)行分析，只考慮確定的站點(diǎn)。（4）對(duì)運(yùn)行線上其他列車的影響和列車運(yùn)行圖的鋪畫方式暫時(shí)不作考慮。（5）對(duì)于成本方面只考慮運(yùn)輸費(fèi)用和作業(yè)成本，對(duì)其他消費(fèi)暫時(shí)不做分析。1.1.2定義參數(shù)模型中參數(shù)所代表的意義如下表1.1所示。表1.1模型參數(shù)表z運(yùn)輸營(yíng)業(yè)者的收益Q節(jié)點(diǎn)m,n之間貨物的運(yùn)輸量d節(jié)點(diǎn)m,n之間的距離α第y中運(yùn)輸方式的價(jià)格γ節(jié)點(diǎn)m,n之間y類列車開行的數(shù)量βy類運(yùn)輸模式下的成本Z托運(yùn)人支出費(fèi)用E貨物單位時(shí)間價(jià)錢v列車運(yùn)行速度t貨物運(yùn)輸作業(yè)時(shí)間N節(jié)點(diǎn)m,n之間線路能力xy類運(yùn)輸模式列車運(yùn)輸?shù)妮d重量Cy類列車的最大載重量z運(yùn)輸營(yíng)業(yè)者的收益1.1.3構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)（1）運(yùn)輸營(yíng)業(yè)者的收益最高在貨物運(yùn)輸過程中對(duì)于運(yùn)輸部門而言，要保證通它的收益最高。運(yùn)輸營(yíng)業(yè)者的收益等于運(yùn)輸?shù)氖杖霚p去運(yùn)輸?shù)某杀荆\(yùn)輸?shù)某杀局饕ㄟ\(yùn)行工具的使用成本和貨物裝卸作業(yè)成本，所以目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式為：max(2)貨物托運(yùn)人的支出最小。在鐵路運(yùn)輸中托運(yùn)人花費(fèi)的總費(fèi)用包括在交付貨物時(shí)支付的費(fèi)用和在運(yùn)輸過程中消耗的時(shí)間價(jià)值費(fèi)用。所消耗的時(shí)間主要包括列車的運(yùn)行時(shí)間和裝卸作業(yè)過程中的等待時(shí)間。min1.1.4約束條件（1）運(yùn)行線路能力約束我國(guó)高速鐵路主要是為了旅客的運(yùn)輸而修建的，因此高速鐵路對(duì)貨物的運(yùn)輸受旅客運(yùn)輸和線路條件的約束，不能超出線路的運(yùn)輸能力。y(m,n=1,2,3,4,…;y=1,2,3,4)(2)取值唯一性限制經(jīng)過前面的分析我們知道，高鐵確認(rèn)車每天只在凌晨開行一輛用來檢測(cè)線路，所以γ(m,n=1,2,3,4,…)(3)滿足貨物運(yùn)輸量在進(jìn)行高鐵快運(yùn)時(shí)，通過4種方式的運(yùn)輸組合開行要滿足貨物運(yùn)輸?shù)男枨?，將貨物運(yùn)輸?shù)侥康牡兀虼藋=14γ(m,n=1,2,3,4,…；y=1,2,3,4)(4)貨物運(yùn)輸載重量限制在用高鐵進(jìn)行貨物運(yùn)輸時(shí)，運(yùn)輸?shù)呢浳锪坎荒艹^列車的載重量，所以x(C=20,6,17,120；y=1,2,3,4)(5)運(yùn)輸組織方式的約束對(duì)于開行高鐵貨運(yùn)專列它的貨物運(yùn)輸量要大于動(dòng)車組加掛車輛，動(dòng)車組加掛車輛要大于客貨共同運(yùn)輸，否則其他運(yùn)輸模式下的列車開行的意義不大，因此X(m,n=1,2,3,4,…)1.1.5高鐵快運(yùn)組合模型通過上述分析，構(gòu)建出高鐵快運(yùn)組合模型如下所示：&max(m,n=1,2,3,4…；y=1,2,3,4)S.t:y1.2案列分析1.2.1節(jié)點(diǎn)選擇由第二章的分析我們知道，快運(yùn)行業(yè)主要在東部發(fā)達(dá)地區(qū)試行。因此，我們選擇京廣線作為我們研究組合開行模式的案例，京廣客運(yùn)專線是“八縱八橫”鐵路網(wǎng)中不可缺少的“一縱”，是世界上最長(zhǎng)的運(yùn)營(yíng)線路。它的計(jì)劃時(shí)速為350千米/小時(shí)，目前已經(jīng)降到300千米/小時(shí)。2020年我國(guó)前快遞業(yè)務(wù)量前17名的城市排名如下表1.2所示表1.2快遞業(yè)務(wù)量城市排名表排名城市快遞業(yè)務(wù)量（萬件）1金華（義務(wù)）市901081.62廣州市761578.13深圳市537243.14上海市336330.75杭州市300081.06北京市238221.37揭陽市234698.18東莞市211687.39蘇州市210197.910泉州市171757.711成都市143222.912汕頭市142129.213溫州市135937.014寧波市115163.415石家莊市113498.216鄭州市110046.517武漢市109899.2注：以上數(shù)據(jù)來自中國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局官方網(wǎng)站[29]經(jīng)過我們查閱資料發(fā)現(xiàn)，京廣客運(yùn)專線沿途大約有37個(gè)車站，下圖1.2是它的鐵路線路網(wǎng)絡(luò)圖。圖1.2京廣線路網(wǎng)絡(luò)圖通過對(duì)他們的快遞業(yè)務(wù)量和經(jīng)過的城市研究，我們可以將北京，鄭州，武漢，廣州作為我們研究的節(jié)點(diǎn)城市。1.2.2數(shù)據(jù)準(zhǔn)備(1)查閱相關(guān)的資料，查出節(jié)點(diǎn)城市之間的距離OD表，如表1.3所示。表1.3京廣節(jié)點(diǎn)城市距離表(單位：km)距離北京鄭州武漢廣州北京068912312256鄭州68905291599武漢123152901070廣州2256159910700(2)在計(jì)算列車的開行數(shù)量時(shí)，我們知道當(dāng)日的貨運(yùn)量，通過查閱相關(guān)的資料，查出各個(gè)2020年城市每天大約的貨運(yùn)量。如表1.4所示。表1.42020年城市快遞OD量表(t/d)城市北京鄭州武漢廣州北京045.5851.77110.31鄭州39.24021.3229.52武漢57.3935.61028.76廣州35.6176.8769.0001.2.3參數(shù)取值對(duì)于y的取值1、2、3、4所代表的運(yùn)輸組織模式分別是高鐵確認(rèn)車，客貨共同運(yùn)輸，動(dòng)車組加掛車輛，高鐵貨運(yùn)專列。其中的各個(gè)參數(shù)的取值如下所示：(1)高鐵確認(rèn)車的運(yùn)量根據(jù)第二章的計(jì)算得到他的取值為20t，通過查閱大量的文獻(xiàn)得出高鐵確認(rèn)車的使用成本為1.5元/噸.千米。因?yàn)楦哞F確認(rèn)車只有在檢查線路時(shí)才開行一列，所以他的開行等待時(shí)間12h，其他的作業(yè)時(shí)間如裝卸、分揀等設(shè)為1.5h，列車的運(yùn)行速度為200km/h。它的運(yùn)輸定價(jià)為2.85元/噸公里。(2)對(duì)于客貨共同運(yùn)輸而言，通過前面的分析得到它的載重量為6t。查閱相關(guān)的資料得到它的運(yùn)輸成本為0.115元噸/公里。它的開行等待時(shí)間為1小時(shí)，作業(yè)時(shí)間為1.1小時(shí)，列車運(yùn)行速度為250km/h。運(yùn)輸定價(jià)為2.14元/噸公里。如果此運(yùn)輸模式下列車開行過多會(huì)增加停站時(shí)間，影響旅客運(yùn)輸，所以此模式下每天最多開7輛。(3)在進(jìn)行動(dòng)車組加掛車輛的運(yùn)輸模式載重量為17t,運(yùn)輸成本為1.25元噸/公里。該運(yùn)輸模式的等待時(shí)間為3h，作業(yè)時(shí)間為1.8h，運(yùn)行速度為200km/h。運(yùn)輸定價(jià)為2.4元/噸公里。如果旅客過多就不能就掛車輛運(yùn)輸貨物，因此開車開行數(shù)量限制在2輛。(4)用高鐵貨運(yùn)專列運(yùn)輸貨物時(shí)，他最多載重120t,運(yùn)輸成本為2.02元噸/公里，等待時(shí)間為1.2小時(shí)，作業(yè)時(shí)間為2h，運(yùn)行速度為200km/h。運(yùn)輸定價(jià)為2.5元/噸公里。最終要求解當(dāng)天每種運(yùn)輸模式下列車的開行數(shù)量，因此將運(yùn)輸成本的單位化為元/列公里。如下表1.5所示.表1.5各運(yùn)輸模式的運(yùn)輸成本(元/列公里)運(yùn)輸組織模式高鐵確認(rèn)車客貨共同運(yùn)輸動(dòng)車組加掛車輛高鐵貨運(yùn)專列運(yùn)輸成本300.6921.25242.4（5）因?yàn)槟繕?biāo)函數(shù)為多目標(biāo)線性函數(shù)，因此我們采用目標(biāo)函數(shù)加權(quán)的方法，化為一個(gè)目標(biāo)函數(shù)。通過查閱資料[30]，給Z1的系數(shù)為0.6，Z1.2.4模型求解本文所建立的模型是線性規(guī)劃模型，因此在計(jì)算各個(gè)運(yùn)輸組織模式列車的開行數(shù)量時(shí)，用lingo軟件進(jìn)行優(yōu)化求解。根據(jù)第三章的分析我們已知，高鐵確認(rèn)車每天只開行一列，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，假定這趟列車是由北京南開往廣州南的。將相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)、約束條件和參數(shù)代入求解得到的結(jié)果如圖5.3所示。圖5.3求解結(jié)果界面通過上面的求解結(jié)果見面我們可以得知目標(biāo)函數(shù)的結(jié)果是4367327元，圖5.2中左側(cè)從上往下依次所顯示的是高鐵確認(rèn)車、客貨共同運(yùn)輸、動(dòng)車組加掛車輛、高鐵貨運(yùn)專列四種運(yùn)輸模式在北京，鄭州，武漢，廣州四個(gè)城市間所開行的列車數(shù)量。因?yàn)榍懊娴南拗瓶拓浌餐\(yùn)輸列車的數(shù)量都小于7輛，動(dòng)車組加掛車輛都小于2輛。高鐵快運(yùn)運(yùn)輸模式組合開行的結(jié)果見表1.6所示。表1.6高鐵快運(yùn)運(yùn)輸組織模式組合優(yōu)化結(jié)果表城市運(yùn)輸組織模式北京鄭州武漢廣州y=10111北京y=20777y=30012y=40001y=10011鄭州y=27045y=30000y=40000y=10001武漢y=27605y=31000y=40000y=10000廣州y=26770y=30220y=40100在表1.5中，y=1表示高鐵確認(rèn)車模式，y=2表示客貨共同運(yùn)輸模式，y=3表示動(dòng)車組加掛車輛，y=4表示高鐵貨運(yùn)專列。=1\*GB2⑴從表1.5中我們可以看出首先每天開行一趟北京到廣州的高鐵確認(rèn)車，因?yàn)槭怯脕頇z查線路安全，所以沒有必要在開行廣州到上海的。=2\*GB2⑵根據(jù)表1.5中，首先在客貨共同運(yùn)輸模式下運(yùn)輸貨物，其中北京到鄭州、武漢、廣州各開行7列。鄭州到北京、武漢、廣州分別開行7列、4列、5列。武漢到北京、鄭州、廣州分別開行7列、6列、5列。廣州到北京、鄭州、武漢分別開行6列、7列、7列。因?yàn)閮傻刂g來往貨物量的不同，如北京到廣州開行7列，廣州到北京開行6列，他們之間沒有成對(duì)開行。=3\*GB2⑶從表1.5中可以看車在動(dòng)車組加掛車輛運(yùn)輸模式下列車的開行數(shù)量。北京到武漢、廣州分別開行1列，2列。鄭州到各地沒有開行。武