低碳運輸下公鐵兩網之間大宗貨流轉移及流量分配綜合優(yōu)化研究.pdf

1、隨著全球經濟的快速發(fā)展，各行業(yè)對化石能源的消耗速度也逐漸加快。同時，大量溫室氣體的排放也導致大氣污染越來越嚴重，使得我國各地霧霾現象頻發(fā)，嚴重威脅了人類的居住環(huán)境。面對日趨嚴重的溫室氣體增加，減少碳排放、發(fā)展綠色經濟已經成為各國政府的共識。作為能源消耗型產業(yè)，交通運輸業(yè)是目前主要的能源消耗和碳排放源之一。因此對交通運輸業(yè)進行節(jié)能減排研究、探討合理有效的節(jié)能減排措施已經刻不容緩。公路和鐵路是我國陸路運輸的兩大方式，承擔了大量貨物的運輸作業(yè)

2、。鑒于鐵路運輸具有綠色環(huán)保、成本低廉的優(yōu)勢，引導公路貨流轉向鐵路成為降低交通運輸業(yè)碳排放的一項重要措施，對綠色交通運輸的實現具有重要作用。
　　目前關于將公路貨流轉移至鐵路的研究還很欠缺，且多停留在定性分析方面，缺乏系統(tǒng)科學的定量化研究。本文在借鑒一些既有研究成果的基礎上，結合我國公路和鐵路運輸的特點，采用以最優(yōu)化理論方法進行定量分析為主、以定性分析方法為輔的研究思路，對低碳運輸下公鐵兩網之間貨流轉移及流量分配的相關問題進行深入的

3、研究和探討，為綠色交通運輸的發(fā)展提供新的研究思路和方法，具有重要的理論意義和實際價值。論文主要的工作具體如下:
　　1、根據統(tǒng)計數據分析了近幾年公路和鐵路的運輸現狀和變化規(guī)律，主要包括里程、貨運量、貨運周轉量以及運輸能耗等方面。同時，利用能耗折算方法對公路和鐵路碳排放強度進行估算，為后文中部分參數的取值提供了參考。通過分析可知，近年來我國公路運輸和鐵路運輸的貨運量和貨運周轉量總體呈現出上漲的姿態(tài)，且在全社會貨運量和貨運周轉量中占據

4、了較大的比例。同時，公路運輸消耗了大量的能源并產生大量的碳排放，完成相同換算周轉量的運輸作業(yè)時，公路的能源消耗和碳排放分別是鐵路的8倍左右，由此可見，若將公路運輸網絡的部分貨流轉移至鐵路，將產生巨大的能源節(jié)省和碳減排效果，符合低碳交通運輸的發(fā)展趨勢。
　　2、構建了減少碳排放的公鐵聯(lián)運路徑及運輸方式選擇優(yōu)化模型，該模型將以碳稅成本標定的碳排放成本納入到目標函數中，并同時考慮了運輸時限、流量守恒、碳排放總量限制等約束條件。文中設計了

5、算例并通過Lingo11.0優(yōu)化軟件實現求解。雖然本部分研究內容針對的只是給定兩個節(jié)點之間的一批貨物，無法很好的解決網絡層面的貨流轉移和流量分配優(yōu)化問題，但是公鐵聯(lián)運問題的研究還是對本文主要內容的研究起到了借鑒和啟示作用，主要包括貨運節(jié)點屬性擴展技術，模型構建時所需考慮的約束條件等方面。
　　3、構建了低碳運輸下公鐵兩網之間貨流轉移優(yōu)化模型。模型以陸路運輸系統(tǒng)的運輸成本、節(jié)點內部的轉移成本以及在這兩個過程中產生的碳排放成本綜合最小

6、化為目標，并考慮了碳排放總量限制、單股公路貨流最多只在一個節(jié)點進行轉移、公路運輸弧段和鐵路運輸弧段的能力限制、節(jié)點內部轉運能力限制以及貨物運到時限等約束條件。模型中設計了貨流轉移與否以及轉移節(jié)點選擇的0-1決策變量，使得貨流轉移方案得到了較為直觀的體現。
　　4、設計了三種啟發(fā)式算法（并行禁忌搜索算法、自適應遺傳算法以及動態(tài)調整粒子群算法）對低碳運輸下公鐵兩網之間貨流轉移優(yōu)化模型進行求解，研究并詳述了三種算法的編碼方式、迭代策略以

7、及算法流程，通過算例分析詳細對比了三種算法的求解效率。通過計算試驗發(fā)現，動態(tài)調整粒子群算法的求解效果最好，這主要是因為粒子群算法不僅考慮個體之間的競爭關系，同時還考慮了個體之間的信息共享機制。
　　5、構建了低碳運輸下公鐵兩網之間貨流轉移及流量分配綜合優(yōu)化模型，并進行算例求解。事實上，陸路運輸系統(tǒng)內貨流轉移和流量分配是相互影響的，首先，貨流轉移后，將對鐵路網的貨流結構產生重大的影響，此時需要對鐵路網貨流進行再分配。其次，鐵路網貨流

8、再分配后可能會使得原來某些能力緊張的區(qū)段得到緩解，從而可以吸引公路貨流的進一步轉移。鑒于此，需要將貨流轉移和流量分配進行綜合優(yōu)化。本文結合鐵路網流量分配時所遵循的流量不可拆分特點和樹形徑路的特點構建相應的模型，并選擇第5章中求解效率較好的動態(tài)調整粒子群算法對基于樹形徑路原則的公鐵兩網之間貨流轉移及流量分配綜合優(yōu)化模型進行了求解。
　　通過本文的研究可知，由于鐵路運輸在成本和碳排放方面的巨大優(yōu)勢，將部分公路貨流轉移至鐵路后，使得陸路