调整运输结构后考虑碳排放的集装箱多式联运路径优化研究
柳培学，刘新花 （酒钢集团 物流中心，甘肃 嘉峪关 735100）
摘 要： 针对集装箱多式联运中的路径选择和环境污染问题，建立了以运输阶段费用和碳排放指标均最小化的双目标规划模型。模型中借鉴Dijkstra标号算法思路，考虑了集装箱的铁路和水路办理站的中转费用，并通过基于活动的方法估算碳排放量，同时结合国家“公转铁、公转水”运输结构调整的背景，编程计算了若干实例的最短路径及碳排放指标，结果表明调整运输结构后最短路径发生变化，碳排放指标明显降低。碳排放指标的降低，为发展绿色物流、低碳经济、推进生态文明建设做出了贡献。
关键词： 集装箱；多式联运；碳排放
我国多式联运的发展起步较晚，经历了挂车运输TOFC、单层集装箱运输、双层集装箱运输的发展历程。但随着我国“一带一路”及区域经济带的战略规划部署，诸如“渝新欧”、“汉新欧”、“郑欧”、“长江黄金航道”等中西部内陆集装箱货运通道的相继打通，沿海和内陆集装箱运输的衔接使得我国集装箱多式联运的市场潜力得到了进一步的释放[1]。
1 网络概述与算法的实现
1.1 网络概述与构建
假设一个多式联运运输网络总共由O、A、D3个节点构成，可采用的运输方式共有铁路、公路、水路3种。则对该运输虚拟网络可以采用多条连线来描述，每一条连线对应着一种运输方式，节点间如果可以采用某种运输方式则用运输方式对应的连线连接，具体如图1所示。
如果多式联运网络中某节点存在中转作业，可以通过节点扩展的方法来处理，其基本原理是：将发生中转的节点a 拆分成4个节点a 1、a 2、a 3、a 4，将a 1和a 2设定为货物的运入节点，a 3和a 4设定为货物的运出节点，将流入点和流出点用连线连接，从而形成中转节点a 的扩展节点图[4]。
1.2 模型假设与符号说明
1.2.1 模型假设
（1）两个节点之间只能选择一种运输方式；
我们计算各点对的集装箱公铁水联运距离最短路、运输费用和碳排放指标，并列出对应的路径，将相关数据存放到表4。表4和表5中的箭头方向为货物的运输方向，并将路径中的完成换装作业的两个集装箱办理站节点、公路与水路互转的水路节点采用下划线标记，路径中的单实线箭头表示公路运输，双实线箭头表示铁路运输，虚线箭头表示水路运输。
屋里很暗，叶晓晓半天还适应不了。可夏天不一样，黑暗对他没有影响，他很快摸到茶杯，给叶晓晓倒了杯凉白开，递到她面前。
其中，rijk 表示运输方式k 在节点vi 、vj 之间运输的碳排放量（g）；lijk 表示燃油消耗量（kg）；θk 表示运输方式k 的碳排放因子（g/kg-fuel）。为了方便，本文采用中国交通年鉴中各种运输方式的平均燃油消耗，即海运、铁路、公路等运输方式间的油耗比值约为1:1:10[6]。
图1 节点间路网变换图
为了验证上述模型与算法，例举出一个假想的公路—铁路—水路路网如图2所示。根据货物的实际运输情况以及经验，设置中转备选集合为 ｛公路—铁路，公路—水路 ｝。图2中顶点用阿拉伯数字表示并标记到代表该顶点的圆圈内，其中细实线圆圈代表一般铁路节点，粗实线圆圈代表公路节点，细线双圈代表铁路集装箱办理站，虚线圈代表水路节点，各个顶点的邻接关系以连接两点的线段表示，其中细实线表示公路，粗实线表示铁路，虚线表示水路，两点间的距离标记在该线段的旁边，距离单位为km。
（2）在运输过程中不发生货物的增减，同时也不会存在中转节点的补货或者减货。
上述模型中，式（4）为费用目标函数，费用函数主要有承运阶段费用和中转费用；式（5）为碳排放指标；式（6）表示两个节点之间只能采用一种运输方式；式（7）表示在中转时只能中转到一种运输方式；式（8）表示运输总中转次数约束，一条路径中的总中转次数要小于给定的上限值；式（9）为前后运输方式对应约束，即若在节点i 运输方式由k 转换为l ，则由节点i -1到节点i 采用运输方式为k ，由节点i 到i +1采用运输方式l ；式（10） 表示节点的流量平衡约束；式（11）、式（12） 为变量逻辑约束；式（13）为非负约束。
1.2.2 符号说明
1.2.3 模型的构建
不同的货物种类其运输费用差别很大，考虑碳排放的情况下，建立了以运输阶段费用和碳排放指标最小的多式联运路径优化模型。具体模型为：
多式联运一般分为3个过程，即承运、中转和交付阶段统称为运输阶段，由于整个运输过程中主要是承运阶段的碳排放，因此，本文主要考虑承运中的碳排放。采用基于活动的方法（Activity-based Approach）进行估算，即基于燃油消耗量和排放因子计算碳排放量：
2 算例分析
G （N ,E ）为多式联运网络，其中N 为多式联运网络的点集，i ∈N 为网络中的一个节点；E 为多式联运网络边的集合，也可表示节点间的运输方式的集合，（vi ,vj ,k ）∈E 表示节点vi 、vj 之间的一个运输方式；M 为一批货物中货物种类的集合，m ∈M 为其中的一种货物；dm 为货物m 的需求量，单位：t；K 为中转运输方式备选集，（k ,l ）∈K 为其中的一种中转方式；
为节点i 与i +1之间第m 种货物采用第k 种运输方式的货运量，单位：t；c （m ,k ）为第m 种货物采用第k 种运输方式的单位路段运输费用，单位：元/t；c （k ,l ,m ）为第m 种货物由运输方式k 转运到运输方式l 时的单位中转费用，单位：元/t；G 为在路径中规定的中转次数上限值；PN 为多式联运一条路径中点的集合。
使用SPSS 22.0进行数据统计和分析.采用重复测量方差分析评估团辅干预对所有测量指标的影响，检验分组和不同测量时间的交互作用；采用单因素重复测量方差分析对实验组和对照组在不同时间(前测、后测、追踪)所有测量指标得分进行两两组内比较；采用多变量方差分析进行组间差异比较.
图2 路网示意图
运费为0.1元/（箱*公里），其中每个公—水过渡的水路节点、铁路集装箱办理站的中转费用，分别如表1、表2所示。
表1 公—水过渡的水路节点装箱办理站的中转费用
表2 铁路集装箱办理站的中转费用
表3给出了IPCC国家温室气体清单指南发布的不同运输方式的θm ；θm 单位为（g/kg-fuel）燃油消耗量（kg）海运、铁路、公路等运输方式间的油耗分别为0.1、0.1、1；碳税描述碳排放成本，碳税值为0.02元/kg。
王施凯家里开汽修店，一家人就住在店里二楼。见王爸、王妈还在忙，两人便径直上了楼，把窗帘拉得只剩条缝，跟电影里特工一样观察街上的动静。
表3 不同运输方式的θm 值 单位：g/kg-fuel
表4 集装箱公铁水联运最短路点对数据
2018年6月，国家“调整运输结构，增加铁路运量”政策的出台，以推进大宗货物运输“公转铁、公转水”为主攻方向，将在全国范围实施铁路运能提升、多式联运提速、信息资源整合等大行动。对于表4，进行运输结构调整后，其公铁水联运路径、距离最短路、运输费用、碳排放指标如表5所示。
表5 运输结构调整后集装箱公铁水联运最短路点对数据
结合表5、表6可以看出，运输结构调整后，集装箱公铁水联运的路径发生变化，运输费用偶有增加，碳排放指标明显下降，即碳排放费用减少，但总费用均有不同程度的减少。
参照组患者实施美多芭(上海罗氏制药有限公司;国药准字H10930198;0.25g*40s)治疗,具体方法为:首次量为美多芭每次1/2片,每日三次。以后每周的日服量增加1/2片,直至达到适合该患者的治疗量为止。由于症状的改善可能有波动,因此日剂量分配(就每一患者服用的剂量和服药的时间而言)视个别患者具体情况而定。
表6 运输结构调整前后集装箱公铁水联运最短路点对数据对比情况
3 结论
采用节点扩展的方法解决了有多重边路网图的问题，借鉴Dijkstra标号算法思路，结合多式联运过程中承运、中转的运输环节，建立了运输阶段费用、碳排放指标的双目标规划模型，最后，在中转方式备选集确定的情况下，给出多个计算实例，结合国家“公转铁、公转水”运输结构调整的背景，对运输结构调整前后最短距离路径、运输费用、碳排放指标进行比较，结果证明运输结构调整后，能够有效地降低运输过程中的碳排放费用。本文提出的模型及其求解方法属于完全信息下的静态决策，模型中没有考虑到时间的因素，因此，设计出动态、不确定环境下（包括时间因素）的问题模型，是未来的研究方向。
本次研究中,将中医综合治疗应用于失眠伴焦虑抑郁状态患者的治疗中。所采用的加味逍遥散,方中的柴胡属于调节情志和气机的重药,可顺肝性而疏肝气,为方中之君药;当归与白芍合用,一燥一寒,借助柴胡之效,可养血柔肝,属于方中之臣药;历来酸枣和夜交藤均属于临床用于治疗失眠的要药,可补血养心安神;珍珠母以及煅磁石安神之效显著,可减少惊醒和早醒情况;方中合欢皮以及郁金具有疏肝解郁、行气安神之效,在柴胡的效果辅助下,可通肾气,属于安定心神的上品[1]。方中诸药合用,共奏解郁疏肝、交通心肾以及安养心神之效,可改善睡眠情况,将睡眠时间延长。所使用的心理干预疗法,属于中医中的特色,效果可观[2]。
教材的章节练习题，特别是拓展题，往往包含一些新情境信息。例如，人教版必修2教材中的技能训练：“野生型链孢霉能在基本培养基上生长，而用X射线照射后链孢霉却不能在基本培养基上生长。在基本培养基上加入某种维生素后，经X射线照射后链孢霉又能正常生长。”教学中，教师可以让学生思考：如果基因突变造成酶的改变，如何对这种现象做出解释？2018年全国Ⅰ卷理综第6题正是考查了有关细菌代谢中基因突变造成相关酶缺失影响代谢的问题。
参考文献：
[1]宋宇，谭仁超.“建设丝绸之路经济带”的战略构想与陕西机遇[J].西安财经学院学报，2015,28(2):73-78.
[2]贺国先.集装箱公铁联运的费用加权最短路计算机算法[J].铁道学报，2006,28(1):1-5.
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Study on the Routing Optimization for Container Multi-modal Transport under the Adjusted Transportation Structure
LIU Peixue,LIU Xinhua (Logistics Centre of Jiu Steel Group,Jiayuguan 735100,China)
Abstract: It was established about a dual-objective programming model to solve the problem of path selection and environmental pollution in container multi-modal transport,that was integrated minimum of both transportation stage cost and carbon emission index.The Dijkstra labeling algorithm was used,the delivery costs were included at container railway and waterway stations,the carbon emission was estimated by activity-based approach,at the same time the background of the national transport structure adjustment was combined with in the model.It turned out that the shortest path changed and the carbon emission index was reduced by programming of several instances under adjused the transportation structure.The reduction of carbon emission indicators is conductive to the development of green logistics,low-carbon economy,and the promotion of ecological civilization.
Key words: plasma；carbonitriding；surface modification
中图分类号： U116.2
文献标识码： A
文章编号： 1002-3100（2019）02-0129-04
收稿日期： 2018-11-27
作者简介： 柳培学（1969-），男，甘肃民勤人，酒钢集团物流中心，物流管理总工程师，研究方向：物流管理；刘新花（1987-），本文通讯作者，女，甘肃民勤人，酒钢集团物流中心，工程师，硕士，研究方向：交通运输规划与管理。
标签：集装箱论文; 多式联运论文; 碳排放论文; 酒钢集团物流中心论文;