多式聯(lián)運在我國的發(fā)展與應(yīng)用

多式聯(lián)運在我國的發(fā)展與應(yīng)用

隨著現(xiàn)代社會用戶對運輸質(zhì)量期望的逐步提高，中國交通系統(tǒng)的不斷完善，不同類型的聯(lián)合運輸已經(jīng)成為中國現(xiàn)代交通運輸發(fā)展的必然趨勢，它必然是中國未來綜合運輸體系的核心，在中國的交通運輸體系中發(fā)揮著重要作用。在這種情況下,研究多種運輸方式聯(lián)合運輸網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)分配模式,也就是說研究如何實現(xiàn)各種運輸方式之間的有效銜接,以實現(xiàn)費用的節(jié)約或時間的節(jié)省,這對于提高交通運輸?shù)姆?wù)水平、競爭能力以及其社會綜合效益或效率,具有重要的現(xiàn)實意義。本文立足于市場經(jīng)濟條件下運輸產(chǎn)品面向市場,面向用戶的運輸產(chǎn)品市場化原則,按照實現(xiàn)運輸總成本最小化,建立了多式聯(lián)運系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)分配模型,為多式聯(lián)運系統(tǒng)的建立和科學(xué)組織提供決策參考。1運輸網(wǎng)絡(luò)的運輸方式在這里,多式聯(lián)運系統(tǒng)基本網(wǎng)絡(luò)由節(jié)點以及每兩個節(jié)點之間的一條或相互平行的多條連線(其中每條連線代表一種運輸方式)所組成。我們定義一個連線為i,j,mi∈Ν,j∈Ν,m∈Μi,j,mi∈N,j∈N,m∈M其中,i表示起始節(jié)點,j表示終止節(jié)點,m表示i、j間可用的某種運輸方式,N代表網(wǎng)絡(luò)上所有節(jié)點的集合,M則代表網(wǎng)絡(luò)中所有運輸方式的集合。為了更好的說明以上表述,看一個簡單的例子,如圖1所示。假設(shè)一個運輸網(wǎng)絡(luò)由A、B、C三個節(jié)點組成,可用的運輸方式有三種:公路、鐵路、航空。A、B兩節(jié)點間三種方式全部可用,A、C之間有公路、鐵路兩種運輸可用,而B、C之間只有公路一種運輸方式。則對該路網(wǎng)的描述采用圖2的形式。即用具有方向性的多條相互平行的直線直接連接相鄰的兩節(jié)點,每條連線代表一種可能的運輸方式。以上基本網(wǎng)絡(luò)對于每種運輸方式單獨完成其運輸任務(wù),沒有不同運輸方式之間的聯(lián)合運輸發(fā)生的情形可以進行很好地描述,但是如果為了完成某項運輸任務(wù)而必須或為了節(jié)省時間費用而要求多種運輸方式之間的聯(lián)合運輸,也就是說要實現(xiàn)多種運輸方式之間的換裝(乘),那么該網(wǎng)絡(luò)該如何描述?假定各種運輸方式之間的銜接只能在節(jié)點發(fā)生,則可以通過節(jié)點的擴展來解決這個問題,如圖3所示。其基本做法是:將發(fā)生換裝(乘)的節(jié)點(a),根據(jù)其流入流量(1,2)和流出流量(3,4),分裂成兩個流入節(jié)點(a1,a2)和兩個流出節(jié)點(a3,a4),并在其間用換裝(乘)線相連,從而形成一個由流入節(jié)點和流出節(jié)點兩部分組成的換裝(乘)擴展節(jié)點。2流量平衡公式假設(shè)所研究的網(wǎng)絡(luò)由一個節(jié)點集N,連線集A,運輸方式集M和換裝弧集T所組成。對任意一條弧a(a∈A),其費用函數(shù)為sa(·),每一換裝弧t(t∈T),其費用函數(shù)為st(·)。記P為所考慮的運輸對象集合,p為其中的某種運輸對象,運輸對象由起點o(o∈O?N)到終點d(d∈D?N)。令gm(p)為對象p(p∈P)的需求矩陣,其中m(p)為運輸對象p的所有運輸方式的集合M(p)的子集,即m(p)∈M(p)。定義vp為聯(lián)合運輸網(wǎng)絡(luò)中對象p的流量,vp包括弧流(vpa)和換裝流(vpt)兩部分,即vp=((vpa)a∈A(vpt)t∈Τ)則網(wǎng)絡(luò)上所有對象的流量為v=(vp),p∈P,v為一個np(nA+nT)維向量。對于一個給定的流量來講,設(shè)連線平均費用函數(shù)和換裝(乘)平均費用函數(shù)分別為spa(v)和spt(v),則對象p的費用函數(shù)可定義為sp=((spa)a∈A(spt)t∈Τ)s=(sp)同樣也是一個np(nA+nT)維向量。因此,對象p對應(yīng)于連線a的總費用為spa(v)vpa,對應(yīng)于換裝(乘)點t的總費用為spt(v)vpt。那么所有對象在整個網(wǎng)絡(luò)上的總費用函數(shù)F為F=∑p∈Ρ(∑a∈Aspa(v)vpa+∑t∈Τspt(v)vpt)=(s(v)Τv)(1)令Km(p)od表示通過m(p)中的運輸方式從起點o到終點d的路徑集合,則流量平衡公式可表示為∑k∈Κm(p)odhk=gm(p)odo∈Ο,d∈D,m(p)∈Μ(p),p∈Ρ(2)式中,hk(hk≥0)表示對象p在路徑k上的流量。令kp表示能夠用來運輸對象p的所有運輸方式的集合,用δak={1a∈k0a?k來確定弧流與特定路徑流之間的關(guān)系,則vpa=∑k∈kpδakhka∈A,p∈Ρ同理vpt=∑k∈kpδtkhkt∈Τ,p∈Ρδtk={1t∈k0t?k綜上所述,基于總成本最小化的聯(lián)合運輸系統(tǒng)模型可描述為minF=∑p∈Ρ(∑a∈Aspa(v)∑k∈kpδakhk+∑t∈Τspt(v)∑k∈kpδtkhk){∑k∈kphk=gm(p)odhk≥0δak={1a∈k0a?kδtk={1t∈k0t?k3我國多式聯(lián)運系統(tǒng)合理組織的應(yīng)用多式聯(lián)運網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)分配模型在總成本最小的原則下,從定量的