危险品物流的二层规划模型研究.pdf

华中科技大学 硕士学位论文 危险品物流的二层规划模型研究 姓名：计潇 申请学位级别：硕士 专业：管理科学与工程2 指导教师：杨超 2010-12-22 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘摘 要要 由于危险品内在性质的特殊性，当其作为一种特殊商品偏离正常的物流过程时， 就会引起相当大的经济损失、环境危害和负面的社会影响而且，危险品物流过程 中发生的事故基本都是灾难事故，政府和企业因此陷入极其困难的境地近十年以 来，中国国内的危险品运输事故呈现高发趋势，危险品运输问题正受到高度关注 本论文首先分析了大量学者的研究，发现很多文献研究只是从运输商的角度处 理危险品运输问题，而并不考虑政府和运输商的互相作用少量研究也从政府和运 输商的两层角度对危险品运输问题进行了研究，但没有充分考虑现实决策中的诸多 实际因素本论文在充分考虑了现实中决策者决策时的目标的基础上，对上下两层 的目标函数进行改善，提出了更具现实性的二层网络设计模型，即 0－1 二层规划模 型；另外，本文不局限于一般的网络设计模型，提出了通过在特定路段对通过的危 险品征收额外费用的想法，并据此建立了连续二层规划模型。

此模型中上层决策者 通过对不同的危险品在不同的路段征收相应的费用来达到降低总风险的目标本论 文将这种连续的二层规划模型与一般网络设计模型进行了比较，结果表明连续二层 规划模型在降低总风险时也具有良好的效果，该方法是具有可行性的 关键词：关键词：危险品物流，二层规划，网络设计，混合整数规划，分支定界 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract Due to the particularity of the intrinsic nature of dangerous goods, when it deviated from the normal logistic process as a special commodity, that will cause great economic losses, environmental damage and negative social impacts. Moreover, accidents of dangerous goods logistics occurred were mostly disaster, the government and enterprises are caught very difficult situation. Over the last decade, domestic dangerous goods transport accident showed high-risk trend, Dangerous goods transportation management has caught more and more attention of the society and the government. This paper first analyzed a large number of scholars and found that many literatures handle dangerous goods transport problem only from the perspective of transport operators, but did not consider the government and the contractor's transportation interact with each other. A small amount of researches studied the problem considering both the government and the transport operators, but did not fully consider the practical reality decision-making factors. Based on taking full account of the real objectives of decision makers, this paper proposed a more practical model with the improvement on objective functions. Besides, this paper proposed a new model which based on a strategy of setting toll on the different road for different dangerous goods. According this new way, the government could also reduce the risk. Compared with the normal network design, toll setting is also feasible. Key words: dangerous goods logistic, bi-level programming, network design problem, mixed integer programming, branch and bound approach 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 保密□，在_____年解密后适用本授权书 不保密□ （请在以上方框内打“√”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪论绪论 1.1 论文研究背景和意义论文研究背景和意义 危险品是一类具有物理、化学或生物特性的物品，包括易燃、易爆、易氧化、 易腐蚀、有害、有毒、具有传染性和具有辐射性的产品等。

它们容易在生产、储存、 运输中引起泄漏、燃烧、爆炸等，造成灾害事故，对周围的人口、环境和财产会产 生一定的危害随着现代科技的进步和经济的发展，整个社会对危险品的需求量呈 上升趋势，对危险品运输的需求越来越大，公路危险品的运输量不断上升，与此同 时，危险品运输所带来的对环境和人类的潜在风险也在不断扩大 由于危险品本身所具有的特殊的性质，各国政府都已出台了一系列的法律法规 以减少危险品在整个生命周期中可能对社会造成的危害，但是危险品事故依然屡见 不鲜，尤其是在危险品的运输过程中最近欧洲研究表明：从1926到1997年在欧洲 发生的3222起化学危险品的事故中，有41％发生在运输过程中 在美国，每天发生500，000次危险品运输，90%以上是公路上运输，公路运输危 险品的事故后果极其严重，在所有运输方式中排在第一位 表1-1 统计年度内各种运输方式造成的损失 运输方式 1997 1998 1999 2000 伤亡人数（万人） 飞机 0 2 0 2 高速公路 9 4 21 126 铁路 1 1 6 14 合计 10 7 27 142 经济损失（美元） 飞机 75 5175 2100 7215 高速公路 3376202 872908 1270616 12112536 铁路 35520 29645 10712257 3074442 合计 3411797 907728 2343873 15211859 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 据估计， 我国超过95%的危险品涉及异地运输， 其中80%左右是通过道路运输的， 年运输量达2亿吨左右。

目前，相关立法、行政部门已经出台了包括《危险化学品安 全管理条例》 、 《道路危险货物运输管理规则》在内的一系列法律法规，但危险品公 路运输事故仍然频繁发生 2005年3月29日，在京沪高速公路江苏淮安段在发生交通事故，一辆行驶的罐式 半挂车的液氯泄漏，导致29人死亡，436人住院治疗， 10500人疏散转移，本次事故 造成直接经济损失达1700多万元，事故发生路段关闭达20小时 2008年5月8日下午，一辆从湖北京山开往古田一路一家化工厂的罐车行驶至汉 口南泥湾大道古田二路中段时发生事故，造成约10吨甲醛泄漏 危险品物流是一个备受关注的社会公共安全问题，同时是亟待解决的战略决策 问题政府如何在考虑危险品运输商成本费用的前提下，采取合理的决策策略，减 少危险品道路运输事故的概率，降低事故发生的损失——这是一个亟需解决的重要 问题 本研究通过引入对特定路段的危险品运输征收额外费用（TS） ，建立一个目标连 续的双层优化模型，这是降低危险品物流风险的另一种策略（区别于传统的网络设 计（ND） ） ；通过算例说明通行费策略在降低危险品道路运输风险中是灵活的和有效 的 本研究对提高危险品运输的安全性和经济效益有较好的理论和实践意义。

（1） 为政府制定危险品运输管理措施提供另一种参考； （2）为危险品生产企业的自运或 第三方物流的运输企业在制定运输路径方案时提供有益指导 1.2 国内外研究现状国内外研究现状 1.2.1 危险品公路运输模型国外研究危险品公路运输模型国外研究 危险品运输网络设计是保证危险品运输安全的一项重要措施 目前在发达国家， 由于物流业起步早，信息化程度高，很多学者都对此进行了研究在道路危险品运输 领域进行了广泛而深入的研究如 JOY [1]等用最短路算法对危险品的物流运输路径 选择进行了研究，Brogan[2]等在 JOY 的研究基础上对问题进行了一定程度的拓展 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 3 Glickman，Ivancie，Pijawka[3]等和 Kessler[4]等以危险人口覆盖率为目标，研究了危 险品物流的路径选择决策Batta 和 Chiu[5]将也研究了危险品物流的路径选择问题， 但他们所考虑的目标和之前的研究不同，他们的目标是运输车辆与人群距离和人群 总数的乘积最小化REVELLE[6]等通过加权距离运输路段一定范围的人数以及路段 长度作为目标函数来进行路径决策。

这些研究都是确定环境下的单目标路径选择决 策问题 因为危险品的物流的相关因素包括风险、 成本等， 这些是不可调和的甚至是矛盾 的目标，单一目标的规划模型根本不能解决这种问题，因此，多目标规划问题在这 种情况下应运而生Shorys[7]等对危险品物流的多目标问题率先进行了研究，他们对 最小行驶距离和最小人口覆盖率这两个目标进行了考虑，并指出，问题全局最优解 必然是 Pareto 最优解的集合中的一个解Saccamonno 和 Chan 检验了三种不同的危 险品运输策略：最小化风险、最小化事故发生率、最小化运营成本他们同时评定 了在。