道路危险品运输网络设计模型与算法研究

摘要

因道路运输可以实现直达运输、同时又能够衔接其他运输方式，其已然成为危险品运输的主要方式。但由于道路及周边人口稠密、车辆众多，一旦危险品在运输过程中发生事故而又得不到及时控制，将会对道路及周边的人员造成伤亡、对环境造成破坏。因此，为在事故发生前降低事故发生的概率、缩小事故影响的区域，政府监管部门应从主动安全研究方面研究风险规避问题，其有义务对道路危险品运输事故进行分析、有必要对道路危险品运输网络进行设计。
　　本文对道路危险品运输事故进行分析，政府监管部门主动安全研究属于事故前的规划问题，应从事故发生后造成的影响进行分析以便针对性的减轻事故的影响程度和范围。第一，通过对道路危险品运输事故致因分析，指出道路危险品运输事故的发生是内、外因及管理共同作用的结果。管理独立于内、外因，对事故的发生起到潜在影响。第二，通过对道路危险品运输事故统计、影响因素分析，分别从由交通事故和非交通事故两个方面总结造成危险品事故发生的主要表现形式;分别从人、车、环境和安全管理四个因素分析危险品在运输过程中潜在的主要影响因素。第三，通过对道路危险品运输事故对策研究，指出政府监管部门应重点从事前管理角度研究风险规避问题，安全监管是预防和控制道路危险品运输事故的主要措施，而进行危险品运输网络设计是实现安全监管的有效的途径。
　　为实现道路危险品运输网络的安全性、避重性和经济性，从上层政府监管部门角度出发，在考虑各路段可能发生事故造成的总后果最小的同时尽量避开可能产生严重后果的路段，对原有经典道路危险品运输网络双层规划模型的目标函数进行改善。
　　首先，对特定的危险品在特定路段采取禁止通行的方式来实现道路危险品运输网络设计。上层政府监管部门以危险品在运输过程中总期望事故影响后果最小化和期望事故影响后果最大路段最小化为目标，并兼顾下层运输企业的期望运输成本和风险损失，即期望经济承担，构建道路危险品运输网络双层规划模型。
　　其次，通过考虑全天实行特定路段禁止通行实施成本较高和城市交通道路拥挤收费方法缓解交通拥挤的启示，对特定的危险品在特定路段采取征收费用的方式来实现道路危险品运输网络设计。在下层运输企业的期望经济承担中添加征收额外费用项，同时征收的费用部分用于增加运输网络中期望事故影响后果最大路段的安全防护，在上层政府监管部门的总期望事故影响后果中降低该路段的期望事故影响后果，构建道路危险品运输网络双层规划模型。
　　然后利用启发式算法对上述两种双层规划模型分别进行求解，为便于求解，上层的双目标规划利用主要目标法化为单目标规划，下层的双目标规划利用线性加权和法化为单目标规划。
　　最后通过算例表明:将道路危险品运输按照路段禁止通行和征收费用两种双层规划模型来考虑，对于解决道路危险品运输问题有较好的理论意义和实践意义，不仅为政府制定危险品运输管理措施提供一种参考，同时也为危险品运输企业在制定运输路径方案时提供一种指导。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 道路危险品运输路径优化

1．2．2 道路危险品运输网络设计

1．3 研究内容及方法

1．4 总体结构与框架

2 道路危险品运输事故分析及对策研究

2．1 道路危险品运输事故概述及致因分析

2．1．1 道路危险品运输事故定义

2．1．2 道路危险品运输事故分类

2．1．3 道路危险品运输事故致因分析

2．2 道路危险品运输事故统计分析

2．2．1 由交通事故引发的事故统计分析

2．2．2 非交通事故引发的事故统计分析

2．3 道路危险品运输事故影响因素分析

2．3．1 人的影响因素分析

2．3．2 车的影响因素分析

2．3．3 环境影响因素分析

2．3．4 管理影响因素分析

2．4 道路危险品运输事故对策研究

2．4．1 道路危险品运输事故事前管理

2．4．2 城市道路交通网络双层规划模型

2．4．3 道路危险品运输网络双层规划模型

2．5 本章小结

3 基于路段禁止通行策略的危险品运输网络设计

3．1 考虑尽量避开可能产生严重后果的路段

3．1．1 避开可能产生严重后果路段研究的必要性

3．1．2 避开可能产生严重后果路段研究的方法

3．2 基于路段禁止通行策略的危险品运输网络双层规划模型建立

3．2．1 双层约束特征分析

3．2．2 双层规划模型建立

3．3 基于路段禁止通行策略的危险品运输网络启发式算法求解

3．3．1 启发式算法设计

3．3．2 启发式算法步骤

3．4 算例分析

3．4．1 问题设计

3．4．2 结果及比较

3．5 本章小结

4 基于路段征收费用策略的危险品运输网络设计

4．1 基于路段征收费用策略的危险品运输网络双层规划模型建立

4．1．1 双层约束特征分析

4．1．2 双层规划模型建立

4．2 基于路段征收费用策略的危险品运输网络启发式算法求解

4．2．1 启发式算法设计

4．2．2 启发式算法步骤

4．3 算例分析

4．3．1 问题设计

4．3．2 结果及比较

4．4 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的学术成果