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【物流学术年会展播】李红启:甩挂干线衔接城市配送的车辆路径优化技术
来源: 时间:2017/12/8 18:37:08 作者:
  


北京航空航天大学交通科学与工程学院副教授
李红启

在2017(第十六次)中国物流学术年会上的演讲

(2017年11月25日  安徽合肥)



一、甩挂运输:我们的认识与实践

2007年,我开始接触“甩挂”这个词汇,国家交通运输部也想推广甩挂运输。可“甩挂”是什么?十年前,我查阅参考文献的时候就找不到“甩挂”的定义,没人解释它的定义,我认为可能是被自然地沿用下来了。


国内外学者对“甩挂”的英文表示方法也是不统一的,国外可能比国内在甩挂方面有更好的经验。当我们查阅国外文献的时候,由于找不到合适的关键词,耽误了很长的时间。但是后来国内习惯称作的甩挂运输与国外以公路挂车开展的货运活动有一些相同之处,如下图所示。


在这个图中,除第一种车型以外的其他车型都可以称为汽车列车。但目前我们国家只允许第三种车型,前两种在使用但是没有明确规定。动力部分和载货部分可以自由分离和结合,这叫做甩挂。有什么好处呢?我个人认为,动力效率可能高一些,但是要实现它的好处,就需要一些条件,装备技术条件、场站基础条件和组织管理能力。

2009年的12月31号,国家交通运输部发文,要开展甩挂运输试点,降低成本,促进节能减排。但企业在将车型升级替代过程中面临很多问题,包括政策层面、法律层面和运营操作层面的问题。我们想能不能从学术领域和学术成果中找到一些经验?但国外甩挂车型不同于国内,国内外学术研究工作的实践背景差异大,而且国内甩挂运输方面的教材、论文、专著,数量都比较少。后来我总结了针对我们国家推进甩挂技术的工作,车辆调度没发现太多,企业甩挂运输的方案设置也较少。

2007-2008年,我开始接触甩挂运输,那时跟山东省的某一个物流企业有接触,研究设计了某企业干线网络的甩挂运输线路和车辆组织方案,但是后来这个方案没有得到推广。2010年,我和一位同行合作出版了一本书,这本书可能是第一本谈甩挂运输的专业书籍。2011-2012年,又相继出版了两本相关书籍。2013-2015年,主持了国家自然基金青年基金项目,谈到了甩挂运输的内容,也是青年基金第一次出现“甩挂”这个词。

二、节能减排与干线甩挂牵引车调度

我国很多物流企业在做甩挂车运输试点,但在运行过程中存在一些问题。推行甩挂跟节能减排有哪些关系,什么样的甩挂运输能够真正节能减排?我们先看看国外的研究。第一种是是VRP问题(车辆路径问题),1950年时很多研究数学和计算的人都在研究这个问题;第二种是TTRP(卡车与全挂车组合而成的汽车列车调度问题)问题,上世纪90年代兴起,是卡车和全挂车协同应用问题;第三种车型是在2000年前后,是TSRP(对牵引车和半挂车组合的优化运用问题)问题,被学者应用在城市垃圾运输领域。根据我个人观点,对第一种问题的研究,国内学者研究不逊于国外学者;第二个车型研究国内没有,因为没有实验的背景;第三个车型国外有研究,就是我们国家甩挂试点车型,现在已经有很多学者研究。


我们针对TSRP问题做了两方面的研究工作。第一个方面是节能减排,研究这个问题之前,先做了道路货车碳排量的估算,当时国家碳排放大概在130-150克每公里,我们研究甩挂车辆的吨公里排放量能比它节省到20%-30%,研究成果发表在《ENERGY POLICY》,被评为一等奖。第二个方面的工作是干线运输和城市配送如何有效衔接,整个过程要确保服务时效。后来通过查阅文献,文献已经稍微成熟,但这个问题的学术研究不多,我们就从这方面着手研究。这就是学会要我分享的那一篇论文《甩挂干线衔接城市配送的车辆路径优化技术》。

干线运输衔接城市配送有两层,一层是干线运输、一层是城市配送,是2E-TVRP问题,如下图所示。


根据此类情况,我们建立了模型,如下图所示。


这篇文章被评委认可,其学术贡献就在中转站衔接约束中。建模完成后就是应用求解,求解方法很多,主要是两个阶段,第一个是初始解的构造,第二个是邻域搜索过程。然后是算例求解,包括随机算例和企业算例。随机验算是算模型的有效性,得出的是经验性的结论。企业算例结果也不错,但无法知道在现实应用中的经济效益怎样,但也发现了企业干线甩挂衔接末端配送需要注意的问题,对于企业也是有意义的。


三、拓展运用

虽然做了一些基础研究,但目前国内甩挂运输还没发展起来,很多企业没有开展,开展起来的效果也一般,我们的研究成果还没得到充分运用。但未来还是要此在基础上做一些扩展。第一是要将基于时间的两极网络决策推广到多式联运,如民航快递地面车辆与航空运力协同路径优化技术。第二是配送卡车衔接无人机/无人车投递路径优化技术。现在无人车发展速度很快,但从我所掌握的材料来看,国内外学者对于卡车衔接无人机的调度问题还没有模型,我和我的研究团队也在做一些探讨,目前还没有找到建模的方式。我个人认为要解决物流企业的运营实践的具体操作问题,没有模型不方便,有了模型可能把将来所涉及的方法有所依据,希望可以和业内专家一起探讨。


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