基于动态风险的危险品多式联运运输方式及运输路径优化研究

This project researchs on transportation mode and transportation route optimization of hazardous materials multimodal transportation based on dynamic risk by using the statistical probability, risk analysis, bi-level optimization as well as the stochastic programming optimization theory and method etc.. Firstly, in allusion to time and space change of dynamic risk, a dynamic risk assessment model of hazardous materials multimodal transportation is presented considering different time, different sections,different combination of transportion modes,different risk accident rates and other factors. Secondly, on the basis of dynamic risk assessment, in allusion to specific combination of transportion modes ,let that the dynamic risk values of different sections and different time do not exceed the risk upper limit values (which are random variables) as dynamic stochastic risk constraint conditions. Then a transportation route optimization model hazardous materials multimodal transportation under the dynamic risk constraint conditions is built, and heuristic algorithm is adopted to solve the model.Moreover,a transportation route optimization projcet of hazardous materials multimodal transportation is designed. Finally, in consideration of different combination of transportion modes, new risk constraint conditions are analyzed after quantification. Then a transportation mode and route integrated optimization model of hazardous materials multimodal transportation is established under the dynamic risk constraint conditions based on bi-level optimization, and a master-slave bi-level mix heuristic algorithm is developed to solve the model.Moreover, a transportation mode and route integrated optimization projcet of hazardous materials multimodal transportation is designed. This research will provide academic guidance and method support for optimization decision-making of hazardous materials multimodal transportation.

本项目采用概率统计、风险分析、双层优化以及随机规划等优化理论方法，深入研究基于动态风险的危险品多式联运运输方式和运输路径优化问题。首先针对风险的时间空间变化动态性，综合考虑不同时段、不同路段、不同运输方式组合以及不同的风险事故率等因素，构建危险品多式联运动态风险评价模型；其次在动态风险评价的基础上，针对特定的运输方式组合，将每段路径不同时段的动态风险值不超过风险上限值随机变量作为随机动态风险约束条件，构建动态风险约束下的危险品多式联运运输路径优化模型，并设计启发式算法对模型求解，提出危险品多式联运运输路径优化方案；最后针对不同的运输方式组合，将其量化后剖析新的动态风险约束条件，进而构建基于双层优化的危险品多式联运运输方式及运输路径集成优化模型，并设计主-从两层混合智能启发式算法求解模型，提出危险品多式联运运输方式及运输路径集成优化方案。研究能为危险品多式联运优化决策提供理论指导和方法支持。

危险品多式联运逐渐成为危险品运输的主要方式，然而危险品运输过程中若造成事故，则危害性极大，不仅会造成人员伤亡，而且对环境也会造成毁灭性的破坏。因此进行科学的危险品多式联运运输方式选择和路径优化研究有利于引导激励危险品多式联运行业积极规避风险安全运作，有利于危险品行业健康持续发展，同时有利于环境和社会绿色安全。. 本项目研究主要涵盖三个方面。一是综合考虑不同时段、不同路段、不同运输方式组合及不同风险事故率等风险影响因素，动态刻画危险品多式联运过程中的风险动态变化规律，建立分级风险评价模型以及基于CVAR的风险评价模型；二是在特定的运输方式组合下，考虑危险品的特点，分析动态风险约束条件下的危险品多式联运运输路径优化问题的主要特征，剖析出由政府和企业同时决策的危险品运输路径选择问题的主要因素并加以量化，建立危险品路径双层规划优化模型，并设计启发式算法进行求解。三是考虑到环境的不确定性以及时变的特点，建立危险品多式联运路径优化的随机规划模型。并分析风险的动态变化对危险品多式联运路径优化带来的影响，并通过数值模拟分析的方法分析风险事故率、不同路径的人口密度及分布、既定的运输方式组合的运输成本等模型参数对模型最优解、运输路径组合及多式联运总成本的影响效应。. 本项目总结与分析出了危险品多式联运动态风险分析理论框架，更全面、更系统地考察和分析危险品多式联运动态风险问题，设计了危险品多式联运优化方案，能有效指导危险品行业防范多式联运动态风险和进行多式联运优化实践，优化危险品多式联运运作模式，为提高危险品多式联运行业的竞争力提供新的途径和手段，同时为危险品多式联运的可持续发展提供理论参考。