不确定条件下快捷货运低碳服务网络设计研究

In recent years, the express freight transpot demands have increased rapidly, meanwhile, the construction of low-carbon transportation system have promoted vigorously. It has important theoretical value and practical significance to research the low-carbon service network of express freight transportation unerder uncertain conditions. Firstly, the demand characteristics of express freight transportation and the structural properties of the physical network is anlyzed, and the uncertain factors of express freight transportation service network design are discussed. On this basis, the mathematical description methods and quantiative calculation methods of these factors are put forward, and then, the interaction mechanism of these parameters and the influence mechanism on service network design are researched. Secondly, the coupling relationship between carbon emission and other key parameters is revealed. Then, the method and complex dynamic characteristics of embedding low-carbon concept into service network design is explored. Thirdly, the flow distribution model and the robust optimization model of express freight transportation service network under uncertain conditions are established, so that the evolution mechanism and complicated charateristics will be revealed. Finally, from the aspect of the optimization effectiveness and validity, reasonable algorithms are studied to provide scientific basis for designing more robust and validity low-carbon service network of express freight transportation.

在低碳交通运输体系建设大力推进、快捷货物运输需求迅速增加的背景下，研究快捷货运低碳服务网络设计问题，具有重要的理论价值和现实意义。本项目首先分析快捷货物运输的需求特性及其物理网络的结构特性，对于快捷货运服务网络设计中的不确定性因素进行研究，提出这些因素的数学描述方法和定量计算方法，并探讨参数间的相互作用机理以及对快捷货运服务网络设计的影响机理。其次，分析碳排放参数与其他关键参数间的耦合关系，研究低碳理念融入快捷货运服务网络设计中的机制，以及对网络设计影响的复杂动力学特征。再次，构建不确定条件下的快捷货运流量分配模型，并利用鲁棒优化理论，构建多层次快捷货运服务网络鲁棒优化模型，进而揭示快捷货运低碳服务网络的演化机理及复杂性特征。从提高算法的优化速率和有效性角度出发，探索合理的模型求解算法，从而为设计低碳理念下具有更强鲁棒性和实用性的快捷货运服务网络提供科学依据。

高价值、小批量、时效强的快捷货物关系到人民生活水平的提升，其运输需求在近些年快速攀升。服务网络设计是快捷货运运营管理层面的重要内容，也是交通运输领域的关键科学问题，对于快运企业的运营效率和效益具有重要作用。本项目从分析快捷货运服务网络设计的影响因素和绿色低碳入手，系统研究多种场景下的快捷货运服务网络设计理论与方法，主要取得了三个方面的研究成果。首先，分析了快捷货物运输系统的构成、需求特性以及快捷货运网络的结构特性及鲁棒性，提出了快捷货运服务网络设计的内涵及研究范畴，探讨了影响快捷货运服务网络设计的主要因素及部分因素的不确定性特征，提出了这些不确定性因素的处理方法。其次，基于低碳理念和快捷货运各交通方式的特点，探讨了交通运输碳排放参数的描述及计算方法，提出了低碳理念融入快捷货运服务网络设计的方法，并分析了低碳理念融入对快捷货运服务网络设计的影响。最后，构建了考虑低碳的铁路快捷货运服务网络设计模型、不确定条件下综合运输快捷货运低碳服务网络设计模型及快捷货物终端配送服务网络设计模型，设计了相应的启发式求解算法，并分别以兰州至北京运输通道和兰州市为例进行了干线运输和终端配送服务网络设计的实证研究。此外，还研究了快捷货运服务网络的演化机理。依托本项目的研究，培养了8名硕士研究生，发表了20余篇高水平学术论文，获得授权国家发明专利2项，荣获中国物流与采购联合会科技进步三等奖1项。研究成果已基本形成了快捷货运服务网络设计理论体系，在丰富货运服务网络设计理论的同时，还可为快捷货运企业的实际运营提供决策支持。