It is a new type way to transport dangerous commodities in long distance by waterway because of its scale economy effect, low cost and flexibility. River sea combined transportation of bulk commodities is a complex problem, which involved in knowledge of economics, psychology, waterway transport organization and other disciplines. Due to the complexity of the problem itself and the difficulties in data acquisition and processing, this problem belongs to a relatively new research field. At present, there is a lack of risk assessment and management for the whole process of the combined transportation between river and sea in the world. Moreover, it is difficult for the existing models to distinguish the characteristics of the combined transport between river and sea and the transit process at the same time. Therefore, the purpose of this paper is to establish a set of river and sea combined transport risk assessment model, dangerous goods location model and path optimization model on the basis of total risk and total cost, and choose the best algorithm to solve above model. The method adopted in this paper can be applied to other similar modes of transportation.This paper used the modern mathematics commodity optimization theory and the method, to carry out the optimization through the river sea combined transportation of three key questions. The research contents of this paper are as follows: Firstly, from the perspective of the government in waterway transportation, the risk assessment of the combined transportation between river and sea is studied. The key to solve this problem is to consider the risk characteristics of the whole process of river-sea combined transport and establish a risk assessment model suitable for the optimization of river-sea combined transportation in bulk commodities dangerous goods.Secondly, from the perspective of the transportation company, it demonstrates the location of the river-sea railway station. It solves the problem of the reasonable distribution between the river and sea transportation stations in some replacement points of river and ocean transportation stations. The combination of various dangerous goods positions and the reasonable distribution between the transportation demand stations of each batch of commodities was established. Therefore, each batch of dangerous goods of each type can meet the transportation demand, and realizes the tradeoff between the total cost and the total risk of the system.Finally, from the perspective of shippers, the optimization model and solution methods of the route optimization problem of bulk commodities dangerous goods are proposed. The routing optimization model considering time constraints and minimum total adult population is established, and a solution method is designed according to the size of the problem and the characteristics of the model. At last, through a large-scale practical example, the software programming Mablab is used to solve the model, and the results are analyzed and compared.The results of this paper are as follows:.Firstly, the risk assessment model of river and sea combined transport of bulk commodity dangerous goods is constructed. First of all, the paper systematically analyzes the flow of river and sea combined transport, which can be divided into long-distance waterway transport, short-distance highway connection and intermediate loading. Secondly, based on the characteristics of typical risk assessment models, the expected risk is selected as the basis of the risk assessment model of river and sea combined transport of dangerous commodities, and the accident probability and accident consequences of each process of river and sea combined transport are analyzed. Then the risk assessment model of commodity dangerous goods transportation under the given waterway transport path is constructed. Finally, an algorithm is designed to solve the model, and a case is constructed to verify the effectiveness of the model and method. The analysis results show that river and sea combined transportation has certain advantages in risk for the transport of bulk commodity dangerous goods.Secondly, this paper discusses the location of the river and sea multimodal transport station for dangerous goods. The site selection model based on multi - commodity network flow is constructed. The model aims at minimizing the total cost (including transportation cost, loading cost and site selection cost) and minimizing the total risk (including transportation risk and loading risk), and takes into account the delivery time limit and handling capacity of the processing station for different types of commodity dangerous goods. Based on this model, three multi-objective algorithms, including linear weighted summing algorithm, augmented weighted tchebyshev algorithm and augmented Ɛ-constraint algorithm, were customized. The results of calculation analysis, algorithm comparison and sensitivity analysis of a large scale practical case show that the model and the three algorithms are correct and effective. Among the three algorithms, the augmented Ɛ- constraint algorithm is more suitable for solving this problem due to its advantages in avoiding the distinction between redundant computation and non-dominant solutions. In addition, the expansion of handling point capacity can reduce the total cost and risk of the system to a certain extent.Thirdly, the optimization problem of river and sea combined transport route for dangerous goods with comprehensive consideration of water transport fixed schedule, service time window and economies of scale. The waterway transport is described as a piecewise linear function. Then it analyzes the characteristics of waterway transport schedule and service time window, and elaborates the logistics process of various nodes of River and Sea combined transport. Based on the above analysis, a multi-objective nonlinear programming model with the objective of minimizing the total cost and the total risk, including all operation, capacity and time window constraints, and time constraints for each shipment, is established.Then the model is liberalized, and the model is compact. With the help of optimization software, large-scale practical problems can be solved directly under the condition of single object. In order to find an effective non-dominant edge, three general multi-objective optimization algorithms, including linear weighted sum algorithm, augmented weighted tchebyshev algorithm and augmented Ɛ-constraint algorithm, were also customized. Finally, the calculation results of a large-scale real case show that the augmented Ɛ- constraint algorithm is more suitable for solving the problem of route optimization of river and sea combined transport of commodity dangerous goods. Through sensitivity analysis of some parameters, it is concluded that the time limit of goods arrival and transit have a significant impact on the result of the objective function, and the total cost and risk of system path optimization can be reduced to a certain extent by appropriately relaxing the time limit or transit time.Considering the actual situation and characteristics of river and sea combined transport of dangerous commodities in China free trade zone(Zhoushan), we can get the enlightenment points of this paper as follows:Firstly, the optimization problems of river and sea combined transport of dangerous commodities are multi-objective optimization problems. Therefore, the targets as total cost and total risk can be considered for each problem, which can be simulated to solve the problems closer to reality. Moreover, more criteria (such as risk equity) can be introduced into the objective function and the solving ability of potential multi-objective optimization algorithm can be evaluatedSecondly, this paper focuses on the construction of a new multi-objective linear programming model for the site selection problem and path optimization problem of river sea combined transport handling station for dangerous commodities and selects an appropriate multi-objective optimization algorithm.Thirdly, this paper discusses respectively deal with station location problem and path optimization model and algorithm of optimization problems, but for river and sea bulk commodities dangerous goods transport organization, there is a key issue a transportation optimization problem, which is river and sea transport highway short transferring process in the process of vehicle scheduling, optimization of delivery.The optimization of collection and distribution is also of great theoretical and practical value in the field of river and sea combined transport of dangerous commodities, which is worth studying and exploring in the future.Fourthly, the research in this paper is mainly aimed at the river and sea transport of dangerous goods. In the future, the research methods in this paper can be extended to other fields of multimodal transport, such as the combined transport of public water.
대부분 위험화물은 강과 바다의 공동 수송을 이용하여 해상의 장거리 운송으로 규모의 경제적 효과를 얻고 있다. 강과 바다의 수로는 교통의 저원가와 유연성이 있는 특징으로 하는 새로운 종류의 장거리 운송 방식이다. 강과 바다의 공동 수송을 이용하여 화물을 운송하는 것은 경제학 및 수송 시스템 등 여러 학문의 지식을 다루는 복잡한 문제로서 그 자체의 복잡성 및 데이터 획득과 처리에 대한 어려이 있다. 이 문제는 상대적으로 여전히 새로운 연구 영역에 속한다. 현재 국내외에서 강과 바다를 공동 수송에 대한 연구는 운송 전 과정의 위험성에 대한 평가와 관리로 하는 내용이 부족하다. 따라서 이번 연구의 목적은 총체적인 위험과 총체적인 자본의 기초에서 강과 바다 운송 위험 평가 모형, 위험화물 위치 모형, 경로 최적화 모형을 설정하여 적합한 모형을 사용하여 분석하였다. 이러한 분석방법은 다른 유사한 운송경로에도 사용할 수 가 있다.본 논문은 강과 바다의 최적화 이론과 방법을 바탕으로 강과 바다의 공동 수송의 세 가지 중요한 문제를 해결하고 최적화할 것이다.본 연구의 내용은 다음과 같다첫째, 수상운송 정부 부분의 차원에서 출발하여 강과 바다 공동 수송의 위험도를 평가를 분석하였다. 이 문제를 해결할 수 있는 초점은 강과 바다의 공동 수송을 할 때 제품 운송하는 전 과정의 리스크의 특성을 종합적으로 고려해 강과 바다의 공동 수송 최적화에 적합한 위험도를 평가하는 것이다.둘째, 운송회사 차원에서 강과 바다 공동 수송입지를 분석을 하였다. 일부 하천과 해양 수송, 각종 상품의 위치가 조합된 하천과 해양, 개별 상품을 운송 수요강의 적정한 분배 등 문제를 해결하여 각각의 유형의 화물이 운송 수요를 충족할 수 있고 시스템 총 원가와 총 위험도를 분석하였다.셋째, 운송 화주의 차원에서 운송품의 강과 바다의 공동 수송 경로 최적화 문제를 해결하기 위한 최적화 모델과 방법을 제안을 하였다. 본 논문은 최소 비용을 고려한 경로를 수립하여 모형을 최적화하고 문제의 규모와 모형의 특성에 적합한 방법을 설계한다..본 연구 결과는 다음과 같다첫째, 위험 화물에 대해 강과 바다의 공동 수송을 위한 리스크 평가 모델을 구축하였다. 우선 강과 바다의 공동 수송의 과정을 체계적으로 분석하여 강과 바다 공동 수송을 장거리 운송, 도로 단거리 연계와 중간 교체 과정으로 나누어 분석하였다. 다음으로, 전형적인 리스크 평가 모델의 특성을 조합하여 기대 위험을 위험 화물 강과 바다 공동 수송의 리스크 평가 모델의 기초로 설정하였고, 강과 바다 공동 수송 중 각 과정의 사고 발생 확률과 사고결과를 분석하였다, 수로 교통 경로를 선택한 위험 화물 운송의 리스크 평가 모델을 구축하였다. 마지막으로, 모델의 구축을 통하여 알고리즘을 설계하고 사례를 구성하는 방법으로 모델과 방법의 유효성을 검증하였다, 분석 결과, 위험화물수송에 있어서는 강과 바다 공동 수송은 리스크 측면에서 어느 정도 우수성을 가지고 있다는 것을 알 수 있다.둘째, 상품 위험 화물의 강과 바다 공동 수송의 입지를 선정하였다. 네트워크 스트림에 기초한 입지 모델을 구축하여, 총 원가(운송 원가, 환송 원가와 입지 원가 포함)의 최소화와 총 리스크(운송 위험과 환송 위험 포함)의 최소화로 두 가지 목표로 설정하여, 운송 기간의 제한과 물류기지가 서로 다른 유형의 위험 화물에 대한 취급 능력을 고려하였다. 또한 이 모델에 기초하여 3개의 목표를 설정하여 알고리즘, 즉 선형 가중 합계 알고리즘, 증가 가중 체비셰프 알고리즘과 증가 제약 알고리즘을 설정하고, 알고리즘의 중요한 부분, 과정 등에 대해 상세하게 기술하였다. 마지막으로, 대규모의 확실한 사례에 대해 실시한 분석결과, 알고리즘 비교와 민감도 분석을 통해 결과분석을 하였다. 3가지 모델 알고리즘이 효과성이 있는 것으로 분석되었다. 그리고 3개의 알고리즘 중 증강 제약 알고리즘은 불필요한 계산을 회피할 수 있으며, 비지배지분에 대한 구분에서 우위를 점하기 때문에 본 문제의 분석에 적합하다. 또한 배송자의 능력이 확대될수록 시스템 총 원가와 총 리스크를 어느 정도 낮출 수 있다는 것이다.셋째, 수상 운송 고정 시간표, 서비스 시간, 규모 경제의 효과성 등을 종합적으로 고려한 위험 화물의 강과 바다 공동 수송 경로의 최적화 문제를 분석하였다. 수상 운송의 규모별 경제성을 체계적으로 분석하여, 수상 운임비용을 선형 함수로 기술하여 수상 운송 고정 시간표 및 서비스 시간특성을 분석하고 강과 바다 공동 수송의 각종 비용절감의 물류 과정을 상세히 기술하였다. 그리고 상세 분석을 바탕으로 총비용 최소와 총 리스크 최소를 목표로 모든 운영, 능력과 시간, 각 화물의 시간제한 요소까지 포함하는 다 목표 비선형 계획 모델을 구축하였다. 이어 모형을 선형화하고, 선형화 한 후의 모형 구조의 단일 목표 상황에서 최적화 소프트웨어를 통해, 대규모 실제 문제를 직접 분석을 하였다, 또한 선형 가중 합계 알고리즘, 중가 가중 체비 셰프 알고리즘과 증가 제약 알고리즘을 포함하여 동일한 3개의 통용되는 다 목표를 통해 최적화 알고리즘이 동일하게 구축하였다. 따라서 수송경로 알고리즘은 대량 위험 화물 상품에 대한 강과 바다의 공동 수송의 경로 최적화 문제를 구하는 데 적합하다. 일부 파라미터에 대한 감도 분석을 통해 화물의 시간 제한과 중단 시간이 목표 함수의 결과에 현저한 영향을 마치는 곳으로 분석되었다., 운송에서 시간 또는 중계 시간을 적절히 완화하면 시스템 경로 최적화의 총 비용과 총 리스크를 어느 정도 낮출 수 있다는 것을 알 수 있다본 연구는 위험 화물 강과 바다 공동 운송 조직 영역의 3가지 초점을 통해 중국의 위험화물 운송작업의 실제적인 상황과 특징을 고려하여 본 연구는 다음과 같이 제안을 하였다.첫째, 위험화물을 운송하는 강과 공동 운송의 최적화 문제는 본질적으로 다목적 최적화문제이고, 따라서 각 문제에 대한 총 원가(혹은 총 비용)와 총 리스크 목표를 고려할 수 있고, 실제적인 시뮬레이션으로 문제를 해결할 수 있을 것이다. 그리고 더욱 많은 기준(예: 위험공평)을 목적 함수에 도입할 수 있고 잠재적인 다목표 최적화 계산법의 해결 능력을 평가할 수 있을 것이다.둘째, 본 논문은 위험 화물의 강과 바다 공동 수송의 취급소 입지 문제와 경로 최적화 문제를 위한 새로운 다 목표 선형계획 모델을 구축하고, 적합한 다 목표 최적화 알고리즘을 선택하는 데 중점을 두었다.셋째, 본 연구는 각각 입지 문제 선택과 경로 최적화문제의 최적화 모형, 계산법에 대해서 분석하였고, 운송 최적화 문제를 분석하였다. 즉 강과 바다 공동 운송 과정에서 단거리 접속 차량의 배치하고 최적화 하는 것이다. 통합과 유통 최적화는 강해 공동 운송, 위험화물운송에 이론적 또한 실용적인 가치가 있고 앞으로 다른 공동 운송에 대한 연구와 탐사할 가치가 있다고 본다.