新港内陆集疏运网络优化设计
为了减少淮安交通行业的碳排放量，本文对淮安新港集疏运网络进行优化。首先，介绍了集疏运系统和低碳运输，并分析了集疏运网络的建模方法。其次，分析淮安当前三种运输方式的碳排放影响因素，利用单位周转碳排放量与此种运输方式对应的周转量之间的乘积来计算得出淮安各种运输方式的碳排放量。再次，构建相应的集疏运网络模型，基于线性方法将碳排放与时间进行加权，并将其作为目标函数。最后，通过lingo软件对模型进行求解，进行网络优化，并对优化前与优化后的目标函数值进行比较分析，实现了碳排放与运输时间的最小化。关键词 低碳运输，港口，集疏运网络，优化
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究现状综述 1
1.3 研究内容 3
2 相关理论概述 5
2.1 低碳运输概述 5
2.2 集疏运系统概述 5
2.3 集疏网络的建模方法 7
3 淮安新港相关调查 9
3.1 淮安新港的简介 9
3.2 京杭大运河苏北段与盐河闸口通行情况调查 9
3.3 进出新港的货物流向比例调查 11
4 淮安市新港碳排放测算 12
4.1 淮安市碳排放影响因素分析 12
4.2 淮安各运输方式能耗计算 14
4.3 淮安各运输方式碳排放的计算 16
5 基于淮安新港低碳集疏运网络的构建与优化 19
5.1 集疏运节点的选取 19
5.2 基于碳排放最小化集疏运输模型的构建 21
5.3 新港的集疏运网络优化 23
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
附录 31
1 绪论
1.1 研究背景
交通运输行业是城市能耗和碳排放的主要行业之一：2010年我国交通运输业的能耗大约占全社会总能耗的9%左右；全球有25%的碳排放来自交通运输。所以低碳运输作为高能效、低消耗、低污染的交通运输方式，成为实现城市节能减排、发展低碳城市经济的关键点之一。为此，我国在低碳实施过 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
程中，对城市环境污染主要来源之一的交通行业逐渐要求并规定了减排指标，促成中心城市“低碳交通”概念的形成并逐渐推广。
港口是连接各种运输方式的枢纽。港口集疏运系统，是以港口运输为中心，使用港口的基础设备与公路、水路、铁路等运输方式进行有效的连接，从而形成集疏运运输网络系统。集疏运体系能力的不断增强也会在一定程度上弥补港口其他系统的不足乃至扩大港口腹地半径。因此，对集疏运网络的研究有助于港口乃至其腹地更好地发挥潜力。
淮安作为第二批碳排放试点城市，交通行业作为碳排放的主要行业，淮安需要对各种运输方式进行协调从而使碳排放减少。本文为了达到碳排放最小的目的，需要对当前的公路、铁路、水路运输状况进行分析，建立起以淮安新港为中心的集疏运运输网络，并对该网络进行优化。
1.2 研究现状综述
1.2.1 国内研究现状综述
1）城市低碳交通评价指标及评价方法研究
茅林[1]（2010）从环境保护、节能减排、循环经济、科技与信息化四个方面提出了低碳交通规划的评价指标体系。刘细良等[2]（2010）构建了评价交通低碳化的指标体系，并对长株潭低碳交通的发展进行了展望。
2）港口多式联运的研究
国内多式联运研究主要有两种方法：
（1）线性规划法。线性规划法研究的较多，它基于运筹学的理论，对现实的港口状况进行模型化，通过方程式来表示出目标函数，并通过港口的实际条件进行相关条件约束，从而解出最优结果。邵振民[3]提出的基于超网络的集装箱多式联运路径优化研究，建立了以运输费用与中转费用为目标函数，通过投影法将运输方式都集中到一种运输方式上，简化了目标函数，并通过改进的遗传算法与改进的Dijkstra方法进行分别求解比较。王碧鹤[4]提出的港口多式联运与组合方式研究不仅考虑了运输费用与中转费用，而且还将惩罚因子加入到目标函数中，当货物不能再规定时间内到达时，需要支付一定的费用，最后通过GA遗传算法进行求解，这种模型更加符合港口的实际情况。魏宇[5]提出的多式联运网络优化研究。提出了软时间窗可以不在时间约束范围内运输到目的地，只需一定的惩罚费用，而硬时间窗表示不在时间范围内运输，货物是不予接受的。罗月蕾[6]将碳排放量乘以碳税加入总费用作为目标函数的考虑因素，通过考虑碳排放与不考虑碳排放进行对比分析，提出两种机制下研究的差异。
（2）综合分析评价法。综合分析评价法是一种定性与定量相结合的方法，通过定性分析可以得到港口运输的各种影响因素，确定各种影响因素相应的评价值，再通过定量计算，最终得到最优决策结果。这种方法的优点是：将定性分析与定量分析结合起来，分析较为全面。而它的缺点是：受人的主观影响较大，特别是相关参数权重的设置，不同的人所产生的结果偏差都较大，人为因素决策的不科学将会使整个评价法就失去可信性。我国也有少许学者对该方法进行了研究，李博[7]提出的多式联运的集装箱货物运输网络优化，对公、铁、水、空四种交通方式进行对比分析，王金华[8]在多式联运合理化运输的前提下，建立合适的评价机制，采用模糊分析法与层次分析法对多式联运网络进行优化。
1.2.2 国外研究现状综述
1）城市低碳交通评价指标及评价方法研究
Glaeser[9]（2010）研究了城市碳排放计算方法，并对美国的十个城市的碳排放进行实例分析，从经济学角度对各个家庭的碳排放进行分析，给出了低碳化发展的建议。Chris Goodall[10]（2007）根据自上而下的计算方法估算出每个家庭各种能源总消耗，从而估算出碳排放量。
2）港口多式联运的研究
Chang[11] 构建了成本和时间最小的多目标规划模型，并用松弛和分解方法进行求解。Xiao J.[12]于2012年建立带软时间窗的车辆路径问题，如果车辆无法在特定时间范围内到达，则加上惩罚成本，并用遗传算法达到运输成本最小的目标。Milan Janic[13]对多式联运与公路运输的内部成本（运作成本和时间成本）与外部成本（社会成本与环境成本）分别进行了计算，使结果更加接近实际运输情况，并建立成本最小化的目标函数。
1.2.3 国内外研究现状分析
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究现状综述 1
1.3 研究内容 3
2 相关理论概述 5
2.1 低碳运输概述 5
2.2 集疏运系统概述 5
2.3 集疏网络的建模方法 7
3 淮安新港相关调查 9
3.1 淮安新港的简介 9
3.2 京杭大运河苏北段与盐河闸口通行情况调查 9
3.3 进出新港的货物流向比例调查 11
4 淮安市新港碳排放测算 12
4.1 淮安市碳排放影响因素分析 12
4.2 淮安各运输方式能耗计算 14
4.3 淮安各运输方式碳排放的计算 16
5 基于淮安新港低碳集疏运网络的构建与优化 19
5.1 集疏运节点的选取 19
5.2 基于碳排放最小化集疏运输模型的构建 21
5.3 新港的集疏运网络优化 23
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
附录 31
1 绪论
1.1 研究背景
交通运输行业是城市能耗和碳排放的主要行业之一：2010年我国交通运输业的能耗大约占全社会总能耗的9%左右；全球有25%的碳排放来自交通运输。所以低碳运输作为高能效、低消耗、低污染的交通运输方式，成为实现城市节能减排、发展低碳城市经济的关键点之一。为此，我国在低碳实施过 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
程中，对城市环境污染主要来源之一的交通行业逐渐要求并规定了减排指标，促成中心城市“低碳交通”概念的形成并逐渐推广。
港口是连接各种运输方式的枢纽。港口集疏运系统，是以港口运输为中心，使用港口的基础设备与公路、水路、铁路等运输方式进行有效的连接，从而形成集疏运运输网络系统。集疏运体系能力的不断增强也会在一定程度上弥补港口其他系统的不足乃至扩大港口腹地半径。因此，对集疏运网络的研究有助于港口乃至其腹地更好地发挥潜力。
淮安作为第二批碳排放试点城市，交通行业作为碳排放的主要行业，淮安需要对各种运输方式进行协调从而使碳排放减少。本文为了达到碳排放最小的目的，需要对当前的公路、铁路、水路运输状况进行分析，建立起以淮安新港为中心的集疏运运输网络，并对该网络进行优化。
1.2 研究现状综述
1.2.1 国内研究现状综述
1）城市低碳交通评价指标及评价方法研究
茅林[1]（2010）从环境保护、节能减排、循环经济、科技与信息化四个方面提出了低碳交通规划的评价指标体系。刘细良等[2]（2010）构建了评价交通低碳化的指标体系，并对长株潭低碳交通的发展进行了展望。
2）港口多式联运的研究
国内多式联运研究主要有两种方法：
（1）线性规划法。线性规划法研究的较多，它基于运筹学的理论，对现实的港口状况进行模型化，通过方程式来表示出目标函数，并通过港口的实际条件进行相关条件约束，从而解出最优结果。邵振民[3]提出的基于超网络的集装箱多式联运路径优化研究，建立了以运输费用与中转费用为目标函数，通过投影法将运输方式都集中到一种运输方式上，简化了目标函数，并通过改进的遗传算法与改进的Dijkstra方法进行分别求解比较。王碧鹤[4]提出的港口多式联运与组合方式研究不仅考虑了运输费用与中转费用，而且还将惩罚因子加入到目标函数中，当货物不能再规定时间内到达时，需要支付一定的费用，最后通过GA遗传算法进行求解，这种模型更加符合港口的实际情况。魏宇[5]提出的多式联运网络优化研究。提出了软时间窗可以不在时间约束范围内运输到目的地，只需一定的惩罚费用，而硬时间窗表示不在时间范围内运输，货物是不予接受的。罗月蕾[6]将碳排放量乘以碳税加入总费用作为目标函数的考虑因素，通过考虑碳排放与不考虑碳排放进行对比分析，提出两种机制下研究的差异。
（2）综合分析评价法。综合分析评价法是一种定性与定量相结合的方法，通过定性分析可以得到港口运输的各种影响因素，确定各种影响因素相应的评价值，再通过定量计算，最终得到最优决策结果。这种方法的优点是：将定性分析与定量分析结合起来，分析较为全面。而它的缺点是：受人的主观影响较大，特别是相关参数权重的设置，不同的人所产生的结果偏差都较大，人为因素决策的不科学将会使整个评价法就失去可信性。我国也有少许学者对该方法进行了研究，李博[7]提出的多式联运的集装箱货物运输网络优化，对公、铁、水、空四种交通方式进行对比分析，王金华[8]在多式联运合理化运输的前提下，建立合适的评价机制，采用模糊分析法与层次分析法对多式联运网络进行优化。
1.2.2 国外研究现状综述
1）城市低碳交通评价指标及评价方法研究
Glaeser[9]（2010）研究了城市碳排放计算方法，并对美国的十个城市的碳排放进行实例分析，从经济学角度对各个家庭的碳排放进行分析，给出了低碳化发展的建议。Chris Goodall[10]（2007）根据自上而下的计算方法估算出每个家庭各种能源总消耗，从而估算出碳排放量。
2）港口多式联运的研究
Chang[11] 构建了成本和时间最小的多目标规划模型，并用松弛和分解方法进行求解。Xiao J.[12]于2012年建立带软时间窗的车辆路径问题，如果车辆无法在特定时间范围内到达，则加上惩罚成本，并用遗传算法达到运输成本最小的目标。Milan Janic[13]对多式联运与公路运输的内部成本（运作成本和时间成本）与外部成本（社会成本与环境成本）分别进行了计算，使结果更加接近实际运输情况，并建立成本最小化的目标函数。
1.2.3 国内外研究现状分析
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