孫焰 高源發(fā) 鄭文家

（同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海 201804）

0 引 言

物流樞紐是物流網(wǎng)絡(luò)中貨物流的重要集散中心，它不僅是關(guān)系全局的重要物流組織和生產(chǎn)基地，保證物流網(wǎng)絡(luò)暢通、實(shí)施宏觀調(diào)控的重點(diǎn)，同時(shí)又是物流網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)設(shè)施相互聯(lián)系、相互配合的重要環(huán)節(jié)和支持所在地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施、聯(lián)系紐帶，因此物流樞紐在物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中具有特殊重要的地位和作用.

對(duì)于物流樞紐而言，當(dāng)其建成后投入使用，內(nèi)部將會(huì)產(chǎn)生大量的客運(yùn)流量和貨運(yùn)流量，會(huì)對(duì)樞紐周圍的交通產(chǎn)生巨大的影響.同時(shí)，由于客運(yùn)流量與貨運(yùn)流量的組織方法并不相同，因此，如果樞紐周圍客貨運(yùn)交通的組織沒有做好，那么樞紐的交通將會(huì)十分混亂，不僅僅影響樞紐內(nèi)員工的出行，還影響了物流樞紐的作業(yè)效率.因此在樞紐建設(shè)時(shí)，得到樞紐交通量后，需要根據(jù)一定的交通規(guī)則和理論方法，去進(jìn)行交通量的分配，把交通量分配到各條道路上，使得樞紐內(nèi)部的交通更加順暢.

1 樞紐最優(yōu)貨運(yùn)交通組織模式

對(duì)于物流樞紐的客運(yùn)流量而言，由于其具有很大的自由性，因此難以通過一定的交通管理措施進(jìn)行控制，其總會(huì)選擇最短路或者是時(shí)間最少的道路，而對(duì)于貨運(yùn)流量而言，在樞紐內(nèi)部可以通過一定的交通管理措施進(jìn)行調(diào)控，合理的分配貨運(yùn)交通的流量.

對(duì)于交通分配而言，目前廣泛使用的便是1952年Wardrop 所提出的分配理論.其包括Wardrop第一原理和Wardrop第二原理，即系統(tǒng)中的個(gè)體最優(yōu)和系統(tǒng)總體最優(yōu)［1］.

對(duì)于物流樞紐這一個(gè)系統(tǒng)而言，考慮到如果采用個(gè)體最優(yōu)，則所有的個(gè)體都會(huì)選擇最短的道路進(jìn)行行駛，而道路上的容量是一定的，這樣一來必然會(huì)造成樞紐內(nèi)部道路的擁堵；而如果采用系統(tǒng)總體最優(yōu)，那么通過一定的組織方法，會(huì)使得系統(tǒng)內(nèi)部的用戶總和最優(yōu)，從而路網(wǎng)的使用更加健康和良好.因此通過以上的分析，本文決定采用Wardrop第二原理，以其為交通分配的基本原理進(jìn)行物流樞紐內(nèi)部的交通分配.

1.1 貨運(yùn)交通分配模型建立

為了方便對(duì)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的描述，采用一個(gè)有向圖表示，即G=（V，E）.其中：V為所有的頂點(diǎn)的組合；E為所有的邊的組合.定義路網(wǎng)上的弧為eij，dij為eij的長(zhǎng)度，bij為eijh的容量.定義K為所有車流的集合；nk為第k支車流的流量.定義決策變量為流量nk是否選擇eij這條路.

考慮到路網(wǎng)的通行能力，可以知道，當(dāng)一條道路上的車流過多時(shí)，其行駛的速度會(huì)受到一定的影響，并且會(huì)影響到其通行的時(shí)間，因此如果考慮采用總行駛時(shí)間最少，那么必然要考慮各條道路的路阻函數(shù)，將會(huì)給分配帶來許多麻煩.在此，本文決定采用總的車公里數(shù)最少作為系統(tǒng)最優(yōu)的目標(biāo).并為了保證對(duì)貨運(yùn)流量的管理和控制，規(guī)定OD 間車流不能分開.因此，貨運(yùn)交通分配的目標(biāo)函數(shù)為

為了保證路網(wǎng)收發(fā)點(diǎn)和中間點(diǎn)的流量平衡，則要求

為了保證各條路的總車流量受通過能力的約束，并且車流分配盡可能的均勻，防止某些路段上的流量過于集中，要求：

1.2 貨運(yùn)交通分配模型算法設(shè)計(jì)

根據(jù)以上模型的建立，可以看出是NP 困難問題.目前對(duì)于NP困難問題而言，采用精確計(jì)算方法工作量大，因此人們的研究都偏向于啟發(fā)式算法.目前啟發(fā)式算法主要包括禁忌搜索算法、模擬退火算法、遺傳算法、蟻群優(yōu)化算法等［2］.本文采用貪婪取走啟發(fā)式算法進(jìn)行模型的求解.

由于本文的目標(biāo)函數(shù)為總的車公里數(shù)最少，而對(duì)于物流樞紐而言，其在一定時(shí)間內(nèi)的交通流量是固定的，所以車輛的行駛距離將會(huì)直接影響到本文的目標(biāo)函數(shù)，因此為了保證總的車公里數(shù)最小，車輛需要盡可能的選擇最短路，但是考慮到路段飽和度的約束，所有的交通流量都選擇最短路徑是不可能的，因此當(dāng)路段的飽和度不滿足約束時(shí)，需要放棄最短路，選擇繞行，以保證系統(tǒng)最優(yōu)的目的.通過資料的收集可以知道，最短路的距離越小，其繞行的能力越差，因此流量分配的順序?qū)?huì)由各個(gè)OD 的最短路的距離來決定，優(yōu)先分配最短路距離小的流量.而在選擇最小的最短路距離時(shí)，如果是惟一的，則直接進(jìn)行分配；如果不惟一，則利用每一個(gè)OD 對(duì)的次短路的距離比上最短路的距離，其比值的大小將會(huì)反映繞行的代價(jià)的大小，比值越大，其繞行的代價(jià)越大，因此應(yīng)該選擇比值最大的那個(gè)OD 對(duì)進(jìn)行分配.依此循環(huán)，直到所有的OD 對(duì)都分配完成為止.

根據(jù)以上的算法思路，該模型的求解步驟如下.

1）輸入OD 流量和各個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離.

2）采用深度優(yōu)先搜索算法，求出所有具有流量的OD 的路徑，并進(jìn)行排序.

3）在所有具有流量的OD 的最短路徑中，找出最小的，并獲得其起訖點(diǎn)，進(jìn)行分配.

4）判斷最小的最短路徑是否惟一，如果惟一則按照最短路徑分配，其中要滿足容量和飽和度的限制；如果不惟一，那么計(jì)算其繞行代價(jià)，優(yōu)先分配繞行代價(jià)最大的那個(gè)OD 對(duì).對(duì)于飽和度的限制，本文規(guī)定每一路段的飽和度都必須小于0.7，如果飽和度不符合，需要進(jìn)行繞行.

5）分配完成后，修改各個(gè)路徑的容量和流量，并把該OD 對(duì)的最短距離變成無窮大.

6）判斷是否已經(jīng)分配完成.若是則結(jié)束，若不是則轉(zhuǎn)第3步.

2 客貨運(yùn)路徑優(yōu)化分配模式

物流樞紐的客流主要是因?yàn)闃屑~內(nèi)部企業(yè)員工的上下班而引起的，其具有很強(qiáng)的規(guī)律性，而對(duì)于貨流而言，其主要是由于樞紐內(nèi)的物流作業(yè)所引起的，雖然其也存在一定的規(guī)律，但是當(dāng)客流與貨流交叉時(shí)，就會(huì)存在兩者的高峰期是否一致的問題，因此在本文中，對(duì)于客貨運(yùn)路徑分配的模式，決定采用2種方案，分別應(yīng)對(duì)客運(yùn)與貨運(yùn)的高峰期是否一致的問題.

2.1 客運(yùn)與貨運(yùn)的高峰期一致

當(dāng)客運(yùn)和貨運(yùn)的高峰期都一致的時(shí)候，由于貨運(yùn)車輛在物流樞紐內(nèi)部可以通過一定的交通運(yùn)輸組織來進(jìn)行控制，而客運(yùn)的流量會(huì)采用最短路徑，這時(shí)候路網(wǎng)上客運(yùn)流量與貨運(yùn)流量會(huì)共同使用道路設(shè)施，因此首先應(yīng)該把不同類型的車輛，根據(jù)車輛換算系數(shù)，把全部的流量都換算成標(biāo)準(zhǔn)車進(jìn)行計(jì)算.根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，將小客車作為標(biāo)準(zhǔn)車型，車輛換算系數(shù)見表1［3］.

把車輛換算成標(biāo)準(zhǔn)車后，首先按照全有全無的分配原則，把從外部到達(dá)物流樞紐和物流樞紐出去的客運(yùn)流量分配到各條道路上，并根據(jù)每條道路的容量限制和分配所得的客運(yùn)流量，修改交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)模型中道路的容量，得到一個(gè)新的有向圖.再根據(jù)所得到的新的有向圖進(jìn)行貨運(yùn)流量的分配，對(duì)于貨運(yùn)流量的分配，首先需要修正物流樞紐周圍的道路容量，使其變成無窮大，實(shí)現(xiàn)了在樞紐內(nèi)部按照內(nèi)部交通組織來進(jìn)行行走，而在外部按照全有全無的分配方法進(jìn)行分配，然后再與真實(shí)的交通流量相比較，根據(jù)交通影響評(píng)價(jià)的計(jì)算指標(biāo)，得到物流樞紐對(duì)周圍交通的影響，并進(jìn)行分析.因此其交通分配的步驟為：

表1 標(biāo)準(zhǔn)車的車輛換算系數(shù)

1）把客運(yùn)流量和貨運(yùn)流量轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)車流量.

2）客運(yùn)流量按照全有全無的方式進(jìn)行分配.

3）修正交通網(wǎng)絡(luò)模型上道路的流量和容量.

4）按照貨運(yùn)交通分配模型的算法分配貨運(yùn)的流量.

5）計(jì)算道路的飽和度，分析物流樞紐對(duì)周圍交通的影響.

芭蕉現(xiàn)存俳句983首〔1〕，其中約40首俳句帶有表示顏色的詞，帶“白”字的24首，帶“青”字的11首，帶“紅”字的4首，帶“紫”字的2首。在芭蕉的色彩意識(shí)中，“白”“青”占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。此外，尚有為數(shù)較多的間接表示顏色意味的詞，如“月”“雨”“雪”“露”等表示“白色”或“無色”的詞，由此可見，芭蕉的色彩意識(shí)總體傾向于自然色，對(duì)于濃麗的色彩有回避傾向。

2.2 客運(yùn)與貨運(yùn)的高峰期不一致

當(dāng)客運(yùn)與貨運(yùn)的高峰期不一致時(shí)，無論是客運(yùn)還是貨運(yùn)，其都會(huì)使用運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中的道路，并且由于其高峰期不一致，那么會(huì)導(dǎo)致在某一個(gè)流量的高峰期只有貨運(yùn)或者是客運(yùn)在使用道路.因此，本文進(jìn)行均衡處理，即首先把物流樞紐里的客運(yùn)和貨運(yùn)交通量全都按照車輛換算系數(shù)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)車，然后再把轉(zhuǎn)化后的標(biāo)準(zhǔn)車按照貨運(yùn)交通分配模型分配到交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中.其交通分配的步驟為：

1）把客運(yùn)流量和貨運(yùn)流量轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)車流量.

2）把轉(zhuǎn)化后的客運(yùn)流量和貨運(yùn)流量進(jìn)行相加，得到路網(wǎng)上的總流量.

3）輸入交通網(wǎng)絡(luò)模型上道路的流量和容量.

4）按照交通流量分配模型的算法進(jìn)行分配總的流量.

5）計(jì)算道路的飽和度，分析物流樞紐對(duì)周圍交通的影響.

3 交通影響評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇

1）對(duì)周邊路段影響 選取路網(wǎng)的飽和度（LOS）指標(biāo)來反映城市內(nèi)一定區(qū)域的路網(wǎng)服務(wù)水平，即

表2 路網(wǎng)飽和度指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2）對(duì)整個(gè)路網(wǎng)的影響分析 物流樞紐建成前后對(duì)影響范圍內(nèi)主要路段的平均影響度為［5-6］

式中：Vi為路段的交通流量；Ci為路段的道路容量；Is為建設(shè)項(xiàng)目建成前后對(duì)影響范圍內(nèi)路段的平均影響度；m為影響范圍內(nèi)主要路段的個(gè)數(shù)，主要路段包括主干路和次干路以及較重要的支路.

在本文中，為了便于計(jì)算，著重關(guān)注路網(wǎng)的飽和度（LOS）這一指標(biāo)，通過這一指標(biāo)來反應(yīng)各條道路的使用情況.

4 案例分析

利用本文所提出的物流樞紐對(duì)周圍交通環(huán)境的影響分析方法，選取福建漳龍物流樞紐進(jìn)行實(shí)證研究，以驗(yàn)證該方法的可行性和可操作性.

漳龍物流樞紐是漳州漳龍物流園區(qū)開發(fā)有限公司投資興建的綜合型物流樞紐，該樞紐現(xiàn)狀用地位于漳州市九龍大道270號(hào)，距漳龍高速入口2km、郭坑火車站5km、漳州貨運(yùn)站3km，距漳州港20km、廈門50km，相鄰漳州藍(lán)田工業(yè)區(qū)和龍文經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū).見圖1.

圖1 漳龍物流樞紐范圍示意圖

漳龍物流樞紐未來規(guī)劃的外部道路中，金寶路為東西向的橫向道路，根據(jù)它在樞紐中作為連接物流樞紐與外部地區(qū)的快速通道的重要地位，道路橫斷面定位雙向4車道，其余的3條南北方向的縱向道路為金上路、金洋路和金秋路，道路橫斷面定位為雙向2車道.在對(duì)外的通道上，主要包括：樞紐南邊的高速引線、樞紐東邊的漳華路、樞紐北面的金龍路、樞紐西面的金塘路這四條道路.根據(jù)樞紐的道路設(shè)計(jì)，其交通網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)參數(shù)見圖2，各等級(jí)公路的通行能力見表3.

圖2 漳龍物流樞紐交通網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)參數(shù)

表3 一級(jí)公路每車道的設(shè)計(jì)通行能力

同時(shí)，該物流樞紐的客貨運(yùn)交通流量見表4～5.

表4 物流樞紐高峰小時(shí)貨運(yùn)OD表 pcu／h

當(dāng)客運(yùn)和貨運(yùn)的高峰期一致時(shí)，利用上文的算法，得到的分配結(jié)果見圖3.其中線條的顏色和寬度表示了道路的擁擠程度，即VC比.

表5 物流樞紐高峰小時(shí)客運(yùn)OD表 pcu／h

圖3 客運(yùn)與貨運(yùn)高峰期一致時(shí)的分配結(jié)果

當(dāng)客運(yùn)和貨運(yùn)的高峰期不一致的時(shí)候，利用上文的算法，得到的分配結(jié)果見圖4.

圖4 客運(yùn)與貨運(yùn)高峰期不一致時(shí)的分配結(jié)果

如果全部的客運(yùn)流量和貨運(yùn)流量都按照全有全無進(jìn)行分配，則運(yùn)行的結(jié)果見圖5.

圖5 按照全有全無分配結(jié)果

對(duì)比以上3 種情況，選取其中流量最大的6條路徑的結(jié)果，見表6.

表6 3種分配方法的結(jié)果對(duì)比

通過以上圖表的對(duì)比，可以看出，相比于全有全無分配，本文的模型可以較好的實(shí)現(xiàn)物流樞紐交通的分配，并且分配的結(jié)果對(duì)周圍的影響也較小，具有良好的實(shí)用性.

5 結(jié)束語

為了進(jìn)行物流樞紐交通影響分析，需要對(duì)樞紐的流量進(jìn)行相應(yīng)的組織，減少其對(duì)周圍交通的影響.針對(duì)物流樞紐里的貨流，文中建立了貨運(yùn)交通分配模型，并且設(shè)計(jì)了貪婪取走啟發(fā)式算法.同時(shí)，考慮到物流樞紐內(nèi)既有客流又有貨流，因此本文綜合考慮了物流樞紐里這兩種不同的流量，針對(duì)這兩種流量存在高峰期不一致的情況，設(shè)計(jì)了不同的流量分配方法.最后，通過實(shí)例研究，證明了本文方法的可靠性和實(shí)用性.該研究方法可對(duì)城市物流樞紐的規(guī)劃產(chǎn)生積極影響，有助于規(guī)劃決策者在建設(shè)物流樞紐時(shí)綜合考慮其對(duì)周邊路網(wǎng)的影響.

［1］任科社.交通運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)劃［M］.北京：人民交通出版社，2010.

［2］孫 焰.現(xiàn)代物流管理技術(shù)［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2011.

［3］中華人民共和國交通部.JTG B01-2003公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：交通部公路司，2004.

［4］馬玉紅.物流園區(qū)交通影響分析方法研究［D］.長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2007.

［5］彭 弛.物流園區(qū)交通影響分析研究［D］.長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2007.

［6］張劍宇，封學(xué)軍，王 偉，等.物流園區(qū)交通影響分析研究［J］.物流科技，2008（6）：55-58.