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1、农村垃圾中转站到处理厂的周期性运输方案研究Operations Research and Fuzziology 运筹与模糊学, 2014, 4, 35-41 35 Research on the Program of Periodic Transportation from Rural Waste Transfer Station to Treatment Plant Fei Ji, Shujun Lian College of Management, Qufu Normal University, Rizhao Received: Jun. 9th, 2014; revised: Jul.
2、1st, 2014; accepted: Jul. 29th, 2014 Copyright ? 2014 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). Abstract The transportation from rural waste transfer station to treatment plant is studied in this article. Based on
3、actual situation, the author proposed two programs of periodic transportation. One is periodic transportation. It refers that the waste was stored in the transfer station first. Then ac-cording to their respective cycle, all the waste in the transfer station is transported to plant. The other period
4、icity transportation is that the waste is transported every day, but due to the vehicle is not loaded, the surplus waste must be put in the transfer station. After a period of time, the rest of the waste is transported to treatment plant. Transport through the cost minimum mathematical model is set
5、up, which obtains the optimal transfer cycle of waste transfer station. Finally the computational result of the case proves the availability of our programs. The models are scientific and the analysis of data is reasonable in this article. It analyzes the optimization problem of rural waste manageme
6、nt option. And it has reference values. Keywords Waste Transfer Station, Treatment Plant, Periodic Transportation 农村垃圾中转站到处理厂的周期性 运输方案研究 季 飞，连淑君 农村垃圾中转站到处理厂的周期性运输方案研究 36 曲阜师范大学管理学院，日照 收稿日期：2014年6月9日；修回日期：2014年7月1日；录用日期：2014年7月29日 摘 要 本文针对农村垃圾中转站到处理厂的运输进行研究。根据实际情况，提出了两个周期性运输方案：周期运输，即先将垃圾在中转站内进行存储，然后中
7、转站按各自周期将垃圾清运到处理厂；每日运输，有余量的周期性运输，即每天将垃圾运往处理厂，但由于车辆不满载造成垃圾剩余，周期性清运剩余垃圾。通过对运输方案建立费用最小数学模型，从而得出各垃圾中转站的最优中转周期。最后通过具体的案例，证明了方案的有效性。文章模型科学，数据分析合理，分析了农村垃圾的处理方案的优化问题，有一定的参考价值。 关键词 垃圾中转站，处理厂，周期运输 1. 引言 2014年，我国的人口总数已经达到了 13.6亿，其中农村人口占 46.27%。虽然城镇化水平有所提高，但随着人们生活水平的提高，产生的垃圾量也越来越多。由于农村基础设施不完善，造成了农村生活垃圾任意堆放。据相关调查
8、显示每天农村人均产生生活垃圾 0.86 kg，其中任意堆放的垃圾占 37.2%，那么2014年一年产生的生活垃圾约为 2亿吨，其中任意堆放的垃圾达到了 0.7亿吨。由于这些垃圾得不到及时有效的处理，长时间的腐败、液化，对周围的空气、土壤、水分都造成了严重的污染，直接影响到了人们的身体健康。为了改善农村的环境，达到可持续发展的目标，不仅要靠政府的资金投入，通过配置垃圾收集运输处理等一系列设施，使垃圾得到有效处理，更要增强人们环境保护的意识，从根源断绝生活垃圾污染环境的源头。 在我国城镇地区，已经形成了由收集、运输、转运、处理组成的生活垃圾收运系统。在该系统中垃圾的一般流程如图 1所示。 而衡量一
9、个垃圾收运系统的优劣，其中最重要的一项指标就是经济性。如何降低收运系统的成本，成为了人们研究的焦点。对收运系统的整体分析不难看出，其成本主要集中在前期中转站、处理厂的建 Figure 1. Flow chat of the waste 图 1. 生活垃圾流程图 定点垃圾收集容器器 收集车处理厂中转站 运输车生活垃圾农村垃圾中转站到处理厂的周期性运输方案研究 37 设费用，后期垃圾收集运输转运处理等费用，与此相关的措施主要是确定垃圾中转站、处理厂的数目及其合理的选址建设，以及垃圾收集运输转运路线的优化等。国外对垃路线的优化研究比较早，研究的主要内容包括：邮递员问题；最短路问题；旅行商问题、销售员
10、问题。而对于城市生活垃圾系统的研究主要体现在运用运筹学理论，对垃圾中转站、处理厂的选址以及对垃圾车辆路线的优化等。Piene和 Davidson 1对其研究的区域有害垃圾废弃物的管理进行了研究，通过建立管理费用最小线性规划模型，确定了垃圾中转站的位置、车辆运输的路线，最终提出了垃圾废弃物安全处理的方法。Anderson, L.E 2最先运用混合整数规划的方法，对垃圾收运系统的规划与选址进行了研究，实现了对垃圾中转站、处理厂的选址优化及垃圾收运路线的优化。Baetz et al. 3运用动态规划模型优化了垃圾废弃物能量转化系统，同时对运往各个处理厂的垃圾废弃物进行了优化分配。Koo et al.
11、 4对城市垃圾废物收运系统进行了研究，通过建立多目标规划模型，实现了对中转站、处理厂的选址。 我国对于生活垃圾收运系统的研究起步较晚，在早期由于缺乏科学的研究与规划，不仅生活垃圾得不到及时有效的处理，而且还造成了严重的资金浪费。近年来，国内的很多学者借鉴国外的经验，结合中国的国情，也做了大量的研究。盛金良和曹春华5介绍了城市生活垃圾收运模式的设计要求，同时又提出了几种常用的生活垃圾收运模式，最后又以杭州之江国家旅游度假区生活垃圾收运系统模式设计为例，说明了设计城市收运系统模式的一般步骤。王金华等6人对城市垃圾中转站选址的限制因素、选址理论，选址模型及其算法进行了多方面的说明，他指出选址布局直接
12、关系到垃圾收运的费用，所以研究最关键的是对垃圾中转站选址模型及其算法的研究。吕新福等7研究了固体废弃物物流系统的 LRP问题。通过建立 PLRP-IF模型，采用启发式算法，对模型进行求解，最终确定了建立中转站的个数、位置以及垃圾的运输路线。贾传兴等8根据城市垃圾收运系统的特点，运用集合覆盖模型对垃圾中转的位置进行了初步优化，确定了垃圾中转站待选点的位置，又运用整数规划通过建立费用最小选址模型，确定了城市垃圾中转站的具体位置。姜薇薇9、连淑君9首次将农村作为研究的目标，根据我国农村的现实情况，建立线性规划费用最小选址模型，确定了中转站的位置，并进一步对中转站到处理厂的路线进行了研究，给出了最优的
13、运输路线。最后通过具体的实例，证实了模型的可行性。 由此可以看出我国主要针对的是城市垃圾收运系统的研究，对我国的农村地区则研究的比较少。农村不同于城市，农村有以下几个特点：分布面积广，人口不集中，道路交通运输不发达，再加上又缺少垃圾收运等基础设施，比如垃圾桶等定点收集容器。所以对于城市垃圾收运系统的理论，在农村并不适用。因此，本篇论文把研究的方向由城市转向农村。在之前的研究工作中，根据我国农村的现实情况，采用了方便快捷，且相对简单的点对点收集运输方式：即每个村庄将垃圾集中堆放，由每个村庄委派的一辆小型垃圾收集车，每天将垃圾运往中转站；然后中转站的垃圾由中转站的大型运输车将垃圾进行压缩后运往处理
14、厂进行处理。最后通过建立费用最小选址模型确定了农村垃圾中转站、处理厂的建设位置。在农村垃圾收集运输的过程中，前期的收集过程中可采用小型收集车进行垃圾的收集，将垃圾从村庄运往中转站，由于小型收集车单位距离运费低、运输距离近，所以运输费用较小。然而在后期的转运过程中，采用大型运输车将垃圾进行压缩后运往处理厂，与小型收集车相比，大型运输车的单位距离运费高且运输距离远，运输费用较大。如果要求每天将中转站的垃圾清运到处理厂，由于运输车不满载，从而导致运输成本增加，造成资金的浪费。基于这种情况，针对后期中转站到处理厂的转运过程提出了两个周期性运输方案，并结合具体的案例，对每天运输的方案与周期运输方案、不同的周期运输方案之间进行了对比分析验证，证实了方案的有效性。 2. 方案模型的建立 2.1. 周期性运输方案 农村垃圾中转站到处理厂的周期性运输方案研究 38 2.1.1. 问题描述 垃圾中转站、处理厂位置已定。各村庄每天派小型收集车将村庄的垃圾清运到中转站，然后每个中转站按各自的周期，定期将中转站的垃圾进行集中压缩后，用大型运输车将所有垃圾运往处理厂集中处理。各中转站由于其建设规模、所能存储的垃圾量不同，其转运周期也各不相同。通过建立费用最小模型，从而得出各中转站的转运周期及最小费用。 2.1.2. 符号说明 M ：垃圾运输车的净载重量 jl ：第 j个垃
