甘肃省特种设备检验检测研究院 甘肃兰州 730050
摘要：2017年我国交通运输部出台了《交通运输行业发展统计公报》，2017年公路运输完成货运量368.69亿t，占到了全部运输方式的78％以上，连续多年保持持续增长的态势，由此可见公路运输在我国运输结构中的重要程度。但相比铁路、水运、航空等其他货物运输组织方式，公路货运的技术水平滞后，在运输组织效率上，我国运营货车的实载率不足60％，比发达国家水平要低1/3，整体运输效率较低和物流成本较高，粗放式的发展已不适应现代物流发展需求。而作为高效运输组织形式的甩挂运输，可以有效地提升运输效率和降低物流成本，一直受到国家的重视，但我国甩挂运输的普及率远不如韩国、新加坡这些亚洲发达国家。在共享经济时代，甩挂运输也出现了共享的概念，中国的甩挂运输应如何借助共享经济实现新的发展升级，提供给物流企业转型的高效率发展通道，这是值得业界深入探讨的一个问题。
关键词：厂内甩挂运输；车辆同步调度；问题及求解
引言
甩挂运输方式被认为是提高运输和物流效率的有效手段。但在我国普及程度较低。甩挂运输的优点是减少拖拉机数量，降低投资成本；降低物流成本，提高运输效率提高集约化程度和物流技术水平；有利于实行节能减排；促进现代物流和多式联运的发展。因此，大力发展中国的交通方式势在必行。
1甩挂运输基本理论
早在20世纪40年代，美国、加拿大等国家已经开始推广甩挂运输。甩挂运输组织方式出现相对较晚，所以甩挂运输并没有较为统一的英文专业名字，国内学者一般称甩挂运输为“DropandPullTransport”，而国外学者称它为“TruckandTrailer”，国内外相关专家学者在甩挂运输做了大量的研究，也取得了较多的成果。甩挂运输在不同文献中的概念有一定的差异，但表达出来的内涵基本是一致的。《物流术语》中提到甩挂运输是指牵引车按照预定的货运计划，将拖挂的挂车运到指定的目的地，牵引车和挂车分离分别进行作业任务，挂车进行装卸货作业，而牵引车继续拖挂别的挂车执行下一个任务的运输组织方式。传统的公路运输组织方式中，挂车与牵引车是不能分离的，在装卸货物时，牵引车必须在原地等待，这种运输组织方式缺乏灵活性，一定程度上造成了牵引车运力的浪费。现在的甩挂运输，牵引车和挂车是分离的，牵引车把挂车送到目的地后，不受挂车的装卸任务牵制，甩下挂车后，继续执行下一个任务。
2厂内甩挂运输中车辆同步调度问题
本文从空挂车的调度角度出发，研究了同步调度条件下的甩挂运输方案。同步调度是指根据任务需求和车辆状态完成对牵引车、空挂车、重挂车的同步调度。
（1）牵引车调度指对牵引车单独调度，将牵引车调度到挂车停留的节点以准备下一个作业。
（2）空挂调度指将空挂车和牵引车共同调度到运输任务装货节点并完成装货。若牵引车与挂车不在同一节点，则需先完成牵引车调度再执行空挂调度；若空挂车停留在装货节点，则无需牵引车，可直接执行空挂调度；完成1次空挂调度后，会生成1辆重挂车并减少1辆空挂车；牵引车到达节点后可执行下一个作业，挂车完成装货后下一个作业是重挂调度。
（3）重挂调度指将重挂车和牵引车调度到卸货节点并完成卸货。若牵引车与挂车不在同一节点，则需先完成牵引车调度再执行重挂调度；完成1次重挂调度，会生成1辆空挂车；牵引车到达节点后可执行下一个作业，挂车完成装货后下一个作业是空挂调度。
3厂内甩挂运输中车辆同步调度求解
禁忌搜索（TabuSearch，TS）是用于解决组合最优化问题的一种强有力的算法，本文采用ts算法用于求解牵引车挂车同步调度问题。基于空挂调度和重挂调度设计作业路径整数编码，编码1～N表示空挂调度，（N＋1）～2N表示重挂调度；基于甩挂任务约束建立邻域搜索的新解产生规则；基于贪婪算法设计了车辆选择策略，解决甩挂作业所需的车辆选择问题，并用于作业路径的解码。
3.1车辆选择策略
先介绍2个集合以解释车辆选择策略。q＝｛（k，q）｜k≤k，q∈V｝是牵引车位置集，（k，q）表示牵引车k在节点q。P＝｛（m，P，ｃ）｜m≤m，P∈V，ｃ∈｛0，1｝｝是挂车位置集；（m，P，0）表示空挂车m在节点P；（m，P，1）表示重挂车m在节点P。车辆选择策略如下：（1）对于空挂调度u，装货节点i是已知的，选择一个车辆组合，由牵引车k（（k，q）∈q）牵引空挂车m（（m，P，0）∈P）将最早到达节点i，即miN[mａｘ（ａks1q＋ｄsP／V，ｂms2P）＋ｄPi／V]。在选择完成后，执行空挂调度，更新位置集，将q中（k，q）更新为（k，i），将P中（m，P，0）更新为（m，i，1）。若节点i存在可用空挂车m（（m，i，0）∈P），则可以直接选择该挂车，无需选择牵引车，并将P中（m，i，0）更新为（m，i，1）。（2）对于重挂调度u＋N，装货节点i和卸货节点j是已知的，选择在装货节点i的重挂车m（（m，i，1）∈P），再选择一辆牵引车k（（k，q）∈q），牵引车k最早到达节点i，即miN[ａks1q＋ｄsP／V]。在选择完成后，执行重挂调度，更新位置集，将q中（k，q）更新为（k，j），将P中（m，i，1）更新为（m，j，0）。
3.2基于时间窗的初始解设计
根据硬时间窗约束，输出的作业路径应基于时间窗进行初步排序，且由于挂车的特殊性，空挂调度的数量不应超过挂车数量，若超过，会出现无挂车可用的无效解。根据这一要求，设计了基于时间窗的初始解。
（1）输入牵引车数量和挂车数量，设置作业路径输出集R和作业路径记录变量R，R＝1。
（2）将运输任务分解为空挂调度和重挂调度，并依照空挂调度开始时间窗和重挂调度结束时间窗从小到大排序，得到Ttime，st＝1。
（3）选取任务Ttime（st），若Ttime（st）≤N，则执行步骤（4），否则执行步骤（5）。
（4）若存在空挂车，即（m，P，0）∈P，执行车辆选择策略，则执行步骤（6）；否则，st＝st＋1，执行步骤（3）。
（5）执行车辆选择策略，执行步骤（6）。
（6）R＝R＋1，R（R）＝Ttime（st），从Ttime中删除Ttime（st），st＝1，若Ttime∈，则执行步骤（7），否则执行步骤（3）。
3.3解评价函数
在解评价函数中，以目标函数和惩罚函数作为判断标准。目标函数是指在硬时间窗约束下，完成全部运输任务的总运输成本；惩罚函数是指没有按照任务时间窗完成的任务次数，惩罚函数不具有实际意义，只用于优化解的质量。其表达式为：
f（y）＝O＋hPu
其中，f（y）为解的评价函数；O为染色体的总运输成本，即目标函数，目标函数可以根据车辆选择策略结合作业路径得到；Pu为单次惩罚值；h为未按照时间窗完成的作业的总次数。
结语
牵引车挂车同步调度可以减少甩挂车辆的使用，从而节省总成本，相对于卡车运输，至少可以节省31.87％的厂内运输成本；同步调度可以处理复杂情形下对不同牵引车和不同挂车的同步调度，从而充分利用牵引车的牵引能力和挂车的装载能力。同步调度中处理空挂车调度的思路可以广泛应用于其他甩挂运输模式中，也可以用于处理空挂车调度问题。
参考文献
[1]国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会.物流术语[J].交通标准化，2003(1):68-69.
[2]高洪涛，李红启.道路甩挂运输组织理论与实践[M].北京：人民交通出版社，2010.