关键词:
碳排放
铁路工程
材料运输
路网拓扑模型
路径规划
摘要:
随着“双碳”国家战略的提出和推进,铁路建设领域也在积极响应。在铁路建设过程中,材料的运输环节会产生大量碳排放,因此,建立以运输碳排放最少、成本最低为目标的铁路工程材料运输路径规划模型,选择出高效低碳的运输方式及运输路径,有助于实现铁路工程材料运输碳减排目标。论文的主要研究内容如下。
(1)分析了铁路工程材料的运量、运距、流向、运输时间限制与运输工具限制等运输特征,并对其进行分类。基于各类铁路工程材料运输特征的不同,对各类铁路工程材料的运输方式进行了研究,分别设计了各类铁路工程材料的计划货流运输模型。对碳排放与成本的计算模型进行了优化,建立了合适的碳排放与成本的计算模型,对路径规划模型建立有重要指导作用。
(2)基于真实的道路情况与运输可通行道路的限制情况,设计了路网拓扑模型的信息结构与存储结构,以某具有代表性地区为例,确定了路网拓扑模型的建立要点与流程。根据计划货流运输模型,设计了铁路工程材料运输网络,并以此为基础,分别建立了以碳排放量最少与运输成本最低为目标的目标函数,引入碳交易机制,利用损害计算环境影响评价方法,将碳排放量转化为了成本,最终建立了既包含环境指标又包含经济指标的组合路径规划模型。
(3)考虑铁路工程材料运输的特点,对遗传算法的初始种群进行优化,引入Metropolis准则、逆转操作与禁忌搜索算法,从而得到改进遗传-禁忌算法。对该算法进行验证,求解速度有明显的提升,能够防止算法过早陷入收敛。以喀赤铁路建设过程为例,进行了优化效果分析,结果表明:运输路径优化后的碳排放量比路径优化前降低了8.9%,运输路径优化后的运输成本比路径优化前降低了2%,运输路径优化后的组合成本比路径优化前降低了2%。在喀赤铁路建设标段内,路径优化后的运输路径不论是碳排放量方面还是运输成本方面,都优于原运输路径,路径规划能够达到碳减排和节约成本的目标。