城市垃圾运输处理中运输规划的研究现状与方向论文
城市垃圾的处理一直是世界各国关注的问题。据调查，全球每年新增垃圾超过10亿吨，其中城市垃圾占相当大的比例。近年来，由于我国经济的高速发展和城镇化加速推进，城市垃圾的产生量逐年增加。在1992年，城市垃圾日产量就己高达820多万吨，且年增长率接近9％[1]。这些垃圾占用土地，污染水体，破坏植被，污染大气，对环境造成了很大的破坏。另一方面，可持续发展观要求我们大力发展循环经济，建设节约型社会。因此，如何妥善规划和管理这些与日俱增的城市垃圾已成为众多学者关注的热点。
实质上，城市垃圾处理问题是一类具有特殊约束的运输问题。由此，本文从运输问题角度对城市垃圾处理研究进行文献梳理并总结展望。具体从城市垃圾运输路线、运输模式、运输处理算法和模型建立以及回收运输网络系统等四方面展开。
1城市垃圾处理运输路线
目前，我国661个设市城市的垃圾日产量达15601万吨，其中51.97%的垃圾进行集中处理。因此，每日的垃圾运输量极其庞大。面对如此庞大垃圾量的运输处理问题，运输路线的优选显得尤为重要。
1.1国外的垃圾运输路线研究AndersonLE[2]最早将混合整数规划的方法应用在垃圾收运系统的规划中。AndersonD（1992）在研究垃圾转运站、填埋场的选址优化和垃圾物流路线的优化时，成功运用地理信息系统（GIS）[3]得出最优路线。MCandidaMourao（2000）针对葡萄牙里斯本的一个区的生活垃圾收运问题，通过求解含边界约束的CARP问题[4]得到优化路线。
通过比较不难发现，国外在此方面的研究正逐渐向技术化、精细化的方向发展。而这种发展趋势也不断影响着国内学者们的研究。
1.2国内的垃圾运输路线的研究而在国内，垃圾中转站的设置标准、布点、垃圾运输调运量等是对城市垃圾运输路线优化的主要研究焦点。
刘桐武、刘兆龙[5]应用线性规划原理建立了相应模型，并改进了沈阳市城市垃圾运输的收运方案，使全市的收运方案合理化，缩短了行车路线，节约了成本。
国内学者对于运输路线的研究在考虑经济效益的同时，也逐渐将其他效益纳入研究的范围内。宋薇等[6]利用加权法建立了垃圾运输路线模型，并提出了一种新的垃圾收运路线优化问题解决方案。该模型实现了以单目标优化模型实现经济、环境与社会多目标优化的作用。其研究表明在城市垃圾运输过程中选择合理路线不仅可加快垃圾在整个运输系统中的流转速度，减少垃圾堆积的可能，同时可以节约大量人力、物力资源。
而对于计算机技术与垃圾运输的结合，国内学者也多有涉猎。樊玲尝试运用GIS（地理信息系统）获得应急运输的最优路径。其研究对GIS的多领域运用进行了尝试探索[7]，为他人进行其他研究做了铺垫。而王桂琴、高博[8]等通过借鉴樊玲等的研究，发表了《基于GIS和多目标的生活垃圾运输路线优化研究》。他们利用最短路径搜索法和层次分析法，借用GIS中网络分析工具，建立了可视化多目标垃圾运输体系，并搜索出不同目标下城市垃圾最佳运输路径。该研究结果为海淀区城市垃圾运输系统提高收运效率、减少运输过程中环境污染以及针对多种情况采用不同运输路线等问题提供了理论指导和技术支持。
根据以上文献，我们可知垃圾运输路线优化问题不仅要求经济成本最低化，更是要求实现经济、环境与社会综合效益的最优化。目前该领域的研究基本都以追求最低经济成本为目标而展开，却忽略了经济效益与环境、社会的综合效益的最优。同时，研究方法大多基于传统的线性规划方法，在结合现已蓬勃发展的计算机、网络技术来研究运输路线问题的方向上突破较少。另外，现有的诸多研究大多忽视了城市化进程的速度。研究结果往往只能供城市未来几年的参考，而无法长期使用。
2城市垃圾处理运输模式——第三方物流
第三方物流是由供方与需方以外的物流企业提供物流服务的业务方式。运用第三方物流进行垃圾运输，可以从更宏观的角度考虑垃圾物流合理化的问题，从而简化物流环节，进行合理运输。这有利于对城市垃圾在更广泛的范围内进行合理收运和处理，可以避免自有物流带来的运输效率低、收运环节繁琐、企业负担过重、城市污染加剧等问题。
运用第三方物流来进行城市的垃圾运输还是一种新兴的运输模式。这种运输模式不论在概念方面还是在实际应用方面都在不断的成熟完善之中。
2.1垃圾物流废弃物物流的概念是将第三方物流运用于城市垃圾运输的基础。吕向东、施先亮指出物流根据其业务活动的性质，可以分为供应物流、生产物流、销售物流、回收物流、废弃物流[9]。从性质看，城市的活动过程可概括为一个吐故纳新的过程。纳新即指供应物流，吐故即是在生产生活的消费过程中所产生的废旧物，其一部分是可通过回收利用形成一种新的资源，而剩下的不可再生利用的废旧物，称之为废弃物。为处理这些废弃物而进行的物流活动属于废弃物物流。对废弃物中垃圾处理过程所进行的物流活动就是城市垃圾物流。他们的研究论证了城市垃圾运输与第三方物流结合的可行性，为其他学者的研究提供了参考依据。
从物流系统理论看，城市垃圾收运系统实际上就是一种物流系统——城市垃圾物流系统[10]。城市垃圾物流就是根据具体情况将城市日常生活中产生的失去原有使用价值的物品，进行收集、分类、包装、运输，并分别运送到专门处理场所时所形成的物品实体流动（陶渊，黄兴华，2004）。他们在借鉴物流系统理论的基础上，对城市垃圾物流系统进行了研究。城市垃圾物流系统的概念从新的角度，对垃圾物流的主要特殊性进行了研究。
2.2第三方物流具体运用研究废弃物物流还在不断成熟之中，学者们对于实例应用的研究还比较少。齐玉梅等（2008）分析了当前生活垃圾收运和第三方物流发展的现状与特点，并以上海市为例，探讨了第三方物流在垃圾收运过程中的应用[11]。他们指出：两者的结合应在实践的基础上对产生的影响和效果开展综合评价。应采用多指标对复杂的物流过程进行评价，建立包括技术性指标、经济性指标和社会性指标这三个层次的评价指标体系，从而不断提高垃圾物流的效率与效益。他们的研究对于第三方物流在垃圾运输中的具体运用进行了详细阐述，对第三方物流和垃圾运输相互结合发展的研究领域具有重要指导意义。
总结可得，城市垃圾物流系统的总体发展趋势是系统化、集成化和社会化，其发展目标可以概括为作业工艺科学化、作业设备机械化、规划管理信息化和物流过程清洁化。目前，学者对该领域的研究主要集中在系统的建立与完善方面，对于垃圾物流系统的具体应用及实地案例分析研究较少。同时，目前对城市垃圾物流系统的研究大多停留于机械化阶段，对更高层次的信息化、清洁化涉及较少。
3城市垃圾运输处理算法及模型建立
有效解决垃圾运输问题的方法便是建立数学模型。收集某城市的垃圾产量，在此基础上建立模型，利用模型初步预测该城市未来短期内的垃圾产量，并分析模型的准确性及实用性。
刘育兴，钟剑（2006）[12]通过垃圾运输问题的模型建立与求解，总结出这类问题的一般性解法，即根据实际问题构造恰当的无向或有向赋权图，把问题转化成图论中的旅行商问题（TSP）问题。通过解决这类TSP问题，从而使原问题获得满意的解答。
李跃光，张远平（2010）[13]结合垃圾运输问题，将量子算法中的态矢量和量子旋转门引入到蚁群算法中，提出一种改进的蚁群算法，即量子蚁群算法（QACA），使城市垃圾运输处理的方案具有更强的种群多样性和全局寻优能力。
结合上述文献，我们可以发现目前学者们对于算法的研究主要集中于旧有算法的完善与总结，对算法的创新研究较为欠缺。另外，大多数研究需要构建一个有效的网络或模型，若缺少则难以顺利求解。因此，城市生活垃圾运输问题的算法求解与图与网络问题更好地结合应是今后该领域研究发展的重点。
4城市垃圾回收运输网络系统
城市生活垃圾产生量的剧烈增长，对城市环境造成了严重污染，也对政府开支形成了沉重的负担。而对城市垃圾管理系统进行合理的规划，可以减小环境污染，降低管理成本，并在一定程度上实现垃圾资源化。早期，国内学者曾以区域优化、长期优化和综合管理优化为基本准则（苏婧，席北斗，李秀金，2007）[14]，如今关于城市垃圾运输回收网络系统的研究正在向全面化、多阶段化、多约束化的方向发展。
4.1国外的垃圾回收网络系统研究现代城市的道路及功能区划越来越复杂，而需要收运垃圾的区域也随着城市的不断扩张而越来越大。在国外，HeishH.N.和HoK.H[15]分别将线性规划应用于垃圾处理回收系统的优化当中。Panagiotakopoulos[16]建立了结合经济、环境的固体废物处理系统的多目标规划模型。Huang和Zeng[17]在城市固体废物的处理量优化中建立了一种混合整数线性规划模型。Changeta1.[18]提出一个目标规划模型，用于以经济效益和环境保护为目标的固体废物回收和焚烧的可兼容性的评估。
4.2国内的垃圾回收网络系统研究在国内的垃圾管理体系的研究中，许多学者对国内城市垃圾处理系统进行了深入研究并指出了现有的不足。总体来看，研究重点大多集中在末端治理和源头控制上，而忽视了对垃圾的运输过程的.研究。
孙家珊（1988）[19]、陈海滨（2003）[20]等综述了城市垃圾综合处理系统中垃圾转运站的地位及作用，并结合实际说明在不同情况下建设垃圾转运站的经济性。王志刚等（2000）[21]分析了城市垃圾转运站等设施设置的相关标准与存在的问题，并对广州市市区小型垃圾转运站的设置提出了修改建议。
王羽（2002）[22]、刘东（2003）[23]等相继对垃圾回收运输系统的相关方面进行了研究，指出了与国外相比，目前我国在该领域的不足之处，并在此基础上预测了今后城市垃圾收运规划研究的发展趋势，为我国城市垃圾回收运输系统优化研究的进一步深入开展提供了参考。
目前该领域的研究局限于城市垃圾运输处理的思维模式，对运输容器，运输方式，运输路线，垃圾产生量等构建系统关键的要素没有具体研究。而且国内对于城市垃圾回收的研究一直集中在末端治理和源头控制上，对收运系统整体研究和过程分析还相对较少，这一点上还有待深入挖掘。
5总结与展望
本文在立足于运筹学运输问题的基础上，对国内外关于城市生活垃圾运输处理方面的研究文献进行了梳理。通过相关文献的总结提炼，较为全面地总结了城市垃圾处理的运输路线、第三方物流运输模式、运输处理算法和模型建立和回收运输网络系统等方面的研究现状。
纵观全文，目前垃圾运输领域的研究存在以下特点：对于垃圾收运路线优化问题的研究大多忽略了经济效益与环境、社会的综合效益的最优；对于将运输路线选择与现已蓬勃发展的计算机、网络相结合来研究突破的较少；对于垃圾运输路线优化问题的研究大多忽略了城市化进程的速度，研究结果无法长期使用；对于不确定环境、竞争性环境和多周期动态环境下的物流系统网络问题的研究较为缺乏；对于城市生活垃圾运输问题的算法求解与图与网络问题有效结合方面的研究较为欠缺；对于城市垃圾物流系统的整体研究和过程分析研究较少。
未来，对于城市生活垃圾运输处理方面的研究应主要集中于以下几个方面：求解城市生活垃圾的运输问题，更多地考虑环境效益和社会综合效益的最优，将可持续性纳入求解考虑过程；将传统运输问题的求解与计算机、网络结合起来，使问题更清晰，求解更具体；对于城市生活垃圾的物流网络设计逐渐从静态网络转变为动态网络，考虑城市发展。设计的网络系统能够随城市的发展而相应变更调节；城市生活垃圾运输问题的算法求解进一步与图与网络问题有效结合；对城市垃圾物流网络系统的研究将考虑多因素、多制约，另外，应对不同环境下的物流系统做进一步具体论述。
参考文献：
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来源：价值工程 2012年22期
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