城市生活垃圾收集与运输路线的优化

90年代中后期，随着城市规模的扩大、数量的猛增，城市生活垃圾的处理处置造成的环境污染不容忽视，模型开始考虑大气污染、地下水污染等因素，形成了兼顾环境和经济的多目标优化模型。多目标模型很好地解决了大城市的生活垃圾收运问题，它可以在经济投入最小化的基础上兼顾环境污染造成的影响，达到可持续发展的目标。多目标决策分析与传统单目标优化最大区别在于其决策问题中具有多个互相交互但无法统一的目标，可以基本实现多个目标同时优化的问题。多目标决策问题又分为多目标规划问题和多目标优选问题两种类型。目前对于这两种类型问题的解法有较成熟的研究。我国对城市生活垃圾的收运路线模型与算法的研究还处于发展阶段。
盛金良最早研究了城市生活垃圾的收运模式，包括有中转的收运模式和无中转的收运模式，设置中转与否，视垃圾从产生源到处理地的运输距离，垃圾收集车辆的运输能力及垃圾量来确定。贾学斌在收集频率确定的前提下，以收运路线总行程最短为目标函数，建立了城市垃圾收运路线模型，并利用神经元理论、搜索技术计算出城市垃圾收运路线的优化方案，并编制10个垃圾收集点的计算机运行程序，但在实际城市垃圾收运路线优化中尚不能广泛推广使用。台湾学者张乃斌为收集车辆路线建立了一个改进的多目标、混合整数规划模型，并通过接合GIS技术来解决收集车辆路线和调度问题。GIS技术是用来在复杂的空间地理关系下，创立、贮存、重新获取、分析和展示空间信息，在环境领域的许多方面得到了广泛的应用。如使用GIS技术模拟地表水的流动和地表水污染，管理水的分配网络等。张乃斌的研究说明，通过将GIS技术、数学规划软件和关联的数据库管理系统接合起来，可实现在环境和市政规划发生变化的情形下，对可供选用的垃圾收集方案进行分析比较。此外还有大量学者对于这一间题进行不断的试验与研究。
3讨论
3.1存在的问题
城市生活垃圾收运系统是一个大型的物流系统，其所存在的问题十分复杂，涉及面广。目前对于城市生活垃圾收运系统的优化研究大都集中在收运系统中的某个确定的方面，缺乏对生活垃圾收集运输系统全过程进行系统的总体优化研究；国外对城市生活垃圾收运系统的优化研究较多，但主要是针对国外城市生活垃圾管理具体情况进行应用，由于国情不同，我国城市生活垃圾管理现状与国外存在较大差异；在优化方法方面，部分优化方法（如模糊综合评判、层次分析法）具有较强主观性不能直接定量地表达优化结果的经济性，某些优化方法（如线形规划）的运算结果不能较好地反映实际情况，而非线性规划、动态规划、模糊规划等复杂的运算又限制了其在实际问题中的应用。
在优化算法方面，启发式方法能同时满足详细描绘问题和求解的需要，较精确优化方法更为实用，缺点是难于知道什么时候好的启发式解已经被求得；节约法虽然通过列出各点之间的节约量，按节约量从大到小构造路径，具有运算速度快的优点，但存在未组合点凌乱、边缘点难于组合的问题；禁忌搜索算法则属于一种局部搜索算法，不具有全局性；遗传算法要想获得比较满意的解集，则是以延长计算时间为代价的。
因而无论在优化模型还是算法方面，虽然取得了很大的成就，但对于存在的问题还需要进一步的研究才能更好的应用于实际。
3.2优化方法
本文作者在参考国内外大量文献后提出城市生活垃圾收集与运输路线优化的研究路线和方法。如图2所示。

图2城市生活垃圾收运路线的研究方法
此方法将模型研究、优化方法、评价诊断等技术融为一体；应用污染损失理论，不确定性理论在环境影响得到经济量化的基础上对城市生活垃圾收运路线进行优化，探索城市生活垃圾收运路径的最优模式和方法，建立一套针对城市生活垃圾的全方位、多层次的综合评价、诊断与管理系统，为城市固体废物管理提供决策支持，促进固体废物与社会经济发展之间的良性互动。并从纵向和横向两个方面综合考虑优化过程中的各种因素。一方面，对城市生活垃圾的系统分析，垃圾点的设置、对收集所采取的路线、运输途径的选择都要做详细的研究，从而确定最佳的优化方案。另一方面，城市生活垃圾收运路线的制定与经济、人口、消费、社会等因素息息相关，其中任何一个的变动都会对整个优化模型有影响，各种因素之间都是错综交织，相互制约。
在这一研究路线中，关键问题有二：一是城市生活垃圾系统分析；二是垃圾收运路线优化模型的建立，求解。首先，城市生活垃圾系统分析是建立垃圾收运路线优化模型的前提和基础，对城市生活垃圾系统分析的越全面越透彻，所建立的优化模型越能表现出更大的实际意义，更好的应用于城市生活垃圾的管理中，而城市基础数据资料又是生活垃圾系统分析的前提和基础，在整个建模和求解过程中起很重要的作用，因而需要对城市基础数据资料进行广泛的调研与分析。其次，在城市生活垃圾的系统分析中，如果能做到垃圾的分类收集则对运输路线的优化和资源的回收利用带来更可观的经济效益和环境效益。然而通过多年的垃圾分类回收试行结果表明，我国的垃圾分类举步维艰，还需要作深入的研究和试验以及政府和公众的支持，为后续工作奠定基础。最后，在建立垃圾收运路线优化模型中，借鉴国内外各学者研究成果，通过分斩比较筛选改进得出最合理而具有实际意义的优化方法。