垃圾转运站选址优化

1、垃圾压缩转运站选址优化引言随着鞍山市经济的快速发展、人们生活水平的提高以及人口的迅猛增长，城 市运行的负担变得越来越重，产生的垃圾也越来越多。政府处理垃圾的费用是一 笔很大的支出。近年来，我市引进压缩转运站等先进垃圾处理设备，即节省了运 输费用也减小了垃圾在清运过程中所造成的二次污染。垃圾压缩转运站的选址问 题亟待解决。对转运站的选址优化不但可以解决资金的浪费，还能更好地满足市 民的需求，使居民生活更舒适。垃圾收运是指垃圾的收集、运输、转运等一系列过程的总和，是生活垃圾管 理系统的首要环节，在城市垃圾管理系统中占有重要地位.近年来，垃圾收运系 统高昂的运行成本使其统筹优化的重要性日趋明显.我市

2、通过中转站将废弃物 收集和运输分开的收运模式还较为先进.因此，垃圾中转站的优化选址是垃圾 收运系统优化研究的关键环节.目前，国内外学者运用模糊综合评判（Chen et al., 1997）、层次分析（陈 炳禄等，2000）和线性规划（Jess et al., 1996）等理论就各种模型对垃圾中转站 的优化选址进行了研究.线性规划模型本身及运算结果不能较好的反映实际情 况;本文针对鞍山市垃圾收运系统的特点，在政府给定垃圾中转站待选地点的情 况下，将整数规划与层次分析综合应用，考虑到多因素对转运站选址的影响，求 出转运站的最优组合.再应用DEA模型对此规划进行检验。以确保模型的准确性。模型建立2.

3、1符号说明2.2模型设计模型一：整数规划模型首先以费用最小为第一目标建立整数规划模型，求得最优组合。经调研可知鞍山市的垃圾收运模式：由环卫工人到各家各户进行收集，以手 推车为收运工具，将垃圾统一送到所在区域的转运站，经压缩后运往垃圾处理厂。 因此忽略垃圾收集的路径。垃圾清运的费用由四部分组成：转运站的固定投入，运营费用，收集费用及 清运费用。目标函数：min f =日+ 丫忘zxlh +尤 gyzlh yi ii i ki 1i i i ij 2约束条件：st.x A ,i = 1,2,，m （ 1）s.t ax M , j = 1,2, n. （2）i=11（中转站i被选中）、z = （3）

4、i 0（中转站i未被选中）（1）转运站最大需求量需满足垃圾产量，（2）垃圾运输量在垃圾处理厂能力范 围内。l为收集站j到中转站i的最短距离；X为中转站i每年垃圾收集量；A为 kii1由收集点到中转站的单位运费；为由中转站到处理站的单位运费；1为中转站 i到处理站j的距离；Y 为中转站i的年运营成本；J.为中转站i的运营年限； F为为中转站的固定费用；4为中转站i的最大接收量；M为处理站j的年均 最大接收量；a为中转站的垃圾压缩系数。模型求解以鞍山市立山区为例进行求解。经调研获得数据如下表一：转运站相关数据表应用遗传算法求得最优解为z两个较优解Z=1，z2 = 1 = 1,z2=0,z3=0,z

5、4 = 1 ,z5=0 ,z4=0 ,z5=0=1,z=0 ,z=1，45Z3转运站编号12345固定投资（万元）运营成本（万元）运营年限（年）收集垃圾量（立方米）所辖区域面积（平方千米）到处理站距离（千米）表二：转运站及处理场最大容量表编号转运站处理场123451最大容量（立方米）表三：相关常量表收集垃圾运费 （万元/千米）清运垃圾运费 （万元/千米）转运站压缩系数模型二：层次分析模型1256%135抵 I 34/=iX工巧4. 09225W(2)通过计算得到各准则层对于目标层的权重向量为:W(2)=-0.51 一0.301_ 12% 15365_ o.5 r0.3012.119一1.247

6、0.127A W二% %130.127二0.5150.062%10.0620.249X =max X -n _ 4.09225 -4Cl = max=77-14-1CI 0 031CR = - 0. 03440. 1RI 0.90所以矩阵的一致性是可以接受的。531这里矩阵8 (k = 1,2,3,4)中的元素力人是方案p与p对于准则。(运输费用、 kij jk建设费用等)的优越性的比较尺度。由第3层的成对比较阵8计算出权向量w，最大特征根入和一致性指标kkkCIk，结果列入下表:k12340.1230.6480.5000.581w0.3200.2300.2500.3090.5570.1220

7、.2500.110力k3.0193.0043.0003.004CI0.0100.00200.002k由于n =3时随机一致性指标RI =0.58，所以上面的CR均可通过一致性检验。所以方案P在目标中的组合权重为各准则层对目标的权向量w和各方案对 i每一准则的权向量七k = (1,2,3,4)的两两乘积之和，即各方案的组合权重分别为：0.3573,0.283,0.3593。于是组合权向量w(3)= (0.3573,0.283,0.3593)t 结果表明方案P在方案的选择中占有的权重大于P1，P2，应作为第一选择。模型检验应用DEA,模型对最优解进行检验。DEA1 = 切溢k=1 i=1 j=1

8、k=1 i=1z x J (cs +i ki i i乙hl.) (6)j=1DEA2 = m zy . (7)i=1DEA3 = m ZiFi (8) i Ji =1 i指标中转站编号12345输入DEA1DEA 2输出DEA3根据DEA评价原理可得到中转站的DEA模型: 1号中转站的DEA模型为：同理可得到2、3、4、5号的DEA模型: 用Mat lab软件求解其最优解，如下表: 中转站DEA模型的最优解结语本文建立垃圾压缩转运站选址优化模型，应用遗传算法求得最优解，得出了 较优的选址方案，节省了垃圾处理的费用。并且经检验中转站运营后有效性较高。 选址方案可行。6.参考文献 贾传兴，彭绪亚，刘国涛，等.2006.城市垃圾中转站选址优化模型的建立及其应 用J.环境科学学报，26( 11) : 1927- 1