[摘要]长江干线散装危险品运输逐年增加，需要配套建设船舶洗舱站点。在学者研究的基础上，将长江干线23个主要港口进行洗舱需求区段划分，引入线状系统的概念，建立了均匀系统中维护点最佳分布模型，通过基础数据的分析及预测，对模型进行求解，提出长江干线散装液体危险品船舶洗舱站选址方案。
[关键词]线状系统；长江干线；散装液体危险品；洗舱站；选址
[中图分类号]F224.0；U651+.1 [文献标识码]A [文章编号]1005-152X（2017）06-0112-04
1引言
随着经济的快速发展，各类化工产品的需求快速增加，长江干线散装危险品运输随之增加，目前长江干线洗舱站仅有5个，分布在重庆、武汉和南京，洗舱能力不足，洗舱压力大，大量的油品和化学品运输为船舶安全营运及内河水域的环境保护带来严峻挑战，需要对干线洗舱站点进行重新布局规划。长江干线危险品船舶洗舱站的选址研究，将为长江生态修复和绿色发展提供途径和思路，为长江干线危险品洗舱站布局规划的顶层设计提供理论参考。
Erdemir和Rajan等研究了考虑点状需求和线状需求的集合覆盖选址问题，分别建立隐式模型和显式模型，并设计了启发式算法对其进行求解。周建勤翻研究了成本导向的线状需求物流节点连续选址问题，并通过构建单一物流节点选址模型求出了模型的最优解。张其兵分析了长江危险品水上运输的发展现状，并对水上运输安全系统采用集对分析的方法进行表达，建立了长江危险品水上运输安全集对分析评价模型。贾禹阐述了内河危险品运输服务链运作流程，并选取重庆市危险品的运输案例进行了成本结构的分析和優化。李娜针对选取基于交通流的综合事故率、死亡率作为系统安全状态方程模型的指标变量，建立了水上交通安全状态方程。
本文在学者研究的基础上，将长江干线23个主要港口进行洗舱需求区段划分，引入线状系统概念，并构建线状系统维护点最优分布模型，通过模型求解分析得出洗舱站选址方案。
2选址模型建立及求解
2.1选址模型
现实世界中有很多在一条线上分布的系统，如铁路、公路、输油管线、输电线路等，称为线状系统。根据系统中单位长度的维护费用是否相同，可将线状系统分为均匀线状系统和非均匀线状系统。均匀系统是指系统中任何地方单位长度的维护费用相同的理想系统，在均匀系统中，站点的管辖范围相等。然而实际上，系统由于受自然条件、经营条件、基础设施状况等外在环境的影响，单位长度维护费用不同，这样的系统就为非均匀系统。
2.1.1非均匀系统的转化。均匀系统和非均匀系统的区别体现在系统中单位长度维护成本的不同，因此在已知线状系统长度和单位长度维护成本的条件下，可以实现将非均匀系统向均匀系统的转化。
例如非均匀线状系统总长为S，由S1和S2两段组成，单位长度的维护费用分别为c1、c2（c1≠c2）。假设转化后的均匀系统单位长度的维护费用为c，那么转化后系统长度存在以下关系：
这样，由S1和S2两段组成的非均匀系统就转化为总长为S"，单位长度维护费用为c的均匀系统。
2.1.2均匀系统站点的最优分配。系统中站点的分配需要解决的问题是建立多少个站点，建在何处，以全面覆盖线状系统中所有区域，同时使站点建设总耗费最小。由于非均匀系统可以实现向均匀系统关系转化，因此研究均匀系统站点的最优分配将对解决实际系统中站点配置分布具有指导意义。
均匀系统有两个特征：单位长度维护费用相同、站
点管辖范围相等。解决站点分配中的问题可根据均匀线状系统的特点，建立以总成本最低为目标的系统站点分配模型，确定站点建设数目、站点位置、站点管辖范围等，如图1所示。
（1）参数设置
S-均匀线状系统总长；
n-均匀线状系统中站点个数；
F-站点建设的固定成本；
x-站点两侧各管辖范围（x=S/2n）；
d-站点两侧管辖范围（d≤x）；
d’-站点两侧超出d管辖范围以外的长度；
c-站点两侧d’以内的单位维护费用；
c’-每超出d’的单位维护费用增加值；
Pi-系统中全部站点成本“=1，2，3）。
（2）目标函数
（4）
另外，成本函数的表达式分别为：
P1-系统内全部站点固定成本：
P，=n‘F
（5）
P2-系统内全部站点管辖范围d内的维护成本：
P2=n·2d·c （6）
P3-系统内全部站点管辖范围d以外的维护成本：
（7）
2.2基础数据
选址模型基础数据主要包括船舶洗舱需求量、洗舱站建设成本以及洗舱需求区段划分等。
2.2.1洗舱需求。目前，船舶洗舱需求主要包括两类：船舶货物换装洗舱和船舶上坞检修洗舱，2015年长江沿线各省船舶换货种洗舱需求约为3 000艘次，年，需上坞检修的船舶约为1 400艘次/年。洗舱站建设成本包括固定成本和可变成本，其中固定成本参考已有洗舱站的投资标准，计算取值2 000万元。2020、2030年洗舱需求预测值见表1，2020、2030年船舶上坞检修洗舱需求总量分别为1 700艘次和1 600艘次（2030年船舶平均吨位将增加，使得实际船舶艘数减少）。