肖坤

摘 要：出于混凝土工程質(zhì)量和施工進(jìn)度考慮，鐵路客專(zhuān)項(xiàng)目一般采用自建混凝土拌和站模式。由于環(huán)保原因，砂石料等地材價(jià)格飛漲，混凝土拌和站等大型臨時(shí)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)也急劇提高，導(dǎo)致鐵路工程正面臨行業(yè)性虧損。本文通過(guò)實(shí)際案例，詳細(xì)分析原材料供應(yīng)位置和后期混凝土運(yùn)輸距離，結(jié)合混凝土制作費(fèi)用和拌和站建站成本等因素，利用Lingo語(yǔ)言對(duì)混凝土拌和站的設(shè)置數(shù)量和選址位置進(jìn)行方案探討。

關(guān)鍵詞：拌和站;選址;成本;Lingo;方案

1引言

當(dāng)前，相關(guān)專(zhuān)家指出鐵路工程建設(shè)領(lǐng)域正面臨行業(yè)性虧損的困局，其最主要因素在于環(huán)保原因?qū)е碌夭膬r(jià)格的無(wú)限制上漲和大型臨時(shí)設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的大幅提高，而以上建設(shè)費(fèi)用的增多又不在材料調(diào)差和費(fèi)用調(diào)整的范圍之內(nèi)，所以鐵路項(xiàng)目能否不發(fā)生虧損則很大一部分取決于項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中建造成本的嚴(yán)格控制。

鐵路工程混凝土拌和站從功能上是起到物流配送中心的職能，其建設(shè)時(shí)的合理與否不僅直接影響到項(xiàng)目建設(shè)的安全、進(jìn)度和質(zhì)量，更直接關(guān)乎到各工程單位賴(lài)以生存的成本和信譽(yù)。因此，從工程建設(shè)的趨勢(shì)來(lái)看，拌和站不僅僅是機(jī)械性的行使混凝土配送職能，更多的時(shí)候是要執(zhí)行成本節(jié)約、提高信譽(yù)等職能，是整個(gè)工程建設(shè)的關(guān)鍵所在。一個(gè)成功的拌和站設(shè)置方案，可以在保證混凝土供應(yīng)的前提下，大大縮減工程建造成本，降低運(yùn)輸費(fèi)用，提高混凝土供應(yīng)效率和質(zhì)量。

在項(xiàng)目工程保供應(yīng)的前提下，混凝土拌和站的設(shè)置應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)性原則，即成本最小化。一般情況下，建立拌和站選址模型的目標(biāo)函數(shù)通常是總費(fèi)用最低，出于模型建立需要，通常文獻(xiàn)會(huì)對(duì)模型做出一些假設(shè)條件，在拌和站的設(shè)置過(guò)程中一般只考慮了建設(shè)規(guī)模、數(shù)量及混凝土運(yùn)輸距離，而由于招標(biāo)滯后的相關(guān)原材料卻無(wú)法考慮。在日益嚴(yán)格的環(huán)保壓力下，特別是自第十二屆全國(guó)人民代表大會(huì)第五次會(huì)議召開(kāi)以來(lái)，藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)提出之后，國(guó)內(nèi)重點(diǎn)省市重污染天應(yīng)急響應(yīng)頻發(fā)，工業(yè)企業(yè)停工停產(chǎn)急劇增多，混凝土原材料供應(yīng)商驟減，以至于可選擇的材料供應(yīng)商范圍急劇縮小。所以關(guān)于拌和站的選址成本優(yōu)化問(wèn)題必須同安全、質(zhì)量以及工程進(jìn)度等因素一起考慮。

2拌和站選址原則

（1）鐵路混凝土拌和站的修建一般在工程最開(kāi)始階段，拌和站設(shè)置數(shù)量和規(guī)模往往取決與項(xiàng)目工期、線路長(zhǎng)度以及混凝土工程的需求量;

（2）鐵路混凝土拌和站設(shè)置一般考慮設(shè)置在縣級(jí)以上道路附近，且場(chǎng)地平整拆遷量少，以減少修建過(guò)多的臨時(shí)材料進(jìn)出道路，從而節(jié)約大型臨時(shí)設(shè)施工程費(fèi)用;

（3）鐵路混凝土拌和站的設(shè)置應(yīng)滿(mǎn)足混凝土運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間要求，且供應(yīng)距離一般不超過(guò)20km;

（4）大跨度橋梁等混凝土需求相對(duì)集中的地點(diǎn)優(yōu)先考慮布設(shè)，并兼顧混凝土供應(yīng)半徑;

（5）梁場(chǎng)、軌道板場(chǎng)等混凝土需求量較大，且要求混凝土配合比不同可單獨(dú)設(shè)置拌和站。

3拌和站選址的研究分析

3.1項(xiàng)目概況

某JT城際鐵路項(xiàng)目，主要工作內(nèi)容為：特大橋一座，正線長(zhǎng)26.91公里，施工范圍為501#墩～1292#墩，項(xiàng)目工期為48個(gè)月，混凝體主要工程量分部如下：

3.2拌和站設(shè)置模型的建立

鐵路沿線混凝土需求量呈線性分布，且各個(gè)墩身需求點(diǎn)的需求量已知，現(xiàn)從項(xiàng)目沿線靠近縣級(jí)及以上道路200m內(nèi)選擇若干處作為備選地點(diǎn)，以滿(mǎn)足沿線混凝土供應(yīng)需求，并使得拌和站的總成本最少。

為了便于計(jì)算，簡(jiǎn)化問(wèn)題，現(xiàn)做出如下假設(shè)：

（1）在沿線縣道及以上200米內(nèi)作為拌和站備選地址;

（2）運(yùn)輸費(fèi)用與混凝土運(yùn)輸量成正比，10km內(nèi)（含10km）運(yùn)輸單價(jià)為23元/m3，超出10km以上每立方米混凝土每增加1公里增加1元/km·m3，混凝土制作單價(jià)28元/m3;

（3）分析數(shù)據(jù)時(shí)拌和站最多不超過(guò)3個(gè)，設(shè)置后土建規(guī)模相當(dāng)，且可滿(mǎn)足其管段內(nèi)所以工點(diǎn)的配送要求，每個(gè)拌和站建站費(fèi)用8800000元;

（4）各工點(diǎn)混凝土需求量已知，線路劃分為40個(gè)工點(diǎn);

（5）考慮梁場(chǎng)和軌道板場(chǎng)的專(zhuān)業(yè)性特點(diǎn)以及場(chǎng)地存放要求等因素，案例中針對(duì)梁場(chǎng)、板場(chǎng)可單獨(dú)設(shè)置拌和站，本文暫不對(duì)其相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析。

假設(shè)該項(xiàng)目有n個(gè)工點(diǎn)，各個(gè)工點(diǎn)混凝土需求量已知，從m個(gè)備選地址選取t個(gè)拌和站使得整個(gè)混凝土制作、運(yùn)輸、建站以及原材料運(yùn)輸?shù)瓤偝杀咀畹汀０韬驼驹O(shè)置的數(shù)學(xué)模型主要變量如下：

n：工點(diǎn)個(gè)數(shù);

m：拌和站備選個(gè)數(shù);

C：代表不同標(biāo)號(hào)的混凝土;

t：擬建拌和站個(gè)數(shù);

xij：拌和站i為工點(diǎn)j供應(yīng)的混凝土;

hij：從拌和站i到工點(diǎn)j的單位運(yùn)費(fèi);

Fi：在第i個(gè)拌和站備選地建立混凝土拌和站的成本;

Vi：在第i個(gè)拌和站混凝土制作的費(fèi)用;

Z：混凝土拌和站建造、混凝土制作、混凝土運(yùn)輸、原材料運(yùn)輸?shù)瓤偝杀?

以上模型目標(biāo)函數(shù)最小總成本Z中，第一項(xiàng)表示從拌和站i到工點(diǎn)j的運(yùn)輸成本，第二項(xiàng)表示單位混凝土所需地材的運(yùn)輸費(fèi)用，第三項(xiàng)表示拌和站建站成本，第四項(xiàng)表示拌和站混凝土制作成本。

約束條件（1）式表示各個(gè)工點(diǎn)的需求量必須得到拌和站的充足供應(yīng);（2）式表示在m個(gè)備選地點(diǎn)選取t個(gè)建立拌和站;（3）式如果某個(gè)拌和站備選地點(diǎn)為某個(gè)工點(diǎn)供應(yīng)混凝土，那么就需要在該地建立拌和站;（4）式表示變量取值范圍。

3.3拌和站設(shè)置選址模型求解

根據(jù)實(shí)際案例情況，該JT城際鐵路歷經(jīng)縣級(jí)及以上主要干道7條（不含高速公路，如表2所示），其中二跨CY路、LH路與鐵路線路交叉，該項(xiàng)目共有墩身點(diǎn)位792個(gè)，即792個(gè)需求點(diǎn)需供應(yīng)混凝土，為了方便計(jì)算和建模，假設(shè)每20個(gè)墩身作為一個(gè)工點(diǎn)，工點(diǎn)總數(shù)40個(gè)。同時(shí)，為了不影響生產(chǎn)以及降低拌和站建設(shè)成本，我們將從表1中的7個(gè)備選地址處選擇若干個(gè)使得總費(fèi)用最低。表2表示各拌和站備選點(diǎn)對(duì)應(yīng)工點(diǎn)的建站費(fèi)用和混凝土制作單價(jià)（假定兩項(xiàng)費(fèi)用在各個(gè)拌和站均相同），表3表示由混凝土相關(guān)原材料推算出的單位混凝土所需原材料的運(yùn)費(fèi)，表4表示各工點(diǎn)混凝土需求量。

結(jié)合數(shù)學(xué)模型，利用Lingo軟件編程輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，運(yùn)行結(jié)果如下：

當(dāng)t<=7時(shí)，總成本最小值Z=113892900，對(duì)應(yīng)的拌和站數(shù)量為1處，即t=1，選址結(jié)果為G，其結(jié)果為最優(yōu)方案;

當(dāng)t=2時(shí)，即設(shè)立2處拌和站，總成本最小值Z=121956500，對(duì)應(yīng)的拌和站選址結(jié)果為D和G;

軟件運(yùn)行結(jié)果顯示，在拌和站布設(shè)數(shù)量和位置未知的情況下，結(jié)果分析得出，如果設(shè)置1處拌和站在XX路設(shè)置混凝土拌和站成本將最小化。如果出于管理方便，減少人為協(xié)調(diào)難度原因出發(fā)設(shè)置2處拌和站，則分別在JY路和XX路設(shè)置總成本將最小。

4結(jié)語(yǔ)

在全國(guó)各省市都在大力發(fā)展高速鐵路的背景下，出于節(jié)約成本、減少耕地破壞和鐵路運(yùn)營(yíng)安全的考慮，高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)使用頻率越來(lái)越高，對(duì)于混凝土的使用量也就逐漸增多，混凝土拌和站的設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)乎到施工單位賴(lài)以生存的經(jīng)濟(jì)效益，在滿(mǎn)足項(xiàng)目建設(shè)工期和安全質(zhì)量的前提下，合理的布設(shè)混凝土拌和站數(shù)量和位置不僅能為施工企業(yè)節(jié)約成本提高經(jīng)濟(jì)效益，還能避免造成社會(huì)資源的不必要浪費(fèi)。本文以JT城際鐵路的線下工程為案例，結(jié)合原材料的運(yùn)輸距離對(duì)混凝土拌和站的布設(shè)方案進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，同時(shí)對(duì)于工程項(xiàng)目的拌和站設(shè)置問(wèn)題也提供了解決方案，尤其對(duì)于大型復(fù)雜工程，值得在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行推廣借鑒。

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