简述城市生活垃圾收运路线优化设计的意义和方法

　　一　概述

　　随着城市人口的增加，城市建设规模不断扩大，生活垃圾的数量日益增多，分布更广，垃圾问题逐渐成为人们关心的一个严峻的社会问题，急需得到解决。

　　城市生活垃圾收运系统是生活垃圾管理的重要组成部分，也是城市垃圾收运管理系统中的重要步骤，是其中操作最为复杂、人力物力需求最多的阶段。城市生活垃圾从收集、运输、中转到处理，构成了城市生活垃圾的处理系统。有数据显示， 处理系统费用的75%—85% 归因于收集和运输。所以，选取合适的垃圾清运方式，设计合理有效的收运路线，对城市垃圾收运系统是十分重要的。并且，随着城市生活垃圾产生量的迅速增加，收运系统对环境及社会系统造成的压力也日益凸现。因此对垃圾车的收运路线进行合理优化，不仅可以降低收运系统成本，减少环境污染与社会影响。根据不同地方区域的实际情况设计合理的收运路线，还能够使区域内的垃圾及时快捷的被清除，让大家的生活环境更加清洁、舒适。

　　二　收运线路优化设计的意义

　　城市垃圾收运并非单一阶段操作过程，通常由三个阶段构成一个收运系统:第一阶段是从垃圾发生源到垃圾桶的过程，即搬运贮存（简称运贮）; 第二阶段是垃圾的清除（简称清运），通常指垃圾的近距离运输，一般用清运车辆沿一定的路线收集清除容器和其他贮存设施中的垃圾，并运至垃圾转运站，有时也可就近直接送至垃圾处理厂和处置场; 第三阶段为转运，特指垃圾的远途运输，即在转运站将垃圾装载至大容量运输工具上，运往远处的处理处置厂。在城市垃圾收集操作方法、收集车辆类型、收集劳力、收集次数和作业时间确定以后。收集清运工作安排的科学性、经济性关键就是合理的收运路线。

　　根据中华人民共和国住房和城乡建设部在2008 颁发并开始实行的《城镇市容环境卫生劳动定额》中的规定，城市垃圾收集和运输的方式主要包括：人工上门收集，机动车垃圾收集运输和非机动车垃圾运输（人力车）。其中机动车垃圾收集运输的设备主要有：自装卸式垃圾车、集装箱式垃圾车、车厢可卸式垃圾车、机械装自卸式垃圾车、定点收集人工装自卸式垃圾车，密闭罐装式餐厨垃圾车等。在每种人工机械设备在每日劳动定额一定的情况下，选择合理的垃圾收运车辆和路线，可减少行驶距离，节约时间；可高效的调度收运车辆，减少投入车辆数；车辆的维修费用、燃油费也相应减少。同时，人力资源也可发挥更大的效率。因此可以看出通过对垃圾收运车辆行车路线的优化，可以很大程度的节省收运费用，从而产生巨大的经济效益。

　　同时，环卫和垃圾收运车辆在行驶工作的过程中，由于本身排量较大，再结合本身的工作性质，会产生大量的尾气排放和不可避免的垃圾二次污染，同时也会对环境产生一定的噪声污染，对收运线路的优化设计可以通过减少不必要的车辆使用，减少车辆行驶对大气造成的污染和工作过程中对环境的二次污染。

　　一些发达国家对垃圾收运线路的设计也十分重视，不少国家都制定了垃圾车收运线路图。例如德国的城市拉圾收运系统比较完备，各清扫局都有垃圾车收运路线图和道路清扫图，收运路线图和清扫图把全市分为若干个收集区，明确规定扫路机的清扫路线以及这个地区的垃圾收集日、收集容器的数量及其车辆行驶路线等，收集地区的容器数量和安放位置等在路线图上都有明确标记，司机只需按照路线图的标志，在规定的收集日按收运路线去收集垃圾或进行清扫作业。

　　三　收运线路优化设计的方法

　　对于目前垃圾收运路线优化设计，常见的考虑因素包括经济因素和环境及社会影响因素，但结合我国目前环境管理信息与交通运输信息不完善的情况，即使有少数考虑环境及社会影响的模型也需要大量的数据，为此，从我国环境管理特点出发，以经济因素为主，利用加权法建立可同时实现经济、环境与社会综合效益最优的收运路线模型，并利用禁忌搜索算法求解，是目前较为可行的解决方案之一。

　　城市生活垃圾收运系统是由处理系统的收集、运输和中转三个环节组成，其硬件主要有各种收集和运输车辆、输送设备、运转设备及辅助设备，相应的操作规程、管理制度和作业方式等为该系统的支持软件。要对收运线路进行优化设计，首先需要确定城市生活垃圾的收运模式。收运系统模式设计内容包括：

　　1. 确定采用有中转收运模式或无中转站模式；

　　2. 确定生活垃圾收集方式，即流动车辆收集或收集站收集；

　　3. 配置系统硬件（包括车辆、中转站布点及设备等）；

　　4. 配置作业规程（包括垃圾收运线路的设计和优化）。

　　收运系统模式设计的一般步骤为：首先进行城市生活垃圾产量、成分、分布的统计及预测，按照可持续发展要求，制定城市生活垃圾处理规则，包括处理工艺的确定，处理场布点及处理能力确定； 其次要按照整洁、卫生、经济、方便、协调原则确定生活垃圾的收集方式和是否要使用中转站；最后根据经济、协调及城市基本情况配置系统硬件，制定作业规程。优化设计垃圾收运路线的同时还应该遵守以下原则：

　　1. 收运路线应尽可能紧凑，避免重复或断续;

　　2. 收运路线应能平衡工作量，使每个作业阶段、每条线路的收集和清运时间大致相等;

　　3. 收集路线应避免在交通拥挤的高峰时间段收集、清运垃圾;

　　4. 收运路线应当首先收集地势较高地区的垃圾;

　　5. 收集路线起始点最好位于停车场或车库附近;

　　6. 收运路线在单行街道收集垃圾，起点应尽量靠近街道入口处，沿环形路线进行垃圾收集工作。

　　一条完整的收集清运路线大致由“实际路线”和“区域路线”组成。前者指垃圾收集车在指定的街区内所遵循的实际收集路线；后者指装满垃圾后，收集车为运往中转（或垃圾场）需走过的地区或街区。

　　在垃圾收运路线的设计中，根据实际情况设计合理的收运路线在一定程度上可以非常有效地提高城市垃圾收运水平。垃圾收运路线的设计一般有四种方案：

　　第一种方案是每天按固定路线收运。这是目前采用最多的收集方案。环卫工人每天按照预设固定路线进行收集。该法具有收集时间固定、路线长短可以根据人员和设备进行调整的特点。缺点是人力设备使用效率较低，在人力和设备出现故障时会影响收集工作的正常进行，而且当路线垃圾产生量发生变化时，不能及时调整收集路线。

　　第二种方案是大路线收运，允许收集人员在一定时间段内，自己决定何时何地进行哪条路线的收集工作。此法的优缺点与第一种方法相似。

　　第三种方案是车辆满载法。环卫人员每天收集的垃圾是运输车辆的最大承载量。此方发的优点是可以减少垃圾运输时间，能够比较充分的利用人力和设备，并且适用于所有收集方式。缺点是不能准确预测车辆最大承载相当于多少居民或企事业单位的垃圾产生量。

　　第四种方案是采用固定工作时间的方法。收集人员每天在规定的时间内工作。这样可以比较充分利用有关的人力和物力，但是由于本方法规律性不明显，一般人员很少了解本地垃圾收集的具体时间。

　　在进行实际优化设计时，应结合该地区垃圾的各种特点、垃圾容器、垃圾估计产量以及车辆、道路、交通等各方面因素，确定使用某一种方案进行优化或是两种及以上方案相结合，再根据设计收集路线的步骤: 首先准备适当比例的地域地形图，图上标明垃圾清运区域边界、道口、车库和通往各个垃圾集装点的位置、容器数、收集次数等，如果使用固定容器收集法，应标注各集装点垃圾量；然后进行资料分析，将资料数据概要列为表格；进而开始初步设计收集路线；之后再为初步收集路线进行比较，通过反复进一步均衡收集路线，使每周各个工作日收集的垃圾量、行驶路程、收集时间大致相等，最后将确定的收集路线画在收集区域图上。

　　例如：第一种方案与第三种方案结合的收运路线设计方案可以表示为：垃圾收集车每天按照预设固定路线进行收集，直到收集的垃圾是运输车辆的最大承载量，返回垃圾处理处置场，清空垃圾后再次出发按照既定路线继续收集。这种方法是根据实际情况将两种方案结合而成，更适合于实际的具体情况。以优化垃圾收运车的调配时间和行进路线为手段，使得垃圾能够高效、及时地转运，避免垃圾在收集点或转运站内滞留。必要时，应对一级、二级和多级转运的不同方式进行经济成本的比较分析，选择最为经济的收运方式。通过对收集密度和运输距离两个关键因素的分析，提出与区域具体情况相适应的垃圾收运线路。

　　除此之外，由于地理信息系统(GIS)技术的快速发展，以及其自身具有的大数据处理和快速可视化等功能，因此GIS 技术也越来越多地应用在城市生活垃圾处理领域，但现阶段主要集中在收集点、中转站、填埋场等相关设施的选址辅助决策方面。个人认为有效的利用GIS 技术的特点和相关研究成果，将其合理的运用到城市生活垃圾收运路线优化领域，会起到更加明显的优化效果，作为一个可行的垃圾收运线路优化设计方法，存在着广阔的发展前景。

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