煤炭运输通道优化研究综述

1.国外研究现状

运输通道理论形成于20世纪60年代。它是以系统的思想，运用区域经济学、运输经济学、运输地理学及运输规划理论与方法而形成的一个新的理论[5]。其主要内容包括三个方面：一是基于运输流而形成的空间地理区域基础；二是通道运输网络及枢纽的合理布局；三是通道资源的合理配置[6]。美国是世界上交通运输极为发达的国家，国家运输部门专门设立了运输通道建设的专门机构，其任务是研究和建设运输通道。美国己编写出了《运输通道项目规划》、《波多黎各运输通道可行性研究》、《东北运输通道可行性研究》等[7]。加拿大运输研究机构也提出了《埃德蒙顿—卡尔加里运输通道研究报告》，这些研究成果极大丰富了运输通道理论[8]。世界各国在进行运输通道建设与理论研究过程中，都比较重视通道内公路的建设与发展，美国在20世纪60年代进行了《跨州多模式运输通道研究》的工作，重点研究高等级公路规划与运输通道扩张二者之间的关系及多种运输方式协调发展的问题[9]。欧洲一向是经济较发达的地区，长期的经济发展与贸易往来，形成了多条洲际运输通道，对运输通道的研究也一向侧重于运输通道的扩张及发挥各种运输方式的优势，提高综合运输能力等方面[10]。相应研究比较多的是运输需求的分析、预测，联合运输的新技术和有效组织，港站内各种运输设备的匹配与布置[11]。发达国家对交通运输通道理论研究的一个主要结论是：要把有限资金投入客货的密集地带，因地制宜地大力开发和建设各具特色的交通运输通道，以解决国家交通运输系统中的关键问题，满足经济和社会发展的需要[12]。

而针对煤炭运输通道建设和运输方式的规划布局，各国存在的情况更有不同，针对各自不同的情况，解决途径和方式也各不相同。

多年来，美国的煤炭运输一直以铁路运输为最主要的运煤方式。目前其运量占一级铁路货运量的40%，占全部内销和出口煤炭运输总量的60%以上。1995年，美国煤炭运输总量为8.53亿吨，其中铁路运输为5.34亿吨，占62.7%[13]。从地区分布上看，西部地区煤矿多处于偏远西北各州，因此铁路运煤量增加较快，由1992年占美国全部铁路运煤量的38.5%提高到1995年的50.5%，运量达2.07亿吨。铁路运煤50%以上采用直达专列，每列由60至150个载重90吨或110吨的车皮组成。煤矿铁路运费率由煤矿与铁路公司议定，但不得低于政府规定的最低限额[14]。目前，由于水路运输煤炭成本低，故水运在国内煤炭运输中占有重要地位；70年代以前水路运煤量曾占煤炭运输总量的30%左右，80年代以后由于西部矿区产量激增，且煤炭主要依靠铁路运输，矿水运比重有所下降[15]。1995年水路运煤量为1.31亿吨，占全部运煤量的15.4%。内河煤炭水运集中在俄亥俄河、密西西比河、孟农加希拉河和田纳西河，广泛采用由15-40只载重1360吨的驳船组成的顶推船队。

占美国煤炭运量第三位的是公路运输，其利用四通八达的高速公路系统直接从煤矿装煤送给80至480公里以内的矿区选煤厂，铁路装车站和内河码头，方便快捷。1995年公路运煤量为9439.69万吨，占煤炭运输总量的11.1%，运煤卡车载重18吨或32吨。

除以上3种主要运煤方式外，对于短途用户特别是坑口电站和转载点的运输采用带式输送机，架空索道及水煤浆管道等运输方式。20世纪70年代以来，这些运煤方式发展较快，所占的比例由1970年的4.4%增加到1991年的13.5%；最近几年虽有所下降，但仍保持在10%以上，1995年这类运输方式的运煤量为9070.2万吨，占煤炭总运量的10.8%。

俄罗斯国土辽阔，东西最大距离达11000公里，90%的煤炭资源公布在乌拉尔以东地区，而75%的工业生产能力和人口集中在西部。因此，“东煤西运”成为前苏联国民经济发展中的一个突出问题，也是影响煤炭工业发展的一个关键因素。俄罗斯煤炭运输几乎全靠铁路，铁路运煤量占全部煤运量的96%以上。每年有1亿吨煤从西伯利亚的库兹巴斯运往西部地区，最长运距达3000公里铁路运输紧张已成为东部地区各矿区煤炭增产的主要限制因素[16]。另外，煤炭经西伯利亚大铁路长距离运输、飞扬、泄漏损失很大，加上转载和贮存损耗，每年损失煤炭1500万吨，造成产重的浪费。解决煤炭运输，特别是“东煤西运”问题的主要措施：

（1）铁路运煤

俄罗斯目前铁路总长度为15.81万公里。30年代以来新建的铁路，有40%主要是为运煤而建的，26条铁路干线，运煤的有20条。解决铁路运煤的主要途径是建设煤专线和发展直达专列运输。在运量大的区段，大都修建了复线或运煤专线。

（2）用输电代替运煤

为解决东煤西运，减少煤炭运输中的损失，大力发展煤电联营，建大型烧煤电站，将电输往西部地区，为此必须采用特高电压输电。东电西送的线路主要是400千伏和500千伏。已运行的1200 千伏特高压交流输电线路，长约1900公里，输送容量5000兆瓦。该线路运行电压1150千伏，目前有两段运行电压为500千伏。正在建设的坎斯克—阿钦斯克燃料动力综合体，计划建一批大型电站，形成一个巨大的电力中心，采用特高压输电线路将电送信西部工业中心。

（3）发展远程管道运煤

前苏联从60年代开始对管道运煤的技术经济问题进行了大量研究工作。1980年提出库兹巴斯到乌拉尔管线的可行性研究报告。该管线长2500公里，年运煤量2500万吨。1985年，建成一条工业性试验管线，从库兹巴斯的任斯卡亚

矿到新西伯利亚市的一个电站，长250公里，年运煤4300万吨。

（4）扩大海运

俄罗斯海港(圣彼得堡、维堡、加里宁格勒、图阿普谢、东方、纳霍德卡、波西耶特等)的煤炭年装船能力为1600万吨。这些海港，除东方港外，贮煤能力有限，停泊线短，深度浅，装、卸设施落后。因缺少能装载5万吨以上货船的现代化煤的问题。所以阻碍了向黑海和地中海国家大量出口煤炭。

目前俄罗斯正着手解决在黑海建年生产能力为600万吨煤码头，依靠新建的灯码头，俄罗斯吨煤可节省运费6美元，每年节省3600万美元。预计该码头建好后，还将再建四座装煤能力相同的煤码头，以保证每年出口动力煤3000万吨[17]。

而针对运输通道的技术解决方案也随着时代变迁而不断发展，相关空间布局理论也不断更新和完备。

R.L. Batterham T.G. Mikosza和A.P. Ockwell对新南威尔士当时的煤炭运输运输系统进行混合整数线性规划的建模[18]。对当时的运输系统，包括使用的运输煤炭路线和用以替代的路线加上将筹建的道路，铁路，传送带，泥浆管或装煤设施模型化，解决了煤炭运输联运最低成本路线问题[19]。

2002年，普林斯顿大学的研究人员开发了一个专为解决交通网络问题的高分辨率计算机图形系统。该系统结合了当时最先进的硬件和软件[20]。该系统通过网络分析和系统仿真算法、描述数据结构、计算程序、硬件配置和数据来源，提出了针对美国和加拿大的铁路、公路、水路和城市交通的网络问题[21]。系统包括相关的商品运输（煤），铁路和汽车业务的管理交通和市场分析、合并分析、流动模型分析，而这种图形和交互技术正广泛应用于地理区域交通网络问题[22]。

朗利等人认为：地理信息系统（GIS）提供了包括建模和分析工具的一个精确解决方法，也实现了之前通过数学建模等途径无法实现的可视化等很多方面

[23]。米勒等认为与传统的地理参照数据相比，GIS可以分析空间结构及其动力学

[24]。在涉及交通和运输网络分析方面，地理信息系统也是一个常用工具。

罗德里格认为：人，商品和信息的流动一直是人类社会的基本组成部分，因此运输系统已毫无疑问地影响了在整个人类历史[25]。维克曼等认为：交通土地利用系统在促进经济增长空间结构的角色，一直是学者、规划者、投资者和政治家，更是为运输体受益者所关注[26]。然而，目前尚没有对影响经济的一致论调，特别是对于不同空间尺度的研究。关于交通布局的研究，他们主要加强了运输系统，在处理交通挤塞的大城市带，明确了关于空间结构动力学运输相关的研究[27]。

克利亚斯和E.吉尔介绍了用于评估全系统的能量流动经济效率的建模方法，