CN108573346B - 村镇生活垃圾低成本收运系统的评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的村镇生活垃圾低成本收运系统的评估方法，包括以下步骤：获取待评估收运系统中各个设施的基本数据；基于所述基本数据构建复杂网络模型；基于复杂网络模型构建指标体系；利用所述指标体系对待评估收运系统进行评估，得到评估结果，以村镇生活垃圾收运系统为研究对象，采用复杂网络分析方法，刻画生活垃圾收运系统的运行机理；构建成本评价指标，明确收运系统成本构成特征，辨别控制收运系统成本的设施类型与布局形式；提出收运系统布局模式价值判断与针对性的规划指引。从而为降低村镇生活垃圾收运系统的运行成本，缓解村镇生活垃圾“处理贵、处理难”问题构建一种科学方法。

Description

村镇生活垃圾低成本收运系统的评估方法

技术领域

本发明属于信息处理技术领域，具体涉及村镇生活垃圾低成本收运系统的评估方法。

背景技术

在我国49.7％的人口聚居于乡村地区。随着村镇人均经济水平与生活质量的提高，生活垃圾年产生总量已超过3亿t/a，并以每年8％～10％的速度增长。自2008年国家设立农村环境保护专项资金，截至2017年，累计投入资金435亿元，但仍有近1/3的村镇垃圾随意堆放，“垃圾围村”现象依然凸显。

清扫保洁、收集转运、处理处置、综合利用和环卫管理五大系统共同构成了村镇环卫体系，收集转运系统作为垃圾产源地与终端处理地之间的重要物质承载纽带，其运行费用占垃圾处置总费用的60％-70％，收运系统的完善与优化对于降低生活垃圾处理成本，提高处理效率至关重要。针对收运系统的优化研究起源于城市，并逐渐扩展至村镇地区，研究的主要内容包括收运线路优化和设施选址布局优化两个方面。多数研究认为，选择一条合理的收运线路或通过优化设施布局来优化收运系统，对于削减生活垃圾处理开支，最大限度地提高生活垃圾处理的人力与设施高效运行具有重要作用。随着计算机技术的发展，研究方法日趋丰富，重心法、AHP(层次分析法)、灰色模型分析法、单指数平滑法、线性回归分析法、节约法、最短路径搜索法、圆心域法、等距离物流法、中心转移算法、两阶段Tabu法等算式算法被应用于收运系统数学模型的构建，通过引入环境、社会影响等要素实现模型的真实刻画与优化，并利用GIS技术、物联网技术进行可视化分析。模型构建与定量化分析对于提高收运系统研究的科学性至关重要。

生活垃圾等废旧、弃物处置活动，以及伴随而产生的收集、运输等物流活动使得收运系统发展呈现网络化、复杂化趋势。逆向物流概念的提出更加明确的定义了物流系统的高度复杂性、多样性与供需失衡性。逆向物流网络优化与设计包括网络结构和层级，也包括对各个层级中设施的功能、布局、数量、设计容量以及层级间的协作关系等方面的优化设计。复杂网络(Complex Network)作为研究具有复杂特性系统的工具，被广泛应用于城镇建设用地空间结构、基础设施等现实系统的抽象与刻画，通过挖掘复杂系统的运行机理，实现对现实系统的定量化评价与优化。

综上研究分析,目前对生活垃圾收运系统的研究主要以城市地区为主，由于村镇地区人口密度、道路交通、聚居形式、垃圾组分等方面与城市地区差异较大，对于收运系统的现状研究很难适应于村镇地区；另一方面，目前研究内容主要集中于生活垃圾收运系统单条线路或部分子系统，缺乏对于地区内收运系统整体研究。此外，研究方法呈现定性与定量相结合的趋势，但现状模型设计缺乏对于收运系统运行机理与内部结构的刻画。因此，构建一种适合村镇地区生活垃圾收运系统的评估方法，开展收运系统低成本研究就显得尤为必要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供村镇生活垃圾低成本收运系统的评估方法，能够用于评估村镇地区生活垃圾收运系统。

一种村镇生活垃圾低成本收运系统的评估方法，包括以下步骤：

获取待评估收运系统中各个设施的基本数据；

基于所述基本数据构建复杂网络模型；

基于复杂网络模型构建指标体系；

利用所述指标体系对待评估收运系统进行评估，得到评估结果。

进一步地，所述获取待评估收运系统中各个设施的基本数据具体包括：

对待评估收运系统进行分析，得到待评估收运系统的运营层级关系；

获取运营层级关系中每一层级中设施的基本数据；

其中，所述设施包括垃圾收集点、转运站、处理厂或填埋场；所述基本数据包括各个设施的地理空间位置，相邻两层级中设施之间的距离以及运营时间。

进一步地，所述基于所述基本数据构建复杂网络模型具体包括：

定义待评估收运系统中设施为复杂网络模型的节点；

定义待评估收运系统中相邻两层级中设施之间的运营时间为复杂网络模型的边；

根据复杂网络模型的节点和边构建复杂网络模型。

进一步地，所述指标体系包括成本强度分布指数、节点成本影响力指数和节点布局成本敏感度指数；

所述成本强度分布指数CID_i的定义如下：

其中，N_i为第i层级中设施的集合，W_ij为第i层级和第j层级之间的边权重，成本强度CID_i是第i层级权重总和；

所述节点成本影响力指数C_NCI(i)的定义如下：

其中，

为入强度总和，即节点i接收的边权重总和；

为出强度总和，即节点i发出的边的权重总和；max为最大值运算；

所述节点布局成本敏感度指数

的定义如下：

进一步地，该方法在利用所述指标体系对待评估收运系统进行评估，得到评估结果之后，还包括：

根据评估结果对待评估收运系统进行优化。

进一步地，所述优化方法包括：

根据评估结果中成本强度分布指数，确定收运系统成本构成特征与集聚层级；

根据节点成本影响力指数，判定影响收运系统成本总量的高值设施类型；

根据节点布局成本敏感度指数，判定设施布局形式影响的成本种类；

根据节点成本影响力指数与节点布局成本敏感度指数拟合，判定收运系统的优化设施类型，定义此类设施为高成本节点，缩小高成本节点之间的距离。

进一步地，所述优化方法包括：

根据待评估收运系统的布局模式优化各个层级中设施的地理空间位置；

所述布局模式包括成本优先模式和环境优先模式；

成本优先模式中，所述高成本节点的节点布局成本敏感度指数

环境优先模式中，所述高成本节点的节点布局成本敏感度指数

由上述技术方案可知，本发明提供的村镇生活垃圾低成本收运系统的评估方法，以村镇生活垃圾收运系统为研究对象，采用复杂网络分析方法，刻画生活垃圾收运系统的运行机理；构建成本评价指标，明确收运系统成本构成特征，辨别控制收运系统成本的设施类型与布局形式；提出收运系统布局模式价值判断与针对性的规划指引。从而为降低村镇生活垃圾收运系统的运行成本，缓解村镇生活垃圾“处理贵、处理难”问题构建一种科学方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为收运系统运行机理。

图2为实施例一中方法的整体思路。

图3为实施例一中万州区生活垃圾收运系统设施空间布局图。

图4为实施例一中收运系统构建的指标体系。

图5为实施例一中收运系统层级结构成本示意图。

图6为实施例一中节点布局成本低敏感度示意图。

图7为实施例一中节点布局成本高敏感度示意图。

图8为实施例二中万州区生活垃圾收运系统复杂网络模型。

图9为实施例二中万州区生活垃圾收运系统复杂网络地理空间结构图。

图10为实施例二中万州区生活垃圾收运系统成本结构。

图11为实施例二中节点成本影响力数值分区示意图。

图12为实施例二中节点布局成本敏感度数值分区示意图。

图13为实施例二中节点成本影响力与节点布局成本敏感度拟合分析。

图14为实施例三中优化方法的整体思路。

图15为实施例三中成本优先型布局模式。

图16为实施例三中环境效益优先型布局模式。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

参见图1，收运系统包括产生源、垃圾收集点、转运站和处理终端，“生活垃圾”通过以下流程流动：产生源-垃圾收集点-转运站-处理终端。支撑这一运行机理的成本主要包括基建费用、人员工资、设施运行费用等固定费用和运输成本费用、设施维修费用等可变费用两种。运输成本对减少收运系统的成本总量具有较高的贡献率，而运输成本取决于收运系统设施的布局与收运线路，合理的设施布局与收运线路长度能够有效的降低运输成本，进而达到收运系统总成本优化的目的。

实施例一：

实施例一提供了一种村镇生活垃圾低成本收运系统的评估方法包括以下步骤：

S1:获取待评估收运系统中各个设施的基本数据；

S2:基于所述基本数据构建复杂网络模型；

S3:基于复杂网络模型构建指标体系；

S4:利用所述指标体系对待评估收运系统进行评估，得到评估结果。

参见图2，本申请以村镇生活垃圾收运系统为研究对象，采用复杂网络分析方法，刻画生活垃圾收运系统的运行机理；构建成本评价指标，明确收运系统成本构成特征，辨别控制收运系统成本的设施类型与布局形式；提出收运系统布局模式价值判断与针对性的规划指引。从而为降低村镇生活垃圾收运系统的运行成本，缓解村镇生活垃圾“处理贵、处理难”问题构建一种科学方法。

1、研究靶区和数据来源。

所述获取待评估收运系统中各个设施的基本数据具体包括：

对待评估收运系统进行分析，得到待评估收运系统的运营层级关系；

获取运营层级关系中每一层级中设施的基本数据；

其中，所述设施包括垃圾收集点、转运站、处理厂或填埋场；所述基本数据包括各个设施的地理空间位置，相邻两层级中设施之间的距离以及运营时间。

具体地，本实施例主要以重庆市万州区作为研究靶区进行说明。万州区地处长江上游地区，重庆东北部。辖区共有29个镇、12个乡以及11个街道，本实施例中村镇生活垃圾收运系统研究范围包括29个镇、12个乡以及所辖村庄。

评估数据来源于研究靶区生活垃圾收运处置系统规划文本、现场调研走访、与Google Earth地理空间坐标数据库。通过规划文本提炼收运系统运行层级关系、服务范围、设施种类与数量；通过现场调研走访主要获取转运车辆运行路线、路线实际长度、路况、运行时间、运行频次等；通过Google Earth地理空间坐标数据库获取收运处置设施空间坐标并进行纠偏处理。

参见图3，根据万州区规划内容，万州区生活垃圾收运系统共设置生活垃圾收集点512个，垃圾转运站34个，压缩站9个，处置场3个。

2、构建复杂网络模型。

所述基于所述基本数据构建复杂网络模型具体包括：

定义待评估收运系统中设施为复杂网络模型的节点；

定义待评估收运系统中相邻两层级中设施之间的运营时间为复杂网络模型的边；

根据复杂网络模型的节点和边构建复杂网络模型。

具体地，复杂网络模型构建需要确定网络的“节点”和“边”，根据收运系统运行机理，“村收集点”、“转运站”、“压缩站”以及“处置场”是收运系统运行基础支撑，可视为复杂网络的“节点”。

收运系统中各设施场站通过收运线路产生联系，抽象到网络语境下即为模型的“边”。运输成本最直接的影响因素为运输距离，不同的设施空间布局，对应着不同收运线路实际距离，进而产生不同的成本总量。由于现实系统中垃圾的收运会受到道路等级、路况条件、道路拥堵情况等因素的影响，有必要将实际路径长度转化为运行时间，并将对社会与环境影响进行加权处理，得到能够统一量度的时间当量。不同的时间当量既能真实地反映不同村镇收运系统综合运行情况以及所对应的成本差异，又能够体现复杂网络中“边”的权重。

3、构建指标体系。

参见图4，本实施例从宏观和微观两个方面构建指标体系。宏观层面构建成本强度分布指标，测度收运系统网络整体成本构成特征；微观层面构建“节点成本影响力指数”和“节点布局成本敏感度指数”两项指标，分别测度收运系统网络模型中节点所能控制成本总量的能力，以及网络节点布局模式对于成本的影响程度；同时进行两项指标的拟合分析，进一步判别控制收运系统成本总量的设施点。

1)成本强度分布指数。

成本强度分布(cost intensity distribution，CID)用以测量系统中不同层级的成本分布总量，转换到复杂网络模型中，即为某一层级所拥有的“边”的数量以及“边”所控制的权重值，数值越大代表这一层级成本总量越大，在收运系统中所占比例与规模越大。生活垃圾收运系统主要存在“收集点-转运站”、“转运站-处置场”等层级结构，分别对应着不同的成本分布总量，参见图5，图中C₁和C₂分别为层级间的成本总量。

所述成本强度分布指数CID_i的定义如下：

式(1)中，N_i为第i层级中设施的集合，W_ij为第i层级和第j层级之间的边权重，成本强度CID_i是第i层级权重总和。

2)节点成本影响力

点度中心度是测量节点在复杂网络模型中重要程度的指标，度值越大表示节点在网络中重要程度越高。在有向网络中，节点的中心度可以分为入度和出度。点度中心度测度了有向网络中节点的重要性，但却不能表征网络中与节点相连接的边的差异性与不均衡性，通过引入边权重概念，更加真实的反映现实系统。

对于有向加权网络的节点重要性指标，不同学者进行了不同的深化与扩展，本申请在现有研究基础上，将度数中心度算法进行加权优化得到“节点成本影响力”(node costimpact，NCI)，并应用于生活垃圾收运系统抽象的有向加权络中。计算公式原理为：在一个具有N个节点的有向加权复杂网络中，节点i与j₁，j₂，…i_n相连接,既存在流入也存在流出。由于生活垃圾收运系统存在较为明显的层级结构，流入与流出之和能准确地反映节点所能影响的成本量以及在系统中的层级地位。若网络中某一节点成本影响力数值大，表示节点在网络中处于核心并控制网络的成本总量，对应到现实系统为设施场站的空间位置布局决定整个收运系统的运行成本，计算公式如下：

式(2)中，C_NCI(i)为节点成本影响力指标；

为入强度总和，即节点i接收的边权重总和；

为出强度总和，即节点i发出的边的权重总和；max为最大值运算。

3)节点布局成本敏感度

为进一步测度设施空间布局结构对于层级成本的影响程度，构建“节点布局成本敏感度”(node layout cost sensitivity，NCS)指标。其中，设施布局对成本敏感度低指改变设施布局，系统成本总量不变或变化很小，参见图6；敏感度高指改变设施布局，系统成本总量出现明显变化，参见图7，图中C₁ ^/和C₂ ^/分别为层级间的成本总量。图6中C₁+C₂＝C₁ ^/+C₂ ^/。图7中C₁ ^/+C₂ ^/＜C₁+C₂＜C₁ ^//+C₂ ^//。

“成本敏感度”计算网络中所有节点入强度与出强度的比值，用以反映与节点相联系的入强度与出强度影响力大小，转译到现实系统即为由设施的布局而产生成本类型处于主要影响地位以及影响程度大小。计算公式如下：

式(3)中，

为入强度与出强度的比值，

代表节点现状布局发出成本较高，

代表现状节点布局接收成本较高。

实施例二：

实施例二以重庆市万州区为例，对实施例一的方法进行说明。

1、构建复杂模型。

根据生活垃圾收运系统运行机理进行语义转换，在Pajek软件平台上构建现状收运系统有向加权复杂网络模型，网络拓扑结构形态图参见图8，图8中，数字1为万州区生活垃圾焚烧厂，数字2为长岭镇填埋场，数字3为武陵镇填埋场，数字4-12为压缩站，数字13-46为镇转运站，数字47-558为村收集点；数字之间的连线为设施之间的层级关系。

据图可知，研究靶区现状收运系统由以“万州区生活垃圾焚烧厂”为主和“武陵镇填埋场”为主的两个复杂网络构成。其中，以万州区生活垃圾焚烧厂为核心的收运系统包括“村收集点-镇转运站”、“镇转运站-压缩站”和“压缩站-处置场”三个层级结构；武陵镇填埋场由于只服务于武陵镇和瀼渡镇，网络规模较小，包括“村收集点-转运站”和“转运站-处置场”两个层级结构。为进一步可视化表达，通过节点携带的地理空间坐标，将生活垃圾收运系统网络转化到地理空间上得到布局结构图，参见图9。

2、计算结果

1)成本强度分布指数

根据公式(1)计算可得以“万州区生活垃圾焚烧厂”为核心的收运系统“收集点—镇转运站”成本强度分布数值为6202.5；“镇转运站—压缩站”数值为2813；“压缩站—垃圾焚烧厂”数值为1385；“垃圾焚烧厂-填埋场”数值为55；以“武陵镇填埋场”为核心的生活垃圾收运系统“收集点-镇转运站”成本强度分布数值为809，“镇转运站-处置场”数值为77，如表1所示。

表1现状收运系统层级成本总量

2)节点成本影响力指标。

根据公式(2)计算，可得万州区生活垃圾收运系统设施“节点成本影响力”数值，如表2所示。“节点成本影响力指标”指标共计算设施点558个，根据计算结果分析可得

的均为“村收集点”。

表2节点成本影响力指标计算数值

3)节点布局成本敏感度指标。

根据公式(3)计算，可得万州区生活垃圾收运系统设施“节点布局成本敏感度”数值，如表3所示。“节点布局成本敏感度”指标共计算设施点558个，根据计算结果分析可得

的均为“村收集点。

表3转运站与压缩站布局成本敏感度数值

3、成本结构分析

1)收运系统成本呈现“金字塔”结构。

通过对以焚烧厂为核心的收运系统“成本强度分布”计算结果进一步分析可以发现，收运系统成本呈现“金字塔”结构，“收集点-转运站”成本总量规模最大，“压缩站-处置场”成本规模最小，参见图10，转运站、压缩站所在的层级控制着收运系统成本总量。从图10中可以看出，收集点至转运站的成本总量是6202.5，转运站至压缩站的成本总量是2813，压缩站至焚烧厂的成本总量是1385，焚烧厂至填埋场的成本总量是55。

2)镇转运站与压缩站控制收运系统成本总量。

根据“节点成本影响力”计算结果分析可得，现状生活垃圾收运系统中成本影响力数值较高的设施集中于“镇转运站”与“压缩站”。主要原因包括以下两个方面，①村庄布局相对固定，“村收集点”也就相对固定，可变动的“镇转运站”、“压缩站”与“处置场”布局就决定了收运系统的整体成本总量；②“镇转运站”与“压缩站”的入强度为“村收集点”出强度，也即为“村收集点”的成本影响力数值；“镇转运站”与“压缩站”的出强度为“处置场”的入强度，也即为“处置场”的成本影响力数值。基于以上两点，“镇转运站”与“压缩站”影响着收运系统成本总量。

对“镇转运站”与“压缩站”成本影响力数值进一步分析，发现万州区现状生活垃圾收运系统中存在“高值-中值-低值”三种类型设施。其中，高值影响力区包括万州区生活垃圾焚烧厂、龙驹镇压缩站、分水镇转运站等；中值影响力区包括走马镇、甘宁镇等转运站和李河镇、龙沙镇等压缩站等；低值影响力区包括天城镇压缩站和普子乡、郭村镇等转运站，以及长岭填埋场等，参见图11。图11中，k₁、k₂、k₃分别表示高值、中值、低值影响区数值变化斜率且k₁＞k₂＞k₃。0.049≤C_NCI(i)≤1，当C_NCI(i)取值0.416时，斜率k开始变小且数值均小于0.400；当C_NCI(i)取值0.130时，斜率k再次变小。

3)设施布局导致“收集点-转运站”成本高于“转运站-处置场”

根据“节点布局成本敏感度”计算结果分析可得，现状“镇转运站”与“压缩站”空间布局导致“接收成本”高于“发出成本”，占比达到82.6％。主要是由于“镇转运站”或“压缩站”管辖范围内，“村收集点”数量较多且距离“镇转运站”或“压缩站”实际距离较长，同时距离高层级的设施距离较近。

对“节点布局成本敏感度”数值进一步分析，可以发现“镇转运站”与“压缩站”呈现出“高敏感区-一般敏感区-低敏感区”三种类型。其中，高敏感区包括高粱镇和分水镇等转运站、万州垃圾焚烧厂、龙驹镇压缩站等；一般敏感区包括弹子镇和郭村镇等转运站、太龙镇压缩站等；低敏感区区包括小周镇和大周镇等转运站、万泉路压缩站等，参见图12。图12中，k₁、k₂分别表示高敏感区、一般敏感区数值变化斜率且k₁＞k₂。

当

取值1时，设施布局由对接收成本敏感向发出成本敏感转化同时斜率变小且均小于0；当

取值10.99时，斜率开始变小且均小于10。

4、镇转运站与压缩站“节点成本影响力”与“节点布局成本敏感度”拟合分析。对“节点成本影响力”与“节点布局成本敏感度”进行拟合分析，参见图13，进一步挖掘“镇转运站”与“压缩站”在“影响力”与“敏感度”双属性条件下设施类型划分与空间布局形式。图13中，“影响力”与“敏感度”拟合分析中“高影响力-高敏感度”数值分别占比20％。

由图11可知，现状收运系统中“镇转运站”与“压缩站”双属性条件下可分为“高影响力-高敏感度”、“高影响力-低敏感度”、“低影响力-高敏感度”和“低影响力-低敏感度”四种类型，如表4所示。

表4“镇转运站”与“压缩站”双属性类型划分

实施例三：

参见图14，实施例三在其他实施例的基础上，增加了优化功能。

在得到评估结果之后，还包括：

根据评估结果对待评估收运系统进行优化。具体包括：

根据评估结果中成本强度分布指数，确定收运系统成本构成特征与集聚层级；如“村收集点-转运站”或“转运站-压缩站”或“压缩站-处置场”等层级；

根据节点成本影响力指数，判定影响收运系统成本总量的高值设施类型,如“转运站”或“压缩站”或“处置场”等设施；

根据节点布局成本敏感度指数，判定设施布局形式影响的成本种类；如“接收成本高”或“发出成本高”等类型；

根据节点成本影响力指数与节点布局成本敏感度指数拟合，判定收运系统的优化设施类型，定义此类设施为高成本节点，缩小高成本节点之间的距离。

1、收运系统优化。

1)重点层级布局优化。

通过对成本强度分布、节点成本影响力的计算与分析可以发现生活垃圾收运系统中“收集点-镇转运站”层级成本占比61.8％，“镇转运站-压缩站”占比24.8％，“压缩站-处置场”成本占比13.4％；“镇转运站”与“压缩站”控制着收运系统的主要成本，出现这种比例构成的原因是镇转运站距离村庄垃圾收集点距离较远。因此，生活垃圾收运系统布局模式应趋近所服务范围内的“中心”，缩短“村收集点-镇转运站”、“镇转运站-压缩站”的空间距离，从而降低收运系统运行的整体成本。

2)重点设施布局优化。

当根据所述评估结果中成本强度分布指数和节点布局成本敏感度指数，判断得到相邻两层级中设施之间的接收成本占比超过预设的成本最大值时，定义该设施为高成本节点，缩小高成本节点之间的距离。

通过对成本强度分布的计算与分析可以发现生活垃圾收运系统中“收集点-镇转运站”层级成本占比61.8％，“镇转运站-压缩站”占比24.8％，“压缩站-处置场”成本占比13.4％；“镇转运站”与“压缩站”控制着收运系统的主要成本。通过节点布局成本敏感度的计算与分析可以发现，“镇转运站”与“压缩站”的布局形式导致接收成本较高，降低接收成本有利于降低层级成本。因此，生活垃圾收运系统布局模式应趋近所服务范围内的“中心”，缩短“村收集点-镇转运站”、“镇转运站-压缩站”的空间距离，降低收运系统层级成本，进而降低收运系统运行的整体成本。

2、布局模式。

根据待评估收运系统的布局模式优化各个层级中设施的地理空间位置；

具体地，综上分析，收运系统中“转运站”与“压缩站”的布局模式决定收运系统的成本总量，综合村镇布局模式、经济实力和生态环境等要素，提出“成本优先型”和“环境优先型”两种生活垃圾收运系统布局模式。

针对村庄布局较为分散、经济实力较弱的村镇，应以经济成本为优先考虑因素，控制“镇转运站”、“压缩站”的“节点布局成本敏感度”数值

即“镇转运站”与“压缩站”空间布局应位于所服务范围区“村收集点”或“转运站”的地理中心位置，以减少“收集点-转运站”或“转运站-压缩站”之间的运行距离，从而降低收运系统整体经济成本。空间上呈现出“镇转运站”位于“村收集点”中心；“压缩站”位于“镇转运站”中心的结构特征，参见图15。

针对生态环境敏感、人居环境品质高且经济实力较强的村镇，适当增加“镇转运站”与“村收集点”、“压缩站”与“镇转运站”之间的空间距离，使得“镇转运站”与“压缩站”的“节点布局成本敏感度”数值

空间上呈现出“镇转运站”与“压缩站”远离“村收集点”层级而靠近“处置”层级的结构特征，参见图16。

综上所述，本申请利用复杂网络工具与分析方法，量化分析了万州区村镇生活垃圾收运系统整体结构与个体特征。可以得到以下几点结论，①生活垃圾收运系统整体结构呈现出“收集点—镇转运站”层级规模大，“压缩站—处置场”层级规模小的类“金字塔”结构，成本主要集中于“收集点-镇转运站”层级；②生活垃圾收运系统中“转运站”、“压缩站”等设施及其布局形式决定着收运系统的成本总量；③收运系统的优化应以“成本影响力-布局敏感度”强的设施为主，同时，根据村镇类型可选择“成本优先型”或“生态环境优先型”两种布局模式

本申请从复杂网络与城乡规划交叉视角，构建了一种低成本收运系统的空间布局评估方法。宏观层面构建“成本强度分布”指标，量化收运系统成本构成特征；微观层面构建“节点成本影响力”与“节点布局成本敏感度”指标，识别控制收运系统成本总量的设施类型与布局方式。相较于其他方法，能够更加准确地对生活垃圾收运系统进行整体成本构成判断，以及设施布局形式对于收运系统运行成本的影响，为村镇生活垃圾收运系统低成本空间布局提供科学的方法。本申请的思路与方法具有普遍适用性，可应用于不同类型村镇地区生活垃圾收运系统的分析与优化，并可以推广至其他以降低运行成本为目标的系统的分析与空间布局优化。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (4)

1.一种村镇生活垃圾低成本收运系统的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取待评估收运系统中各个设施的基本数据；

基于所述基本数据构建复杂网络模型；

基于复杂网络模型构建指标体系；

利用所述指标体系对待评估收运系统进行评估，得到评估结果；

所述获取待评估收运系统中各个设施的基本数据具体包括：

对待评估收运系统进行分析，得到待评估收运系统的运营层级关系；

获取运营层级关系中每一层级中设施的基本数据；

其中，所述设施包括垃圾收集点、转运站、处理厂或填埋场；所述基本数据包括各个设施的地理空间位置，相邻两层级中设施之间的距离以及运营时间；

所述基于所述基本数据构建复杂网络模型具体包括：

定义待评估收运系统中设施为复杂网络模型的节点；

定义待评估收运系统中相邻两层级中设施之间的运营时间为复杂网络模型的边；

根据复杂网络模型的节点和边构建复杂网络模型；

所述指标体系包括成本强度分布指数、节点成本影响力指数和节点布局成本敏感度指数；

所述成本强度分布指数CID_i的定义如下：

其中，N_i为第i层级中设施的集合，W_ij为第i层级和第j层级之间的边权重，成本强度CID_i是第i层级权重总和；

所述节点成本影响力指数C_NCI(i)的定义如下：

其中，

为入强度总和，即节点i接收的边权重总和；

为出强度总和，即节点i发出的边的权重总和；max为最大值运算；

所述节点布局成本敏感度指数

的定义如下：

2.根据权利要求1所述村镇生活垃圾低成本收运系统的评估方法，其特征在于，该方法在利用所述指标体系对待评估收运系统进行评估，得到评估结果之后，还包括：

根据评估结果对待评估收运系统进行优化。

3.根据权利要求2所述村镇生活垃圾低成本收运系统的评估方法，其特征在于，所述优化方法包括：

根据评估结果中成本强度分布指数，确定收运系统成本构成特征与集聚层级；

根据节点成本影响力指数，判定影响收运系统成本总量的高值设施类型；

根据节点布局成本敏感度指数，判定设施布局形式影响的成本种类；

根据节点成本影响力指数与节点布局成本敏感度指数拟合，判定收运系统的优化设施类型，定义此类设施为高成本节点，缩小高成本节点之间的距离。

4.根据权利要求3所述村镇生活垃圾低成本收运系统的评估方法，其特征在于，所述优化方法包括：

根据待评估收运系统的布局模式优化各个层级中设施的地理空间位置；

所述布局模式包括成本优先模式和环境优先模式；

成本优先模式中，所述高成本节点的节点布局成本敏感度指数

环境优先模式中，所述高成本节点的节点布局成本敏感度指数

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