鐵路集裝箱運輸節(jié)點規(guī)劃方法

陳瑞芳

鐵路集裝箱運輸節(jié)點規(guī)劃方法

陳瑞芳

我國鐵路集裝箱運輸發(fā)展水平滯后，亟需完善集裝箱運輸節(jié)點體系。文章分析了鐵路集裝箱運輸節(jié)點的規(guī)劃原則和規(guī)劃流程，建立了一個考慮多類型運輸節(jié)點的規(guī)劃設(shè)計模型，該模型為非線性混合整數(shù)規(guī)劃模型，可用CPLEX等軟件求解。

我國鐵路集裝箱運輸經(jīng)過60年左右時間的發(fā)展已經(jīng)取得了很大的進步。但發(fā)展水平落后的局面始終沒有扭轉(zhuǎn)。與其他運輸方式相比，我國鐵路集裝箱輸運比例僅為5％左右，而水運為18％左右，公路則高達77％。在發(fā)展速度上，過去五年，我國鐵路集裝箱貨運量的年均增長率為11.6％，而公路集裝箱運輸與海運集裝箱運輸?shù)谋壤謩e為23.0％與15.6％，運量差距有進一步擴大的趨勢。與國外相比，我國鐵路集裝箱運輸量占鐵路貨運總量的比例不到6％，遠低于世界平均水平的20％～40％，美國的49％， 法國的40％，英國的30％。這些數(shù)字與鐵路在中國運輸體系中的地位極不相稱。此外，我國鐵路集裝箱運輸還存在地區(qū)發(fā)展不平衡的問題，華東和華南地區(qū)國際集裝箱占國際箱總量的75％以上，西部地區(qū)僅為4％左右。

集裝箱運輸是現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展的必然趨勢。鐵路集裝箱運輸具有全天候、運量大、運距長、運價低、安全環(huán)保等優(yōu)勢，理應(yīng)在現(xiàn)代物流和國際集裝箱多式聯(lián)運體系中發(fā)揮不可替代的作用。造成我國鐵路集裝箱運輸現(xiàn)狀落后的原因不一，其中，鐵路集裝箱運輸節(jié)點規(guī)劃不合理是一個重要因素。進行鐵路集裝箱運輸節(jié)點的合理布局和規(guī)劃，對提高我國鐵路集裝箱運輸發(fā)展水平、提高運輸效率、促進現(xiàn)代物流發(fā)展具有重大意義。

鐵路集裝箱運輸節(jié)點的規(guī)劃原則

鐵路集裝箱運輸節(jié)點是辦理集裝箱業(yè)務(wù)的基層單位。構(gòu)建鐵路集裝箱運輸節(jié)點體系必須遵循以下3大原則。

第一，統(tǒng)一規(guī)劃、綜合協(xié)調(diào)。鐵路集裝箱運輸節(jié)點的建設(shè)與運營，涉及政策保障、社會支撐、資源配置等各方面因素。涉及鐵路、地方政府、社會公眾、其他運輸行業(yè)等多個社會主體。因此，集裝箱運輸節(jié)點規(guī)劃必須協(xié)調(diào)好各地區(qū)、行業(yè)和部門之間的利益，做到統(tǒng)一規(guī)劃、科學(xué)布局、資源整合、有時互補。

第二，科學(xué)選址，整體布局。鐵路集裝箱運輸節(jié)點選址布局的目的在于確定節(jié)點數(shù)量與分布位置。集裝箱運輸節(jié)點的布局直接影響整個物流系統(tǒng)的有效運作。若運輸節(jié)點規(guī)劃得當(dāng)，可以降低物流成本，提高物流效率與客戶服務(wù)水平。反之，則不利于物流系統(tǒng)功能的充分發(fā)揮。

第三，柔性功能、滾動發(fā)展。鐵路集裝箱運輸節(jié)點的建設(shè)屬于戰(zhàn)略性決策問題，其建設(shè)周期長，投資大，一旦確定短期內(nèi)難以改變。因而在規(guī)劃階段必須進行系統(tǒng)的柔性功能設(shè)計，充分考慮鐵路集裝箱運輸需求的發(fā)展變化規(guī)律。

鐵路集裝箱運輸節(jié)點的規(guī)劃流程

鐵路集裝箱運輸節(jié)點規(guī)劃是以系統(tǒng)總成本最低及物流效益最大為目標，綜合考慮鐵路集裝箱運輸需求與供應(yīng)狀況、用地條件、運輸費用等因素。對集裝箱運輸節(jié)點的位置、規(guī)模、服務(wù)范圍等進行研究和設(shè)計。鐵路集裝箱運輸節(jié)點規(guī)劃流程描述如下。

步驟1：資料收集整理。主要包括集裝箱運輸供求量、周邊綜合交通運輸條件、集裝箱運輸節(jié)點建設(shè)成本、客戶時效性要求、土地利用條件等相關(guān)資料。

步驟2：相關(guān)條件分析。主要包括集裝箱貨源是否充足與穩(wěn)定；集裝箱裝卸搬運設(shè)施設(shè)備的物質(zhì)條件是否具備；專業(yè)人員是否具備；與其他運輸方式相銜接的條件如何等條件。

步驟3：選址布局確定。在明確上述約束條件后，初步確定運輸節(jié)點的選擇范圍。在此基礎(chǔ)上，進一步明確服務(wù)能力、服務(wù)水平等約束條件。采用定性或定量的方法確定運輸節(jié)點的位置和需求分配。可以采用的方法主要有德爾菲法、層次分析法、模糊綜合評判法、數(shù)學(xué)規(guī)劃法等。

步驟4：選址方案評價。選址方案確定后，對方案進行評價。主要檢查集裝箱運輸節(jié)點體系是否適應(yīng)物流發(fā)展戰(zhàn)略的需要，是否符合集裝箱處理量的需要，是否適應(yīng)區(qū)域發(fā)展的需要。通過方案評價，確定鐵路集裝箱運輸節(jié)點規(guī)劃的科學(xué)性和可行性。

鐵路集裝箱運輸節(jié)點的規(guī)劃方法

在此，構(gòu)建一個數(shù)學(xué)規(guī)劃模型來確定鐵路集裝箱運輸節(jié)點的建設(shè)位置和配置關(guān)系。假設(shè)有多類鐵路集裝箱運輸節(jié)點，用j表示；實際規(guī)劃中，節(jié)點類型為兩類：基地站和辦理站。需要建立的集裝箱運輸節(jié)點數(shù)量為L=1，2…P ，以系統(tǒng)總成本最小為目標，構(gòu)建模型如下：

式中，K 為需求點集合；J 為候選集裝箱運輸節(jié)點集合；L為選定的運輸節(jié)點數(shù)量；Ckjl表示在l 點建設(shè)運輸節(jié)點j 滿足需求點k 處需求的單位費用；dk為需求點k的年集裝箱運輸需求量；fjl表示在l 點建設(shè)j 型運輸節(jié)點的固定費用；Sj表示j 型節(jié)點的能力；Yjl為決策變量，若在l點建設(shè)運輸節(jié)點j 為1，否則為0；xkj表示從節(jié)點j 到需求點k的運輸總量。

式（1）表示節(jié)點建設(shè)費用與運輸費用最小。式（2）表示任何運輸節(jié)點只能在一個地址建設(shè)；式（3）表示任意候選點最多只建1個運輸節(jié)點；式（4）為運輸節(jié)點的能力限制；式（5）為需求滿足約束；式（6）為0-1整數(shù)性約束；式（7）為非負約束。

該模型為線性混合整數(shù)規(guī)劃模型，可用CPLEX，LINDOR等軟件精確快速求解。

結(jié)語

本文研究了鐵路集裝箱的運輸節(jié)點規(guī)劃問題。分析了鐵路集裝箱運輸節(jié)點的規(guī)劃原則和規(guī)劃流程。基于線性混合整數(shù)規(guī)劃方法建立了一個鐵路集裝箱運輸節(jié)點規(guī)劃設(shè)計的選址配置模型。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.09.046