基于VRP和VSP在河南自貿區實行無車承運人的可行性分析

崔浩堃 李亮杰 陳瓊 杜嘯森

摘?要：物流是國民經濟的關鍵一環，物流成本的降低可顯著增強經濟活力。本文以河南自貿區為背景，對施行無車承運人后的物流成本進行核算，論證無車承運人在河南自貿區施行的可行性。

關鍵詞：無車承運人;路徑優化;河南自貿區;成本核算

一、 自貿區概述

河南自貿區位處中原內陸，是“一帶一路”倡議的重要節點，也是公路、鐵路、航空的重要交通樞紐。同時，長久以來中原地區的糧食產量連續數年突破1000億斤，占全國糧食產量的1/10，是共和國重要的糧食核心產區。2011年，中央正式批復中原經濟區上升為國家戰略。這些都是在河南建立自由貿易區的前提條件與優勢。與我國的另外四個自由貿易區別，皆有自身不同的立足點與發展方向。本篇立足于河南自貿區，以其為背景，對在河南自貿區實行無車承運人項目進行成本核算。

二、 物流行業背景

改革開放以來，我國運輸業的跨越式發展已經基本解決了“運貨難”的問題，但是在運輸效率和成本優化上與發達國家相比仍然具有較大差距，道路貨運行業普遍存在“多小散弱的”特征，浪費了社會資源，產生了環境污染，也給從業者徒增了經營成本。對于整個產業鏈和整個社會產生了負面的影響。

無車承運人是一個近些年出現的物流運營新模式，其前身來自美國track broker（貨車經紀人），學界普遍將其視為無船承運人在陸地上的一種變形。無船承運人指的是不用有汽車的從事運輸行業的從業者，其類似于物流中介，卻比其擁有更高的效率和更低的成本。在現代物流中，運用無車承運人可以有效優化物流行業的運營。同時，當無車承運人結合了大數據分析和物聯網技術后，可以將整個物流行業翻開新的一頁，為整個行業帶來質變，標準化物流、智能化物流、結合物流行業進行的普惠金融等都在這個體系下成了可實現和預期的未來。

三、 成本核算與比較

在這一部分，我們將以河南省鄭州市自貿區內五家企業以及其配套的運輸車隊為分析主體，基于無車承運人在車輛路徑優化（Vehicle Routing Problem，VRP）和車輛排程（Vehicle Scheduling Problem，VSP）所帶來的優勢進行成本分析和比較。

（一）基礎假設

通過調查得出以下結論：河南自貿區在運輸市場已經具有一定規模的運力，裝載過程按照標準化要求合理化裝配，準時性基本能夠保障，在現實運輸過程中每單貨物運輸的距離矩陣為已知。這些結論滿足了建立運力資源組織模型的基本前提。基于理想情況下，此處不考慮時間窗，假設僅有一個配送中心，客戶需求明確，貨車可整車運輸亦可半車運輸。下文的成本核算與比較皆基于以上基本情況。

（二）基本狀況描述

將無車承運人所帶來的資源優化和成本節約問題定義為：當前的市場上有n家企業需要將自身的X種貨物運輸到目的地d，運輸距離分別為Ld，n家企業全部只與無車承運人協商，無車承運人與企業協商的x商品的價格為Pxd。無車承運人同時與運輸公司協商，并安排運輸公司t以最優的方式將貨物x運輸到目的地d，運輸公司向無車承運人要求的價格為Pt與無車承運人向企業要求的價格Pxd的差額即為無車承運人的收入R。

無車承運人的本質是運輸承運人和運力需求方分別與其簽訂合同，無車承運人在此過程中執行合理組織運力調配，將資源最大化利用的功能。因此無車承運人資源的合理利用的三個主要分析主體為：運輸承運人、運力委托人、無車承運人。無車承運人在取得運輸承運人委托的情況下與運力委托人進行談判，運輸方所談判的價格和運輸需求方所談判的價格之間的價格差即為無車承運人的利潤，且期望利潤最大化。在這里，我們對采用無車承運人前后的效益進行比較。

（三）運力資源優化的基本原理

傳統整車運輸局限于運力供應方自身固有的客戶，可將其理解為在整個運輸體系內隨機選擇路線進行運輸，在此過程中，運力供應方需空車前往貨物所在地，空載的貨車并未產生實際經濟效益，提高了運力供應方的運輸成本，這一成本傳導給貨主，將提高貨主的物流成本，降低其進行貿易的積極性，從宏觀層面則會對整體經濟產生不利影響;從環境角度說，空載對環境造成沒有必要的污染，消耗了沒有必要的能源。通過無車承運人項目，由調配中心對整個物流系統內的所有運力進行統一調配，為貨車選擇空載距離最小的貨物所在地，可降低社會整體的物流成本，在相當大的程度上緩解空載所造成的資源浪費和污染。

計算無車承運人的運力資源優化模型如下：

（四） 實例分析

以河南省自貿區無車承運人項目為例，在運輸市場上，無車承運人承運了5家企業的5類貨物，并將其分別運往5個不同的目的地，該無車承運人同時亦與7家運輸公司簽訂了合同，擁有對7家運輸公司所有運力的調配能力，每個運輸公司則擁有不同類型的運力工具可供使用。

同時，在調查中，通過對不同時期不同噸位車型的運輸費用進行總結，我們得出運輸費用函數F（x），單位tkm，其中X為運貨量，單位為t。

算法設計：此處采取禁忌搜索算法計算最優路徑。其基本原理為，搜索機制首先從一個初始值開始，沿特定的方向在附近區域內進行搜索，伴隨著目標函數的變化，在所有遇到的結果中找到最優解作為當前解并替代初始值。為例避免最優解的范圍局限于局部，本搜索方法使用Tabu對整個優化過程進行記錄，以保證最優解為全局的最優解。

算法運行：使用MATLAB，將初始預期利潤值設計為5%，使用表1、表2所列的數據進行逐步運輸運算。

運算結果：車隊的平均有效運力使用率為94.73%，平均利潤為5.61%，結果高于5%的預期利潤，可以保證貨車的利潤有所提高，且提高的利潤可以覆蓋無車承運人的運營成本，并使其在一定范圍內收取差價，得到合理范圍內的利潤。

四、 結論

（一）基于成本的核算，可以說明無車承運人通過統籌規劃最佳路線，降低貨車的空載路程并有效地降低運輸成本的方案是可行的有效的。運輸成本的降低輻射于上下游，可以助力河南自貿區貿易成本的降低，提高自貿區產品的競爭力。

（二）有效運力水平的提高與空載路程的減少可以降低非必要燃料的消耗，降低二氧化碳、二氧化氮等污染物的排放。減少對汽車燃料的消耗，降低運輸業所造成的空氣污染和資源浪費。

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作者簡介：崔浩堃，李亮杰，陳瓊，杜嘯森，河南大學，河南開封。