民用重裝備運輸車動員征用規模需求預測研究

陳俊豪， 劉寶新， 賈 凱， 李文源

(1.陸軍軍事交通學院學員五大隊，天津 300161；2.陸軍軍事交通學院聯合投送系，天津 300161)

為適應新時代軍事戰略方針，陸軍按照機動作戰、立體攻防的戰略要求，加速推進部隊由區域防衛型向全域作戰型轉變，促使戰略前沿不斷前移、戰場范圍不斷拓展，重裝備公路運輸投送任務顯著增加，依靠部隊自我保障能力已難以實現“先機制敵、快速機動”的戰略目標。因此，軍隊一方面在大力發展建制運力的同時;另一方面還要按照軍民融合發展戰略要求，充分挖掘國家重裝備公路運輸潛力，合理運用社會運力資源實施重裝備公路運輸保障任務。當前，民用運力動員需求預測方法尚未形成體系，指揮員普遍習慣依靠經驗估算運力規模，加之軍地之間長期缺乏有效的溝通協商與需求提報機制，致使民用運力供需對接不精準，嚴重影響了平時民用運力動員準備與戰時運力快速編配部署工作。因此，本文著眼于提升民用重裝備公路運力動員需求預測的準確性與可靠性，根據不同的重裝備公路運輸投送任務類型，合理選擇預測方法，構建有效的運力規模需求預測模型，以期獲得客觀、準確的需求預測結果，為后續的民用重裝備公路運力動員決策提供可靠的依據。

1 擔負的公路運輸投送任務分析

重裝備運輸車規模需求派生于部隊公路運輸投送需求，屬于派生性需求。準確地掌握重裝備公路運輸投送任務類型，是評估和測算重裝備運輸車規模需求的前提。

1.1 短途倒運

短途倒運通常分為三種：一是在應急應戰時，鐵路干線、車站、港口和機場等遭到破壞中斷后，無法在短時內修復，或者在偏遠地區鐵路干線、港口和機場少且分散時，被迫轉用公路運輸方式，實施迂回運輸越過受阻地段。二是參加訓練演習時，在駐地(集結地)與鐵、水、空裝卸載點之間或者在鐵路、水路、機場之間實施接力運輸。三是平時送廠維修時，在駐地與修理廠之間使用重裝備運力進行往返運送。短途倒運距離相對較短，通常可以采用區域運用的方式實施保障。按照就地征用的原則，將任務交付給本地的國防交通專業保障隊伍，軍地協力、分管負責。在具體任務中，重裝備運輸車可多次進行往返，對其數量要求不高。通常情況下，轄區內的民用重裝備運輸車即可滿足需要，此種運力由本級地方國防交通主管機構統一部署和調配。

1.2 跨區支援

跨區支援通常是指所在區域沒有足夠滿足載運要求的運力完成公路運輸投送任務，需要從省內其他地區或其他省區征用或調用運力支援保障的一種方式。受經濟發展和基礎設施建設影響，各地區民用大型平板拖車的保有量分布不均，特別是部分經濟欠發達地區，其適用運力較少，在應急應戰情況下，往往需要通過跨區支援的方式彌補運力的不足。但由于距離限制，參與跨區支援保障的運力很難在任務區與屬地之間往返多次輸送，因此必須結合任務需要，將異地運力整編整租后，統一組織建制輸送保障。依照有關規定，在省內跨市、縣使用運力，需由省級國防交通主管機構統一調配部署；跨省使用運力，應由戰區內負責國防交通工作的機構統一籌劃。

1.3 遠程投送

遠程投送通常是指部隊為完成多樣化軍事任務，動用一定的重裝備公路運輸力量，實施高強度、遠距離的公路運輸投送任務。近年來，部隊跨區基地訓練、臨機戰備拉動、聯合軍事演習等任務逐漸增多，重裝備公路運輸力量遠程投送任務日益繁重。依靠有限的建制運力，難以滿足遠程投送需求，必須加大對民用重裝備公路運力征用力度。相較于短途倒運和跨區支援，遠程投送任務對民用重裝備公路運力的要求更高、需求量更大。通常的做法是，通過屬地征召與跨區支援相結合的方式征用民用重裝備公路運力，并將其移交至部隊，配屬部隊完成遠程投送任務。被征運力自交接后的整個任務階段，均由部隊統一指揮管理。

2 重裝備運輸車規模需求預測模型構建

重裝備公路運輸任務屬于專項軍事運輸任務，具有明確的任務指向性，通常運用規范的數學模型對運力需求進行測算。其主要的預測流程為：分析重裝部隊的公路運輸投送任務→計算總體運量需求→扣除軍隊運力規模量→得出民用運力需求量[1]。為提高需求預測的合理性，需要在建模時兼顧軍事與經濟雙重效益，運用多目標規劃法，尋求兩者之間的最佳平衡點，確保預測結果既能滿足運載需求，又能保證經濟成本最小化。從重裝備運輸車擔負的三種類型任務來看，跨區支援與遠程投送的保障模式大體相近，重裝備運輸車規模需求預測模型可并為短途倒運和遠程投送兩種類型。

2.1 短途倒運需求預測模型

重裝備短途倒運任務機動距離較短，普遍在100 km以內，對重裝備運力的需求量較小，通常使用軍隊運力和當地民用運力即可完成保障，其主要發生在戰場、駐地、演習(訓)場、鐵水空裝(卸)點之間[2]。短途倒運各類型任務除了起始點不同以外，其他運行過程均類似，所建立的需求預測模型也相同。本文以鐵路裝卸載站與演習(訓)場之間的倒運需求分析為例，通過舉一反三，構建出通用性的短途倒運需求預測模型。

2.1.1 任務簡化

為便于部隊快速實施裝卸，通常在任務區域內建有多個裝(卸)點，以保證多輛運輸車同時作業；但其數量有限，需要車輛按次序完成裝卸。應注意的是，在實際任務中，裝載點與卸載點的數量不一定相同，不同的數量對比情況下得到的需求預測模型也不同，因此，需要針對不同情況進行分析。記裝、卸載點數量分別為N1、N2。

2.1.2 條件假定

短途倒運涉及的影響因素較多，為了使模型既貼近實際，又便于計算，本文特作諸多假定。

假定1：每年參演(訓)的區域位置、環境條件、運力規模及車輛技術性能狀況均相近，可將近幾年的歷史數據作為參考。

假定2：在重裝備倒運過程中，所有車型均以相同的平均速度行進，記為v(km/h)。

假定3：重裝備裝、卸載、往返單程時間恒定，不受環境因素和人為因素限制，分別記為t1、t2、t3(min)。

假定4：在選擇車型時中僅考慮載重需求，將重裝備按照不同噸級分為s類，其數量記作B=(b1,b2,…bs)；本單位現有的和上級配屬的重裝備運輸車數量分別為x建i、x配i，記作X建=(x建1,x建2,…x建s)，X配=(x配1,x配2,…x配s)，二者均為已知；相應的民用大型平板拖車需求量記作X民=(x1,x2,…xs)；民用大型平板拖車的單位運費記作C=(c1,c2,…cs)(千元/輛)。

假設5：在裝備倒運過程中，受道路工況、摩托化小時消耗及裝備超限等因素影響，車輛存在一定的故障率，記為γ。同時，部隊在參演(訓)前通常預留一部分機動力量作為應急運力補充，其數量占總運力需求的比例記為α[3]。

2.1.3 模型構建

通過分析可知，短途倒運需求預測模型需要圍繞不同的裝、卸載點數量對比情況進行構建。

(1)當N1>N2時，即裝載點比卸載點多，卸載時間相對連續，便于掌控，此時的倒運截止時間應以最終卸載完成時間為準。在實際任務中，每批倒運車隊均由一名指揮員統一帶隊，在分波次完成卸載后統一返回。本文假定，在一個倒運周期內，卸載點無空閑狀態，前后兩批車輛作業銜接緊密。為了使倒運時間最短，還需要保證相鄰倒運周期的卸載任務無縫銜接。換言之，即所有車輛完成一次卸載的總時長應不小于第一批車輛從開始卸載到再次抵達卸載點的總時長。當二者相等時不存在車輛等位的現象，所用運力最少，此時可以得到如下數學關系：

T卸={Y/N2}·t2

(1)

T卸=〔N1/N2〕·t2+2t3+t1

(2)

m=〔B總/Y〕

(3)

式中：Y為重裝備運輸車總數；〔〕、{}分別為表示向上、向下取整；T卸為第一批車輛從開始卸載到再次抵達卸載點的總時長；〔N1/N2〕為第一批裝備卸載的波次；B總為部隊出動的重裝備總數；m為所有車輛一共倒運的批數。

用于短途倒運的運力主要由部隊建制運力、上級配屬運力和屬地民用運力構成，結合車輛故障率、機動力預留比例等因素，可得到如下數學關系：

Y=(X建總+X配總+X民總)·(1-γ)/(1+α)

(4)

m·(xi+x建i+x配i)·(1-γ)/(1+α)

≥bi,(i=1,2,…s)

(5)

式中：X建總、X配總、X民總分別為本單位、上級配屬和民用重裝備運輸車總量。

為提高需求預測的合理性，通常需要在運力使用最小的前提下，使得經費支出最小化，故將式(1)～式(5)整理出來的約束條件與價格目標函數結合，得到目標規劃模型如下：

minZ=C·X

(6)

其中，

a=〔T卸/t2〕·N2·(1+α)/(1-γ)-(X建+X配)

wi=bi·(1+α)/[(1-γ)·m]-(x建i+x配i)

式中：Z為成本目標值(萬元)；C為價格系數向量，記C=(c1,c2,…,cs)；X為運力需求向量，記X=(x1,x2,…,xs)τ。

本文運用Matlab軟件編程，計算求解滿足此模型約束條件的最優運力分配，具體的編程代碼如下：

c=[c1c2c3…cs];

A=[];

b=[];

Aeq=[1 1 1…1];

beq=[〔a〕];

vlb=[ω1ω2ω3…ωs];

vub=[];

[x,fval]=linprog(c,[],[],Aeq,beq,vlb,[])

(2)當N1≤N2時，即卸載點不少于裝載點。首先考慮N1=N2的情況，根據實際工作經驗可知，裝備卸載比裝載快，相同條件下，裝載的時間更長且連續。因此，在計算倒運總時長時應以裝載完成時間為參照。此分析結果與“N1N2的情況可知，在N1≤N2的條件下，為使倒運時間最短，需要保證相鄰倒運周期的裝載任務無縫銜接。換言之，即所有車輛完成一次裝載的時間不小于第一批車輛從裝載到返回原位的時間，具體數學關系如下：

T裝≤{Y/N1}·t1

(7)

T裝=t2+2t3+t1

(8)

式中：T裝為第一批車輛從裝載到返回原位的時間。

當式(7)的兩端取等時，所需總運力最少。此條件下的目標規劃模型為：

minZ＇=C＇·X＇

(9)

其中，

a1=〔T卸/t1〕·N1·(1+α)/(1-γ)-(X建+X配)

wi=bi·(1+α)/[(1-γ)·m]-(x建i+x配i)

此模型運用Matlab軟件編程計算求解符合運載要求的最優運力分配。

2.2 遠程投送需求預測模型

隨著我國民用大型平板拖車保有量的快速增長，未來將會有更大規模的民用重裝備公路運力投入到戰場使用，這對于陸軍實現全域作戰的目標有著重大戰略意義。據悉，公路運輸投送一般不超過600 km，但近年來，部隊組織的遠程跨區機動任務普遍在1 000 km以上，屬于超常運輸。其主要有以下幾個特點：一是涉及的保障對象較多。其中，軍隊運力主要包括單位建制運力、上級及友鄰單位配屬運力、戰略戰役支援保障運力，民用運力主要包括當地民用運力和跨區支援運力。二是需求量較大。重裝備遠程投送任務多為直達運送，難以在緊急狀態下征用到合適的運力。因此，理想情況下，希望保證重裝備運力與重裝備的數量達到1∶1，但實際上很難做到，只能盡量保證二者比例接近1∶1。此外，在出發前需要預留足量的機動運力，以備不時之需。三是對車輛技術狀況要求高。由于重裝備遠程投送任務屬于遠距離、高強度、高風險任務，在投送過程中，車輛零部件損耗嚴重、維修保障困難且易遭敵軍打擊，需要民用大型平板拖車具有較好技術狀況和防護能力，以維持持久運輸。

綜上所述，保障重裝備實施遠程投送的運力應滿足如下數學關系：

Y=(X建總+X配總+X民總)·(1-γ)/(1+α)

(10)

(11)

據此，可以得到如下民用運力動員征用成本目標規劃模型：

minZ=C·X

(12)

其中，

a2=B總·(1+α)/(1-γ)-(X建+X配)

w＇i=bi-(x建i+x配i)

此模型的求解方法與短途倒運需求預測模型的求解方法相同。

3 實例測算

為了驗證重裝備運輸車規模需求預測的可靠性，本文以擬定的部隊公路運輸投送任務為背景，通過套用上述目標規劃模型對民用運力需求進行測算，從而得出有效的預測結果。由于兩種運力需求預測模型的求解方式相通，而短途倒運的求解過程相對復雜，可參考價值更大，故本文僅以短途倒運任務為例，對此類模型的求解過程進行驗證。

3.1 任務想定

××年××月，某型合成旅受領上級命令，赴××參加臨機戰備拉動演練。據悉，參演部隊根據上級的指示要求，確定出動150臺履帶式重裝備，其中25～40 t級60臺，40～50 t級50臺，50～60 t級40臺。現有重裝備運輸車10輛，其中40 t級0輛，50 t級6輛，60 t級4輛。為快速完成駐地與鐵路裝(卸)載站之間的短途倒運任務，現向上級及友鄰單位協調配屬10輛重裝備運輸車，其中40 t級2輛，50 t級4輛，60 t級4輛。但依舊無法按時完成倒運任務，因此還需協調地方運輸企業動員征用符合運載要求的運力。已知駐地裝載場最多可以容納6輛車同時裝卸，鐵路裝(卸)載站可以同時容納4輛車裝卸。依據平時訓練水平可知，人員完成單車裝載和卸載的時間分別為20 min和12 min，車輛在駐地與鐵路裝(卸)站之間單程行駛的平均時間為50 min。此外，在實際倒運過程中車輛存在一定的故障率，一般在4%左右，遇有突發情況需要將預留的機動運力補充進來，這部分運力占總運力的10%。在征用民用重裝備運力時，不僅要考慮重裝備的載重要求，還要考慮經濟成本問題。據了解，該地區重裝備運力的市場價主要分為以下幾個檔次：載重能力在25～40 t 1 000元/輛，40～50 t 2 000元/輛，50～60 t 3 000元/輛。基于以上條件，試分析在滿足載運需要的前提下，如何征用民用運力才能使運費最低？

3.2 模型構建

由上述條件可歸納：B總=150，B= (60,50,40)，X建總=10，X建=(0,6,4)；X配總=10，X配=(2,4,4)；N1=6，N2=4；t1=20，t2=12，t3=50；γ=8%；α=10%；C=(1,2,3)。將其代入式(1) ～式(3)，分別可以得到T卸=144，Y=48，m=4，a=38。再將其代入式(6)，可以得到如下目標規劃模型：

minZ=x1+2x2+3x3

通過計算可得到如下結果：當x1=29、x2=5、x3=4時，Z=51，即征用29輛載荷在25～40 t、5輛載荷在40～50 t、4輛載荷在50～60 t的重裝備運輸車時，倒運時間最短，運力使用最少，且總運費達到最低的5.1萬元。

4 結束語

通過運用多目標規劃法，測算出既滿足運載要求又節約成本的民用重裝備公路運力需求，為后續的需求提報和動員決策提供了有效的數據支撐。