低空物流背景下湖南省農(nóng)村車機(jī)協(xié)同配送模式研究

中圖分類號：F252.14文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI： 10.13714/j.cnki.1002-3100.2025.09.008

ResearchontheVehicle-droneCollborativeDeliveryModelinRuralAreasofHunanProvinceundertheContextofLow-atitudeLoitics

BIN Hou，LIU Fei， WAN Rumeng（School ofEconomics and Management， Hunan University of Technology， Zhuzhou 412oo7，China）

Abstract： In the context of low-altitude logistics， this study focuses on the vehicle-drone collaborative delivery model in ruralareas ofHunan Province.Firstly，it introduces therelevant policy background and the current status of rural logistics distribution. Secondly， it analyzes the characteristics and applicable scenariosof single-vehicle-single-drone， single-vehicle-multiple-drone，and multiple-vehicle-multiple-drone collaborativedelivery models.Subsequently，it pointsout theexistingissues in the vehicle-drone collaborative model inrural Hunan，such as the complexity of collaborative delivery route planning， limitations in drone logistics technology，inadequate airspace managementpolicies，and insufficient market entity vitality. The study proposes improvement strategies from four aspects： Strengthening regional coordination to optimize route planning， increasing Ramp;D investment to overcome technical bottlenecks，enhancing regulatory systems to improve legal and policy frameworks，and establishing cooperation mechanisms to boost market entity vitality. These strategies aim to promote thesteady implementation of the vehicle-drone collaborative delivery model in rural Hunan and support the high-quality development of rural logistics.

Keywords：low-altitude logistics;vehicle-drone collaboration; delivery model

0引言

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和政策的持續(xù)支持，低空物流迅速興起。2024年中央一號文件明確指出，要推動農(nóng)村流通高質(zhì)量發(fā)展，健全縣鄉(xiāng)村物流配送體系。工信部印發(fā)的《通用航空裝備創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)施方案 （2024—2030年）》指出，要聚焦“干-支-末”物流配送需求，支持研究低空物流解決方案、探索智慧物流新模式，推動鄉(xiāng)村、山區(qū)等新興場景無人機(jī)配送大規(guī)模應(yīng)用，構(gòu)建航空物流配送網(wǎng)絡(luò)2]。2024年湖南省人民政府辦公廳印發(fā)的《關(guān)于支持全省低空經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策措施》指出，鼓勵無人機(jī)開展低空物流和配送業(yè)務(wù)，發(fā)展無人機(jī)配送、無人機(jī)運(yùn)輸?shù)刃屡d物流方式。然而，無人機(jī)存在飛行續(xù)航時間相對較短、載重能力比較薄弱等不足，單獨(dú)使用無人機(jī)無法滿足農(nóng)村物流的需求。因此，卡車-無人機(jī)（簡稱“車機(jī)\"）協(xié)同配送模式成為解決湖南省農(nóng)村物流配送難題的重要手段。

1湖南省農(nóng)村物流配送現(xiàn)狀

近年來，湖南省農(nóng)村地區(qū)的互聯(lián)網(wǎng)用戶持續(xù)增長，網(wǎng)絡(luò)交易量不斷增加，電商市場發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，使得農(nóng)村物流配送規(guī)模不斷擴(kuò)大。第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，2023年湖南省農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)零售額同比增長 16.9% ，其中，農(nóng)產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)零售額達(dá)406.58億元，同比增長 14.48%l 5]。同時，隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的深人實(shí)施，湖南省農(nóng)村快遞物流發(fā)展已經(jīng)取得了明顯的進(jìn)步。湖南省快遞進(jìn)村覆蓋率顯著提升，部分地區(qū)通過客貨郵融合使村民寄遞成本減少，快遞企業(yè)成本也相應(yīng)下降。同時，眾多地區(qū)建立了物流快遞信息平臺，信息化水平逐步增強(qiáng)。“一點(diǎn)多能、一網(wǎng)多用、功能集約、便利高效”的農(nóng)村運(yùn)輸服務(wù)新模式不斷涌現(xiàn)，助力雙向流通，推動農(nóng)村物流配送體系不斷完善。然而，湖南省農(nóng)村人口居住分散，快遞業(yè)務(wù)量較少，導(dǎo)致農(nóng)村物流企業(yè)人力、成本和利潤不成正比，網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置資源未有效融合，阻礙了湖南省農(nóng)村物流的發(fā)展。

2農(nóng)村車機(jī)協(xié)同配送模式分析

根據(jù)卡車和車載無人機(jī)數(shù)量可將卡車與無人機(jī)協(xié)同配送模式劃分為FSTSP（Flying Sidekick Traveling SalesmanProblem） TSP-mD（Traveling SalesmanProblem with Multiple Drones）和MTSPD（Multiple Traveling Salesman Problem with Drones）三類

2.1單車單機(jī)協(xié)同配送模式

單車單機(jī)協(xié)同配送模式是指一輛卡車搭載一架無人機(jī)進(jìn)行配送，即FSTSP。在這種模式下，卡車沿著既定的交通路線行駛，到達(dá)離配送點(diǎn)一定距離且符合無人機(jī)起飛條件的位置后將無人機(jī)釋放，無人機(jī)利用其空中飛行優(yōu)勢，快速抵達(dá)農(nóng)村住戶或分散的小型配送點(diǎn)，完成貨物投遞后再返回卡車所在位置。單車單機(jī)協(xié)同配送模式只涉及一輛卡車和一架無人機(jī)，在路徑規(guī)劃、任務(wù)調(diào)度及設(shè)備維護(hù)等方面的復(fù)雜度較低。在一些規(guī)模較小、配送需求相對單一的農(nóng)村地區(qū)而言，該配送模式具有較高的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。然而，一架無人機(jī)單次運(yùn)輸貨物量有限，在面對客戶點(diǎn)數(shù)量和需求量較大的情況下，無人機(jī)可能需要多次往返卡車停靠點(diǎn)，從而在一定程度上影響整體配送速度和效率。

2.2單車多機(jī)協(xié)同配送模式

單車多機(jī)協(xié)同配送模式是指一輛卡車攜帶多架無人機(jī)進(jìn)行配送的情形，即 TSP-mD 。在此模式中，卡車沿著既定的配送路線行駛，在合適的節(jié)點(diǎn)，根據(jù)各個客戶點(diǎn)的具體情況，同時或依次放飛多架無人機(jī)，分別前往不同的目標(biāo)客戶點(diǎn)，完成投遞后返回卡車。這種模式能夠充分利用無人機(jī)數(shù)量上的優(yōu)勢，一次性處理多個配送任務(wù)，顯著提升配送效率。在配送任務(wù)較為密集、客戶點(diǎn)相對集中但車輛難以直接抵達(dá)的農(nóng)村區(qū)域較為適用。然而，為避免無人機(jī)在空中發(fā)生碰撞事故，保證物流配送全過程的流暢銜接，多無人機(jī)協(xié)同作業(yè)對任務(wù)分配及飛行調(diào)度提出了更高的要求。

2.3多車多機(jī)協(xié)同配送模式

多車多機(jī)協(xié)同配送模式是指多輛卡車與多架無人機(jī)進(jìn)行協(xié)同配送，即MTSPD。在該模式下，卡車搭載一定數(shù)量的無人機(jī)，按預(yù)定路線行駛，為各客戶點(diǎn)提供服務(wù)。在配送過程中卡車之間，以及卡車與無人機(jī)之間保持密切的信息溝通與協(xié)同配合，完成配送任務(wù)后返回配送中心。多車多機(jī)協(xié)同配送模式能夠滿足農(nóng)村地區(qū)大規(guī)模、復(fù)雜的物流配送需求，在多主體的協(xié)同作業(yè)下，實(shí)現(xiàn)配送覆蓋范圍的最大化，提升配送效率和服務(wù)質(zhì)量。但這種模式的復(fù)雜性極高，需要強(qiáng)大的信息管理系統(tǒng)對各卡車和無人機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，以確保整個配送網(wǎng)絡(luò)的有序運(yùn)行。同時，企業(yè)在設(shè)備管理、人員調(diào)度、成本控制等方面也面臨諸多挑戰(zhàn)。

3湖南省農(nóng)村車機(jī)協(xié)同配送模式存在的問題

3.1協(xié)同配送路徑規(guī)劃復(fù)雜

路徑規(guī)劃的復(fù)雜性是制約湖南省農(nóng)村車機(jī)協(xié)同配送模式高效運(yùn)作的重要原因之一。首先，湖南省農(nóng)村地區(qū)地域廣闊，人口分布較為零散，例如湘西、湘南等地區(qū)的山區(qū)村落，彼此間隔較遠(yuǎn)。同時，交通基礎(chǔ)設(shè)施尚不完善，路況復(fù)雜多變，使得配送車輛可選擇的通行路線受限。其次，配送任務(wù)的實(shí)施過程中，需要全方位權(quán)衡不同村落、不同地點(diǎn)的貨物需求量，同時要充分考慮到各客戶點(diǎn)的配送時間要求等諸多要素，如在一些農(nóng)產(chǎn)品豐收季，對農(nóng)產(chǎn)品向外運(yùn)輸?shù)呐渌蜁r效性要求非常高，這進(jìn)一步加大了路徑規(guī)劃的難度。最后，車機(jī)協(xié)同涉及到車輛與無人機(jī)之間的銜接配合，合理規(guī)劃卡車與無人機(jī)的配送路線，避免出現(xiàn)配送空白或重復(fù)配送等情況，就必須針對湖南省農(nóng)村的整體配送區(qū)域進(jìn)行精細(xì)化的分析和布局，細(xì)致考量各地的地形地貌、村落分布特點(diǎn)等，這也使得協(xié)同配送路徑規(guī)劃在湖南省農(nóng)村成了一個復(fù)雜且困難的問題。

3.2無人機(jī)物流技術(shù)的限制

雖然相較于傳統(tǒng)運(yùn)輸方式而言，無人機(jī)在物流配送領(lǐng)域有明顯的優(yōu)勢，但其目前的無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)尚未完全成熟。一方面，無人機(jī)的續(xù)航能力有限，湖南省農(nóng)村地域跨度大，現(xiàn)有的無人機(jī)電池技術(shù)很難滿足長距離、多站點(diǎn)的配送需求。在一些偏遠(yuǎn)山區(qū)進(jìn)行農(nóng)資配送，需要覆蓋多個分散的村落，無人機(jī)常常因電量不足，不得不頻繁更換電池或返回充電，這不僅降低了配送效率，還額外增加了運(yùn)營成本。另一方面，無人機(jī)的有效載荷較低，湖南省農(nóng)村物資豐富多樣，如一些大型農(nóng)機(jī)具配件等重量較大的物資和成捆的農(nóng)產(chǎn)品包裝等體積較大的貨物，無人機(jī)難以對他們進(jìn)行運(yùn)輸，從而限制了其能夠配送的貨物種類，無法充分滿足農(nóng)村多樣化的貨物配送需求。

3.3空域管理政策不夠健全

雖然湖南省低空領(lǐng)域正逐步放開，但針對農(nóng)村特定場景下無人機(jī)飛行的細(xì)則仍不夠清晰明確。一方面，在湖南省農(nóng)村地區(qū)開展無人機(jī)配送時，申請飛行許可的流程頗為繁瑣，需要經(jīng)過當(dāng)?shù)乜展懿块T及相關(guān)農(nóng)業(yè)管理部門等多個部門的審批，并且審批周期比較長，導(dǎo)致配送時效性大打折扣[0。另一方面，對于湖南省農(nóng)村地區(qū)的無人機(jī)飛行高度限制、飛行區(qū)域劃分等問題，也缺乏切合實(shí)際的針對性措施。如在一些有旅游景區(qū)、軍事管理區(qū)周邊的農(nóng)村，無人機(jī)飛行界限模糊，企業(yè)在實(shí)際操作中難以準(zhǔn)確把握合規(guī)界限，容易誤闖禁飛區(qū)，從而存在違規(guī)風(fēng)險。此外，在遇到突發(fā)狀況，如無人機(jī)因技術(shù)故障偏離預(yù)定航線，或是遭遇惡劣天氣影響飛行等意外情況時，缺乏完善的應(yīng)急處置政策指導(dǎo)，難以迅速且有效地協(xié)調(diào)各方資源進(jìn)行應(yīng)對，從而保障空域安全以及地面人員和財產(chǎn)安全。

3.4市場主體活力不足問題

在湖南省農(nóng)村車機(jī)協(xié)同配送模式實(shí)施中，市場主體活力不足問題較為突出，這是多方面因素共同作用的結(jié)果。從市場準(zhǔn)入來看，政策約束使部分主體面臨資質(zhì)獲取難題，且物流資源多集中于大型企業(yè)，形成資源壟斷局面，阻礙新主體的進(jìn)入和市場活力的釋放。從成本方面來看，農(nóng)村地域廣、村落分散，運(yùn)輸、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及人力等成本高昂，加之物流需求季節(jié)性強(qiáng)、居民消費(fèi)能力及意識有限，盈利預(yù)期不明確，企業(yè)參與積極性受挫。此外，市場競爭的無序性及合作機(jī)制的不健全，缺乏統(tǒng)一的市場規(guī)范和協(xié)調(diào)機(jī)制，部分企業(yè)為爭奪市場份額采取低價競爭策略，導(dǎo)致市場秩序混亂，難以形成良性競爭環(huán)境。同時，企業(yè)之間缺乏有效的合作平臺和資源共享機(jī)制，難以實(shí)現(xiàn)資源整合和優(yōu)勢互補(bǔ)，不僅造成了資源浪費(fèi)，還限制了整體服務(wù)水平的提升，導(dǎo)致了湖南省農(nóng)村車機(jī)協(xié)同配送市場主體數(shù)量難增加、活力難提升。

4湖南省農(nóng)村車機(jī)協(xié)同配送模式的改進(jìn)策略

4.1加強(qiáng)區(qū)域協(xié)調(diào)，優(yōu)化路徑規(guī)劃

針對湖南省農(nóng)村車機(jī)協(xié)同配送模式存在的難題，加強(qiáng)區(qū)域協(xié)調(diào)、優(yōu)化路徑規(guī)劃至關(guān)重要。首先，可由省級相關(guān)部門主導(dǎo)，召集各地交通運(yùn)輸部門、物流協(xié)會和企業(yè)定期開展交流會，讓湘西、湘北等不同區(qū)域參會代表分享各自配送經(jīng)驗(yàn)，互通信息，為路徑規(guī)劃提供多元思路。其次，借助大數(shù)據(jù)等手段，細(xì)致測繪農(nóng)村地形，摸清物流需求，再按區(qū)域特性劃分物流子區(qū)域，確定中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)及其輻射范圍，搭建起合理的配送網(wǎng)絡(luò)，例如以鄉(xiāng)鎮(zhèn)物流中心為核心輻射周邊村落。再者，引導(dǎo)地方高校、科研機(jī)構(gòu)與物流企業(yè)合作，開發(fā)契合農(nóng)村情況的路徑規(guī)劃智能算法，將農(nóng)村交通、村落分布、季節(jié)變化及實(shí)時情況等因素納入考量，求解最優(yōu)車機(jī)配送路徑。最后，構(gòu)建區(qū)域資源共享與協(xié)調(diào)機(jī)制，共享倉儲、車輛、無人機(jī)等資源，遇運(yùn)力不足可相互支援，及時調(diào)整路徑，保障配送順暢高效。

4.2增加研發(fā)投入，突破技術(shù)瓶頸

湖南省農(nóng)村車機(jī)協(xié)同配送中，無人機(jī)技術(shù)限制突出。鑒于農(nóng)村地域廣、物資多樣，提升其續(xù)航和有效載荷能力很關(guān)鍵。在增加續(xù)航方面，推動科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)合作，探索新型電池技術(shù)應(yīng)用，像高性能鋰電池、氫燃料電池等。同時研發(fā)能量回收系統(tǒng)，減少飛行能耗，如優(yōu)化降落時的制動能量回收。通過這些手段延長無人機(jī)航程，滿足遠(yuǎn)距離配送，避免頻繁充電或換電池，提升配送效率。在提高有效載荷上，從材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計著手，利用輕質(zhì)高強(qiáng)度新材料制造機(jī)體，減輕自重，并通過專業(yè)團(tuán)隊(duì)優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局，增強(qiáng)承載能力，使其能運(yùn)輸如農(nóng)機(jī)具配件、成捆農(nóng)產(chǎn)品等更多貨物，更好適配湖南農(nóng)村多樣化物資配送需求，拓展無人機(jī)應(yīng)用范圍，助力農(nóng)村物流發(fā)展。此外，結(jié)合智能算法優(yōu)化飛行路徑，減少無效飛行距離，進(jìn)一步提升效率，并通過模塊化設(shè)計實(shí)現(xiàn)載荷靈活配置，滿足不同場景需求，為農(nóng)村物流注人科技動力。

4.3強(qiáng)化監(jiān)管制度，完善法規(guī)政策

湖南農(nóng)村車機(jī)協(xié)同配送受空域管理政策不完善影響，亟待強(qiáng)化監(jiān)管與完善法規(guī)。首先，簡化無人機(jī)飛行許可申請流程，建立多部門一站式審批平臺，整合審批事項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)信息共享與并聯(lián)審批。如物流企業(yè)在平臺提交申請，各部門同步審核，縮短周期，提高效率，讓企業(yè)及時獲飛行資格。其次，細(xì)化空域管理細(xì)則，結(jié)合農(nóng)村地理與配送需求，用地理信息技術(shù)劃分飛行區(qū)域、規(guī)定高度范圍并監(jiān)控。如張家界景區(qū)周邊農(nóng)村，明確不同時段、區(qū)域的飛行要求，便于企業(yè)和操作人員把握界限，減少違規(guī)。同時，制定應(yīng)急處置預(yù)案，明確突發(fā)狀況下各方責(zé)任與措施，建立聯(lián)動機(jī)制。一旦遇無人機(jī)故障等意外，各部門協(xié)同應(yīng)對，保障空域安全，推動配送模式合法合規(guī)健康發(fā)展，營造良好空域環(huán)境。

4.4建立合作機(jī)制，強(qiáng)化主體活力

首先，在市場準(zhǔn)入方面，政府需加強(qiáng)對物流資源的統(tǒng)籌調(diào)配，引導(dǎo)大型物流企業(yè)開放部分資源，通過租賃、合作等形式實(shí)現(xiàn)共享，在物流基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃中確保布局均衡，打破資源壟斷局面，助力市場主體多元化發(fā)展。其次，在成本與收益方面，湖南省財政部門應(yīng)設(shè)立專項(xiàng)補(bǔ)貼資金，針對企業(yè)購置配送設(shè)備、建設(shè)物流站點(diǎn)及充電設(shè)施等投入給予補(bǔ)貼，緩解前期成本壓力，還應(yīng)依據(jù)業(yè)務(wù)量或服務(wù)覆蓋范圍為偏遠(yuǎn)地區(qū)配送業(yè)務(wù)提供運(yùn)營補(bǔ)貼。此外，引導(dǎo)企業(yè)拓展多元增值服務(wù)，深度融入農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)，開展諸如農(nóng)產(chǎn)品倉儲保鮮、加工包裝等業(yè)務(wù)，同時與農(nóng)村旅游、電商產(chǎn)業(yè)緊密合作，打造特色配送服務(wù)，以此平衡成本與收益，增強(qiáng)盈利預(yù)期，提升參與積極性。最后，在產(chǎn)業(yè)融合方面，鼓勵物流企業(yè)深度參與農(nóng)產(chǎn)品全產(chǎn)業(yè)鏈，深化與農(nóng)業(yè)的融合，并且積極推動與鄉(xiāng)村旅游、農(nóng)村電商等多元產(chǎn)業(yè)聯(lián)動發(fā)展，創(chuàng)造更多發(fā)展機(jī)遇，提升市場整體活力。

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