铁路集装箱运输节点规划方法

陈瑞芳

铁路集装箱运输节点规划方法

陈瑞芳

我国铁路集装箱运输发展水平滞后，亟需完善集装箱运输节点体系。文章分析了铁路集装箱运输节点的规划原则和规划流程，建立了一个考虑多类型运输节点的规划设计模型，该模型为非线性混合整数规划模型，可用CPLEX等软件求解。

我国铁路集装箱运输经过60年左右时间的发展已经取得了很大的进步。但发展水平落后的局面始终没有扭转。与其他运输方式相比，我国铁路集装箱输运比例仅为5％左右，而水运为18％左右，公路则高达77％。在发展速度上，过去五年，我国铁路集装箱货运量的年均增长率为11.6％，而公路集装箱运输与海运集装箱运输的比例分别为23.0％与15.6％，运量差距有进一步扩大的趋势。与国外相比，我国铁路集装箱运输量占铁路货运总量的比例不到6％，远低于世界平均水平的20％～40％，美国的49％， 法国的40％，英国的30％。这些数字与铁路在中国运输体系中的地位极不相称。此外，我国铁路集装箱运输还存在地区发展不平衡的问题，华东和华南地区国际集装箱占国际箱总量的75％以上，西部地区仅为4％左右。

集装箱运输是现代物流业发展的必然趋势。铁路集装箱运输具有全天候、运量大、运距长、运价低、安全环保等优势，理应在现代物流和国际集装箱多式联运体系中发挥不可替代的作用。造成我国铁路集装箱运输现状落后的原因不一，其中，铁路集装箱运输节点规划不合理是一个重要因素。进行铁路集装箱运输节点的合理布局和规划，对提高我国铁路集装箱运输发展水平、提高运输效率、促进现代物流发展具有重大意义。

铁路集装箱运输节点的规划原则

铁路集装箱运输节点是办理集装箱业务的基层单位。构建铁路集装箱运输节点体系必须遵循以下3大原则。

第一，统一规划、综合协调。铁路集装箱运输节点的建设与运营，涉及政策保障、社会支撑、资源配置等各方面因素。涉及铁路、地方政府、社会公众、其他运输行业等多个社会主体。因此，集装箱运输节点规划必须协调好各地区、行业和部门之间的利益，做到统一规划、科学布局、资源整合、有时互补。

第二，科学选址，整体布局。铁路集装箱运输节点选址布局的目的在于确定节点数量与分布位置。集装箱运输节点的布局直接影响整个物流系统的有效运作。若运输节点规划得当，可以降低物流成本，提高物流效率与客户服务水平。反之，则不利于物流系统功能的充分发挥。

第三，柔性功能、滚动发展。铁路集装箱运输节点的建设属于战略性决策问题，其建设周期长，投资大，一旦确定短期内难以改变。因而在规划阶段必须进行系统的柔性功能设计，充分考虑铁路集装箱运输需求的发展变化规律。

铁路集装箱运输节点的规划流程

铁路集装箱运输节点规划是以系统总成本最低及物流效益最大为目标，综合考虑铁路集装箱运输需求与供应状况、用地条件、运输费用等因素。对集装箱运输节点的位置、规模、服务范围等进行研究和设计。铁路集装箱运输节点规划流程描述如下。

步骤1：资料收集整理。主要包括集装箱运输供求量、周边综合交通运输条件、集装箱运输节点建设成本、客户时效性要求、土地利用条件等相关资料。

步骤2：相关条件分析。主要包括集装箱货源是否充足与稳定；集装箱装卸搬运设施设备的物质条件是否具备；专业人员是否具备；与其他运输方式相衔接的条件如何等条件。

步骤3：选址布局确定。在明确上述约束条件后，初步确定运输节点的选择范围。在此基础上，进一步明确服务能力、服务水平等约束条件。采用定性或定量的方法确定运输节点的位置和需求分配。可以采用的方法主要有德尔菲法、层次分析法、模糊综合评判法、数学规划法等。

步骤4：选址方案评价。选址方案确定后，对方案进行评价。主要检查集装箱运输节点体系是否适应物流发展战略的需要，是否符合集装箱处理量的需要，是否适应区域发展的需要。通过方案评价，确定铁路集装箱运输节点规划的科学性和可行性。

铁路集装箱运输节点的规划方法

在此，构建一个数学规划模型来确定铁路集装箱运输节点的建设位置和配置关系。假设有多类铁路集装箱运输节点，用j表示；实际规划中，节点类型为两类：基地站和办理站。需要建立的集装箱运输节点数量为L=1，2…P ，以系统总成本最小为目标，构建模型如下：

式中，K 为需求点集合；J 为候选集装箱运输节点集合；L为选定的运输节点数量；Ckjl表示在l 点建设运输节点j 满足需求点k 处需求的单位费用；dk为需求点k的年集装箱运输需求量；fjl表示在l 点建设j 型运输节点的固定费用；Sj表示j 型节点的能力；Yjl为决策变量，若在l点建设运输节点j 为1，否则为0；xkj表示从节点j 到需求点k的运输总量。

式（1）表示节点建设费用与运输费用最小。式（2）表示任何运输节点只能在一个地址建设；式（3）表示任意候选点最多只建1个运输节点；式（4）为运输节点的能力限制；式（5）为需求满足约束；式（6）为0-1整数性约束；式（7）为非负约束。

该模型为线性混合整数规划模型，可用CPLEX，LINDOR等软件精确快速求解。

结语

本文研究了铁路集装箱的运输节点规划问题。分析了铁路集装箱运输节点的规划原则和规划流程。基于线性混合整数规划方法建立了一个铁路集装箱运输节点规划设计的选址配置模型。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.09.046