區(qū)域綜合貨物運(yùn)輸通道規(guī)模研究

秦孝敏

(西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，四川 成都 610031)

區(qū)域綜合貨物運(yùn)輸通道規(guī)模研究

秦孝敏

(西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，四川 成都 610031)

在分析已有運(yùn)輸通道研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上對貨物運(yùn)輸通道的合理規(guī)模進(jìn)行研究，分為通道規(guī)模計算，通道中運(yùn)輸方式選擇及合理通道規(guī)模模型的建立3部分，得出的貨物運(yùn)輸通道規(guī)模能滿足預(yù)測規(guī)劃年的貨流需求并留有一定的后備系數(shù)，對區(qū)域綜合運(yùn)輸通道的建設(shè)規(guī)模研究有一定的價值。

貨物運(yùn)輸；合理通道規(guī)模；交通方式選擇；Logit模型

0 引言

國內(nèi)外學(xué)者對運(yùn)輸通道進(jìn)行了廣泛的研究,其中包括通道能力的適應(yīng)性分析[1]、綜合運(yùn)輸通道的方式的分析與選擇[2-5]、路徑分析[6]、通道的吸引范圍[7-9]及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[10-11]等，關(guān)于通道規(guī)模的研究文章較少。其中姜廣君 等[12]用年固定資產(chǎn)投資指標(biāo)衡量通道內(nèi)各交通方式規(guī)模，并提出了對我國己建的煤炭運(yùn)輸通道建設(shè)規(guī)模的定量評價方法，即引入建設(shè)規(guī)模信息熵、均衡度和優(yōu)勢度指標(biāo),衡量煤炭運(yùn)輸通道建設(shè)規(guī)模狀態(tài)及合理性。

在以上對運(yùn)輸通道的研究文獻(xiàn)中，多是從客運(yùn)角度出發(fā)，例如綜合運(yùn)輸通道方式的選擇，是以乘客的出行特征為分析基礎(chǔ)，而對貨物運(yùn)輸對象基本沒有考慮[13]。然而，在實(shí)際的運(yùn)輸情況中，貨物運(yùn)輸在區(qū)域通道內(nèi)的實(shí)體運(yùn)輸中占了主要部分，且貨物運(yùn)輸較旅客運(yùn)輸要求的計劃性更強(qiáng)，例如糧食、煤炭、石油等的運(yùn)輸，因此對貨物運(yùn)輸通道進(jìn)行規(guī)劃研究意義非常重大。

基于貨流預(yù)測結(jié)果研究規(guī)劃設(shè)計階段應(yīng)預(yù)留的合理的貨物運(yùn)輸通道規(guī)模，首先對貨物運(yùn)輸通道內(nèi)各運(yùn)輸方式單獨(dú)的建設(shè)規(guī)模進(jìn)行研究，再在對貨主對運(yùn)輸通道的選擇分析的基礎(chǔ)上，建立滿足需求的合理運(yùn)輸通道建設(shè)規(guī)模的模型，其中各運(yùn)輸通道的規(guī)模用各等級線路條數(shù)表示。

1 運(yùn)輸通道規(guī)模的計算

綜合運(yùn)輸通道(Integrated Transportation Corridor) 也稱綜合運(yùn)輸走廊，是指在一定區(qū)域內(nèi)，連接主要交通流發(fā)源地，有共同流向，可以有幾種運(yùn)輸方式(航空、鐵路、公路、水運(yùn)等)，線路可供選擇的寬闊長條地[14]。本文主要研究區(qū)域綜合運(yùn)輸通道，其中貨物運(yùn)輸主要包含運(yùn)輸方式：鐵路、公路和水運(yùn)。

1.1 通道中鐵路輸送能力的計算

在《鐵路區(qū)間通過能力計算辦法》中,對鐵路區(qū)間的貨物輸送能力有對應(yīng)的計算公式。單條鐵路區(qū)間換算貨物輸送能力計算公式如下

(1)

式中,T1為區(qū)間的換算貨物輸送能力(萬t/a)；N1為重車方向貨物列車通過能力(列)；K為月間貨物列車行車量波動系數(shù)(取1.1)；f為貨物列車能力利用系數(shù)(單線取0.85，雙線取0.9)；Q1為運(yùn)行圖規(guī)定的貨物列車牽引質(zhì)量(t)；Ψ1為貨物列車載重系數(shù)；T′為貨物列車滿軸系數(shù)(取0.9 )。

設(shè)建設(shè)的鐵路線數(shù)為n1，各條線路的N1可能不同，鐵路總貨物輸送能力H1公式如下

(2)

1.2 通道中公路輸送能力的計算

根據(jù)交通部發(fā)布的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01—2003)，可以得到公路的各技術(shù)等級適應(yīng)的交通量(pcu/d):高速公路>25 000,一級公路15 000～55 000,二級公路5 000～15 000,三級公路2 000～6 000,四級公路,雙車道<2 000,單車道<400。

根據(jù)各車型(現(xiàn)狀小汽車、大巴和貨車等)占道路車輛的比例，可以預(yù)測出將來其道路車輛構(gòu)成。結(jié)合各等級公路適應(yīng)的交通量可以估出各等級公路通行各類型車輛的能力，公路的貨運(yùn)通行能力就可以根據(jù)各類車型平均載貨量估算出。

(3)

(4)

1.3 通道中水運(yùn)能力的計算

水運(yùn)的航段輸送能力，由控制航段決定。采用閘壩段作為控制航段計算水運(yùn)的區(qū)段運(yùn)輸能力。根據(jù)《船閘設(shè)計規(guī)范》，年過閘貨運(yùn)量可以按下式計算

(5)

式中,T為水運(yùn)貨物輸送量(萬t/a)；n為日平均過閘次數(shù)，它由船閘日工作小時t′和船舶過閘時間T0決定，即n=t′/T0;n0為晝夜內(nèi)非貨船過閘次數(shù)；N3為年通航天數(shù)；G為每次過閘平均噸位；α為船舶裝載噸位利用系數(shù)；β為運(yùn)輸不均衡系數(shù)。

設(shè)水運(yùn)航段數(shù)量為n3則水運(yùn)的貨物輸送能力H3公式如下

(6)

2 通道中運(yùn)輸方式的選擇

2.1 運(yùn)輸方式選擇的影響因素

通道內(nèi)往往由平行的多種運(yùn)輸方式存在,或某種運(yùn)輸方式的多條線路互相補(bǔ)充,共同滿足貨主的運(yùn)輸需求,因此,通道內(nèi)各運(yùn)輸方式間存在競爭與合作關(guān)系.在分析影響因素的基礎(chǔ)上,對通道中運(yùn)輸方式的選擇進(jìn)行研究,尋求貨流在各運(yùn)輸方式上的分配規(guī)律,對通道合理規(guī)模的建設(shè)有重大意義。本文綜合考慮需求者與管理者角度對運(yùn)輸方式的選擇進(jìn)行研究。區(qū)域綜合運(yùn)輸通道運(yùn)輸方式的選擇的影響因素見圖1。

圖1 通道運(yùn)輸方式選擇的影響因素

貨物運(yùn)輸?shù)男枨笳?即貨物托運(yùn)人),往往會根據(jù)運(yùn)輸貨物的價值、數(shù)量、形態(tài)、運(yùn)輸距離等屬性，選擇相應(yīng)的貨物運(yùn)輸方式。

對大宗笨重低值貨物，托運(yùn)人往往會首先考慮選擇單位運(yùn)價較低的運(yùn)輸方式，即水運(yùn)與鐵路運(yùn)輸；對高附加值貨物的運(yùn)輸，托運(yùn)人往往會首先考慮安全性、可靠性、速度及準(zhǔn)時性等因素，對運(yùn)價無過高要求；對中等價值貨物的運(yùn)輸，托運(yùn)人往往會綜合考慮以上的價格與質(zhì)量因素，選擇效益最大的方式。因此，需求者對貨物運(yùn)輸方式選擇所考慮的因素有二方面：①經(jīng)濟(jì)性因素，即運(yùn)輸費(fèi)用；②質(zhì)量因素，包括運(yùn)輸快速性、準(zhǔn)時性、安全性、可靠性、方便性等。

(1)經(jīng)濟(jì)性[5]。經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)可以用運(yùn)價來衡量，運(yùn)價越高,對旅客來說越不經(jīng)濟(jì),經(jīng)濟(jì)性公式如下

(7)

式中,Fi為第 種運(yùn)輸方式的經(jīng)濟(jì)性；Ri為第 種運(yùn)輸方式的運(yùn)價。

根據(jù)《發(fā)改價格[2012]1358號》知，鐵路貨運(yùn)費(fèi)用=基價1+基價2×運(yùn)價千米，平均每噸千米11.51分錢；公路運(yùn)輸根據(jù)貨物等級及運(yùn)距長短，按照“公路貨物運(yùn)率表”計算運(yùn)輸費(fèi)用，可分為噸千米計費(fèi)、噸計費(fèi)和包車計費(fèi)3種；水運(yùn)運(yùn)費(fèi)為：計費(fèi)質(zhì)量×適用的運(yùn)價率。

(2)快速性?？焖傩灾笜?biāo)可以用“門到門”的運(yùn)輸耗時來衡量，包括途中運(yùn)輸時間、城市內(nèi)運(yùn)輸時間和兩端的貨物裝卸及等待時間兩部分，耗時越長,快速性指標(biāo)越小,公式如下

(8)

式中,ti為第i種運(yùn)輸方式的快速性；li′為第i種運(yùn)輸方式的貨物生產(chǎn)地與裝車地間距離；li″為第i種運(yùn)輸方式的貨物卸車地與目的地間距離；vi′，vi″分別為第i種運(yùn)輸方式裝車地和卸車地市內(nèi)的貨物運(yùn)輸速度；vi為第i種運(yùn)輸方式的途中貨物運(yùn)輸速度；wi′,wi″分別為第i種運(yùn)輸方式裝車地和卸車地的裝卸及等待時間。

鐵路運(yùn)輸總時間主要包括：途中運(yùn)輸時間、編組時間(包括等待時間)、裝卸時間和接運(yùn)時間等。除途中運(yùn)輸時間外，裝卸時間、其他交通方式接運(yùn)時間與編組時間相比可以忽略不計[15]。由于汽車可以實(shí)現(xiàn)“門到門”直達(dá)運(yùn)輸，因此公路運(yùn)輸總時間主要包括：裝卸時間和途中運(yùn)輸時間。

(3)準(zhǔn)時性。準(zhǔn)時性指標(biāo)可以用運(yùn)輸方式的準(zhǔn)點(diǎn)率來衡量，包括出發(fā)準(zhǔn)點(diǎn)率和運(yùn)行準(zhǔn)點(diǎn)率[16]，公式如下

(9)

式中,Oi為第 種運(yùn)輸方式的準(zhǔn)點(diǎn)率；Oi′為出發(fā)準(zhǔn)點(diǎn)率，指在一個周期內(nèi)，第i種運(yùn)輸方式準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)的班數(shù)與總出發(fā)班數(shù)之比；Oi″為運(yùn)行準(zhǔn)點(diǎn)率，指在一個周期內(nèi)，第i種運(yùn)輸方式準(zhǔn)點(diǎn)到達(dá)的班數(shù)與總到達(dá)班數(shù)之比。

一般來說，運(yùn)輸速度快且中途經(jīng)過的裝卸中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)較少的運(yùn)輸方式運(yùn)輸準(zhǔn)時性相對較高[17]。根據(jù)中國統(tǒng)計年鑒2012知，貨物列車出發(fā)正點(diǎn)率為95.7%，貨物列車運(yùn)行正點(diǎn)率為95.3%，則鐵路貨物運(yùn)輸準(zhǔn)點(diǎn)率為95.5%。

(4)安全性。安全性指標(biāo)針對貨物運(yùn)輸而言，可以用貨損率來表示，公式如下

(10)

式中,Si為第i種運(yùn)輸方式的安全性；Di為第i種運(yùn)輸方式的貨損率，即發(fā)生丟失、貨損、變質(zhì)等現(xiàn)象的概率。

(5)方便性。方便性指標(biāo)包括乘車階段和非乘車階段方便性的體現(xiàn),本文主要考慮乘車階段的方便性,用運(yùn)輸頻率來反映, 即單位時間內(nèi)完成的發(fā)車次數(shù),是發(fā)車時間間隔的倒數(shù)[15]。公式如下

(11)

式中,Ci為第i種運(yùn)輸方式的方便性；Bi為第i種運(yùn)輸方式平均發(fā)車時間間隔。

2.2 運(yùn)輸方式選擇的Logit模型

(1)模型介紹。通道內(nèi)運(yùn)輸方式的選擇的Logit模型表示如下

(12)

式中，Pi為選擇第i中運(yùn)輸方式的概率;Ui為第i種運(yùn)輸方式的廣義費(fèi)用值，公式如下

(13)

式中，θi(i=1,2,…,8)分別為各指標(biāo)的權(quán)重。

(2)參數(shù)標(biāo)定。利用極大似然法原理:假設(shè)有N批次貨物，每批次貨物運(yùn)輸方式的選擇均相互獨(dú)立，N批貨物選擇m種運(yùn)輸方式的批數(shù)分別為N1,N2,…,Nm,聯(lián)合概率可用式(14)表示

(14)

式中,Ni為選擇運(yùn)輸方式i的批數(shù)；Pi為選擇運(yùn)輸方式i的概率。

對上式兩端取對數(shù)，并化簡可得

(15)

對Λ*求θ的偏導(dǎo)，并令導(dǎo)數(shù)等于0，通過求解方程，即可卻確定權(quán)重系數(shù)θ1～θ8。

3 運(yùn)輸通道合理規(guī)模的求解

運(yùn)輸通道合理規(guī)模的求解是基于滿足預(yù)測客流量需求的基礎(chǔ)上，又因?yàn)橥ǖ赖倪\(yùn)輸規(guī)模的規(guī)劃建設(shè)要有一定的前瞻性，因此，合理的貨物運(yùn)輸通道的建設(shè)規(guī)模模型如下

(16)

式中,γ為能力預(yù)備系數(shù)；S為需要滿足的貨流水平(萬t/a)。也即

(17)

根據(jù)式(17)可以推算出滿足貨運(yùn)需求的鐵路線條數(shù)、各等級公路數(shù)量及水運(yùn)航段數(shù)，可以為區(qū)域綜合貨物運(yùn)輸通道的規(guī)劃建設(shè)提供指導(dǎo)性意見。根據(jù)客流的需求量，用同樣的方式也可以計算出旅客運(yùn)輸通道的規(guī)模，加總就可以得出區(qū)域綜合運(yùn)輸通道的總規(guī)模。

4 實(shí)例分析

由于實(shí)際數(shù)據(jù)獲取的困難,本文采取的實(shí)例均為假設(shè),僅說明方法的可操作性與可行性。

(1)假設(shè)某通道雙線鐵路重車方向貨物列車通過能力N1為20列,運(yùn)行圖規(guī)定的貨物列車牽引重量Q1為4 000 t,貨物列車載重系數(shù)Ψ1為0.85,則該鐵路區(qū)間換算貨物輸送能力為T1=1 820.77 萬t/a。

(2)各等級公路預(yù)測的各類載貨汽車比例及相關(guān)參數(shù)如表1。

表1 各等級公路預(yù)測的各類載貨汽車比例汽車類型標(biāo)記荷載/t載重利用系數(shù)/%高速公路/%一級公路/%二級公路/%三級公路/%四級公路/%重型載貨汽車8753528301629大型載貨汽車4752036352834中型載貨汽車3752515212418小型載貨汽車2752021143219

因此,各等級公路的輸送能力為：高速公路5 201.25萬t/a;一級公路3 736.69萬t/a;二級公路1 289.36萬t/a;三級公路411.72萬t/a;四級公路125.93萬t/a。

(3)由設(shè)計規(guī)范查得:I, II, III, IV, V, VI, VII級船閘的設(shè)計最大船舶噸級值分別為3 000, 2 000,1 000, 500, 300, 100, 50 t。令船舶裝載噸位利用系數(shù)為70%,日平均過閘次數(shù)為6次,其中非貨船過閘次數(shù)為4次,年通航天數(shù)為200 d,運(yùn)輸不均衡系數(shù)為0.7,則各水運(yùn)船閘級別的貨物輸送能力為:I級船閘120萬t/a;II級船閘80萬t/a;III級船閘40萬t/a;IV級船閘20萬t/a;V級船閘12萬t/a;VI級船閘4萬t/a;VII級船閘2萬t/a。

(4)運(yùn)輸方式選擇中各影響因素值可根據(jù)與所規(guī)劃通道類似的其他已建通道來確定。本文采取中國工程院完成的《構(gòu)建綜合交通運(yùn)輸體系的研究》專題報告二《規(guī)劃的思路與方法》中關(guān)于各種交通方式技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征分析的結(jié)論來確定各影響因素值,有一定的代表性,如表2所示。按照極大似然法原理,得出參數(shù)標(biāo)定結(jié)果為[0.29 0.12 0.2 0.28 0.11]。則該通道運(yùn)輸方式選擇的比例分別為:公路58.3%,鐵路32.0%,水運(yùn)9.7%。通道設(shè)計年貨運(yùn)量達(dá)1 540萬t,能力后備系數(shù)為0.3,則通道內(nèi)公路應(yīng)滿足的貨運(yùn)需求為1 167.2萬t,鐵路應(yīng)滿足640.6萬t,水運(yùn)應(yīng)滿足194.2萬t,則可知：公路方面,該通道應(yīng)至少修建一條高速公路或者一級公路或者二級公路等;鐵路方面,該通道修建一條普通雙線鐵路即可滿足需求;水運(yùn)方面,該通道應(yīng)至少包含2個I級船閘等，不僅限于上面幾種。

表2 運(yùn)輸方式選擇的影響因素值標(biāo)定因素鐵路公路水運(yùn)經(jīng)濟(jì)321快速321準(zhǔn)時231安全321方便321

5 結(jié)束語

在大量研究已有運(yùn)輸通道規(guī)模文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，建立了區(qū)域綜合貨物運(yùn)輸通道規(guī)模的數(shù)學(xué)模型，以量化具體的通道規(guī)模，為區(qū)域綜合貨物運(yùn)輸通道的規(guī)劃建設(shè)提供一定的指導(dǎo)性性價值，避免建設(shè)的盲目性。

(1)綜合考慮需求者與管理者角度，確定影響通道中運(yùn)輸方式選擇的因素，并用Logit模型對各影響因素進(jìn)行標(biāo)定。

(2)分別建立鐵路、公路、水運(yùn)交通方式的能力計算公式，再根據(jù)以上所確定的各運(yùn)輸方式權(quán)重及該區(qū)域運(yùn)輸通道所需滿足的貨流水平，并滿足一定的能力預(yù)留的基礎(chǔ)上，建立需求與供給的平衡方程，以推算出適合的各運(yùn)輸方式規(guī)模。

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(責(zé)任編輯 劉憲福)

Research on Scale of Integrated Regional Transport Corridors

Qin Xiaomin

(School of Traffic &Transportation, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)

Analyzing the existing literatures about transport corridors, we can see that there are few studies on the scale of the channel. This paper aims at researching the reasonable scale of goods transportation channel, divided into three parts, including channel scale computation, transport modes selection in the channel and the establishment of reasonable transport channel scale model. The scale drawn from the model can meet the forecast demand while leaving some back-up factors. The mode will also have some instructive value for the construction scale of integrated regional transport corridors.

goods transportation；reasonable channel scale；transport modes selection；logit mode

10.13319/j.cnki.sjztddxxbzrb.2014.03.20

2013-06-06

秦孝敏 男 1986年出生 碩士研究生

U116.1

A

2095-0373(2014)03-0096-04