鐵路貨物快運(yùn)列車(chē)辦理站選址優(yōu)化方法研究

楊卓倩帥斌黃文成

（1西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院碩士，四川成都610031；2西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院教授、博士，四川成都610031；3西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院碩士，四川成都610031）

鐵路貨物快運(yùn)列車(chē)辦理站選址優(yōu)化方法研究

楊卓倩1帥斌2黃文成3

（1西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院碩士，四川成都610031；2西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院教授、博士，四川成都610031；3西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院碩士，四川成都610031）

以中國(guó)鐵路總公司近幾年進(jìn)行的鐵路貨物運(yùn)輸改革為研究背景，重點(diǎn)研究鐵路貨物快運(yùn)列車(chē)的辦理站選址優(yōu)化方法。選取與貨物快運(yùn)相關(guān)的多項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以一條鐵路快運(yùn)線路上的辦理站為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行聚類(lèi)分析，確定該條線路上的保留站、待定站和取消站。案例分析表明，聚類(lèi)分析能夠有效挑選出鐵路貨物快運(yùn)線路上不合理的車(chē)站，使鐵路貨物快運(yùn)列車(chē)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)更加符合市場(chǎng)化需求。研究方法與結(jié)果為我國(guó)鐵路貨物快運(yùn)列車(chē)的運(yùn)營(yíng)管理提供了參考。

鐵路；貨物快運(yùn)列車(chē)；辦理站；選址優(yōu)化；聚類(lèi)分析

0 引言

為了加大我國(guó)鐵路在零散貨物運(yùn)輸市場(chǎng)中的比例、提高鐵路運(yùn)輸市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，各鐵路局陸續(xù)開(kāi)啟了貨物快運(yùn)列車(chē)業(yè)務(wù)?？爝\(yùn)列車(chē)的開(kāi)行對(duì)中國(guó)零散貨運(yùn)市場(chǎng)產(chǎn)生了一定的影響，這種準(zhǔn)時(shí)、快速、低價(jià)優(yōu)質(zhì)的服務(wù)受到了貨主的一致好評(píng)[1]，但鐵路快運(yùn)列車(chē)的運(yùn)到時(shí)限與公路運(yùn)輸相比依然不具優(yōu)勢(shì)。鐵路貨物快運(yùn)列車(chē)采用站站停的運(yùn)行模式，部分不合理的停站導(dǎo)致列車(chē)旅行速度偏低，上海鐵路局長(zhǎng)三角貨物快運(yùn)專(zhuān)列環(huán)形運(yùn)行的旅行速度值在40 km/h以下，濟(jì)南鐵路局齊魯貨物快運(yùn)列車(chē)環(huán)線的旅行速度值在50 km/h左右，均小于一般的道路物流速度。鐵路貨物快運(yùn)列車(chē)停站問(wèn)題不僅影響列車(chē)旅行速度，更關(guān)乎鐵路運(yùn)營(yíng)管理部門(mén)的盈利及貨運(yùn)站周邊集貨便利程度，所以合理的列車(chē)停站規(guī)劃是提高列車(chē)旅行速度、縮短貨物送達(dá)時(shí)間、降低物流成本的關(guān)鍵。

國(guó)外關(guān)于貨運(yùn)站的布局調(diào)整研究主要涉及關(guān)停不合理貨運(yùn)站和建立貨運(yùn)服務(wù)中心兩個(gè)方面，近期理論研究較少，Sibel Alumur[2]和Hatice Calk等[3]探究了固定成本樞紐選址問(wèn)題的整數(shù)規(guī)劃模型；Yan Sun和Lang Maoxiang[4]運(yùn)用混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，識(shí)別貨運(yùn)站的不同特性，將貨運(yùn)站分為四個(gè)等級(jí)，便于后期貨運(yùn)站分等級(jí)運(yùn)營(yíng)管理。同樣的優(yōu)化思路，國(guó)內(nèi)學(xué)者魏然[5]則以貨運(yùn)站數(shù)量和車(chē)站貨物年到發(fā)量為研究基礎(chǔ)，運(yùn)用ABC分類(lèi)法將貨運(yùn)站分為三個(gè)等級(jí)，然后針對(duì)不同等級(jí)進(jìn)行管理和控制；萬(wàn)濤[6]運(yùn)用層次分析法(AHP)確定影響物流中心選址因素的權(quán)重，并用模糊綜合評(píng)價(jià)確定備選地址優(yōu)選排序；海濤、張星臣等[7]建立用于危險(xiǎn)貨物辦理站配置的模糊綜合評(píng)判模型，為危險(xiǎn)貨物辦理站的優(yōu)化配置提供決策依據(jù)；杜艷平、賈利民等[8]考慮了經(jīng)濟(jì)因素和貨運(yùn)站的相對(duì)位置，提出基于Agent-人元模型的貨運(yùn)站布局調(diào)整方法，將所研究的車(chē)站劃分成保留站、待定站和取消站三類(lèi)。馬波濤[9]采用重要度計(jì)算和聚類(lèi)分析的方法，對(duì)全國(guó)行包快運(yùn)節(jié)點(diǎn)的等級(jí)進(jìn)行劃分。

目前模糊評(píng)價(jià)法和層次分析法是解決貨運(yùn)站選址優(yōu)化問(wèn)題運(yùn)用最多的方法，但兩類(lèi)方法都較多地受人為因素的影響，這就極易夸大或降低某些指標(biāo)的作用，致使最終車(chē)站優(yōu)化排序的結(jié)果不能完全真實(shí)反映實(shí)際情況。當(dāng)數(shù)據(jù)指標(biāo)繁雜多樣的時(shí)候，這種局限性將更加明顯。而聚類(lèi)分析從數(shù)據(jù)分析的角度，給出同一分類(lèi)過(guò)程中科學(xué)的定量評(píng)價(jià)方法，從而避免了普通分類(lèi)方法主觀、隨意性大的弊端，是一種更加準(zhǔn)確細(xì)致的分類(lèi)工具[10]。本文將采取聚類(lèi)分析法，選取與鐵路貨物快運(yùn)相關(guān)的多項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以一條鐵路快運(yùn)線路上的辦理站為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行聚類(lèi)分析，確定該條線路上的保留站、待定站和取消站，為我國(guó)快運(yùn)貨物辦理站的布局優(yōu)化問(wèn)題提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 辦理站選址方法

聚類(lèi)分析的實(shí)質(zhì)是建立一種分類(lèi)方法，它能夠?qū)⒁慌鷺颖景凑账鼈冊(cè)谛再|(zhì)（變量）上的親疏程度在沒(méi)有先驗(yàn)知識(shí)的情況下進(jìn)行分類(lèi)。這里的一個(gè)類(lèi)就是一個(gè)具有相似性的個(gè)體的集合，不同類(lèi)之間具有非相似性。聚類(lèi)過(guò)程中，不必事先給出一個(gè)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，聚類(lèi)分析能夠從樣本數(shù)據(jù)出發(fā)，根據(jù)所采用的聚類(lèi)方法產(chǎn)生分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，并且繪制出聚類(lèi)的譜系圖[11]。

按照分組理論依據(jù)不同，聚類(lèi)分析法可以分為系統(tǒng)聚類(lèi)法、動(dòng)態(tài)聚類(lèi)法、模糊聚類(lèi)法和圖論聚類(lèi)法等多種方法。本文所采取的系統(tǒng)聚類(lèi)法的基本思想是，把n個(gè)樣品看成p維（p個(gè)指標(biāo)）空間的點(diǎn)，而把每個(gè)變量看成p維空間的坐標(biāo)軸，根據(jù)空間上點(diǎn)與點(diǎn)的距離來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。以歐氏距離衡量組間距離，采用離差平方法進(jìn)行聚類(lèi)計(jì)算。

聚類(lèi)分析的樣本由能夠反映其特征的若干指標(biāo)來(lái)表征，分類(lèi)結(jié)果很大程度上取決于樣本指標(biāo)的選擇。所以應(yīng)選擇具有代表性、適應(yīng)性、可測(cè)性和獨(dú)立性的指標(biāo)[12]。影響辦理站選址布局的因素主要是地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平和各辦理站在線路上的相對(duì)位置以及快運(yùn)貨物發(fā)送量[9]，地區(qū)經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，產(chǎn)生的貨運(yùn)需求越大，越有必要開(kāi)設(shè)辦理站。綜合考慮后，本文選取的主要聚類(lèi)分析經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有：GDP、工業(yè)總產(chǎn)值、社會(huì)消費(fèi)品零售總額、交通環(huán)境與政策導(dǎo)向系數(shù)和貨運(yùn)站快運(yùn)貨物月均發(fā)送量等。

初始樣本數(shù)據(jù)受量綱和數(shù)量級(jí)的影響，不具有可比性，需通過(guò)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化來(lái)消除各類(lèi)數(shù)據(jù)之間的差異，平衡各指標(biāo)的作用?？蛇x擇的標(biāo)準(zhǔn)化方法有標(biāo)準(zhǔn)差、均差、極差、協(xié)方差和廣義夾角余弦法等。本文采用標(biāo)準(zhǔn)z分?jǐn)?shù)(z score)的方法進(jìn)行聚類(lèi)分析。具體流程如圖1所示。

圖1 鐵路貨物快運(yùn)列車(chē)辦理站聚類(lèi)分析步驟示意圖

2 案例討論

以濟(jì)南鐵路局齊魯貨物快運(yùn)西環(huán)順向線路上辦理站為例進(jìn)行實(shí)例分析，按照各車(chē)站的影響范圍對(duì)沿線的區(qū)域進(jìn)行劃分，通過(guò)查閱相關(guān)資料獲得2014年每個(gè)車(chē)站涉及區(qū)域的年GDP、年工業(yè)總產(chǎn)值、年社會(huì)消費(fèi)品零售總額、交通環(huán)境與政策導(dǎo)向系數(shù)以及2014年11月各車(chē)站的快運(yùn)貨物發(fā)送量。相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)見(jiàn)表1，及圖2、圖3。聚類(lèi)結(jié)果產(chǎn)生的樹(shù)形圖如圖4所示，0-25的標(biāo)尺刻度表示類(lèi)別之間的親疏關(guān)系，結(jié)果形象地反映了各類(lèi)辦理站之間存在的異同。根據(jù)聚類(lèi)樹(shù)形圖可以看出，齊魯貨物快運(yùn)西環(huán)順向線路上的辦理站應(yīng)該分為六類(lèi)，具體見(jiàn)表1。

表1 各辦理站指標(biāo)

圖2 各類(lèi)辦理站經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（億元）對(duì)比圖

圖3 各類(lèi)辦理站快運(yùn)貨物運(yùn)輸量（噸）對(duì)比圖

圖4 快運(yùn)列車(chē)辦理站聚類(lèi)分析譜系圖

由圖2、圖3以及表1可知，第6類(lèi)辦理站各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及快運(yùn)貨物運(yùn)輸量都排在最后，是首先需要關(guān)閉的車(chē)站；第5類(lèi)辦理站的工業(yè)總產(chǎn)值比較高，但是其他各項(xiàng)指標(biāo)都很低，隨后也可考慮關(guān)閉；第4類(lèi)辦理站GDP較高，第3類(lèi)辦理站貨運(yùn)量較高，其他指標(biāo)都略低，均可作為待定站；第1、2類(lèi)辦理站各項(xiàng)指標(biāo)都較高，是該條快運(yùn)貨物運(yùn)輸線上最重要的辦理站，將其作為保留站。各車(chē)站的具體取消保留情況如表2所示。

表2 快運(yùn)業(yè)務(wù)辦理站最終分類(lèi)結(jié)果

3 結(jié)論

聚類(lèi)分析可將鐵路快運(yùn)車(chē)站按照一定的條件客觀地、快速地進(jìn)行分類(lèi)，從而挑選出最具市場(chǎng)價(jià)值的快運(yùn)業(yè)務(wù)辦理站。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)木垲?lèi)分析指標(biāo)，對(duì)一條快運(yùn)線上的辦理站進(jìn)行分類(lèi)并確定保留站、待定站和取消站，為鐵路以及其他運(yùn)輸方式的類(lèi)似辦理站選址優(yōu)化問(wèn)題提供了一定的參考。本文僅對(duì)一條快運(yùn)線路上的車(chē)站進(jìn)行了聚類(lèi)分析，該方法是否適合快運(yùn)線路連線成網(wǎng)后的辦理站選址還需做進(jìn)一步討論。同時(shí)，被取消車(chē)站的快運(yùn)業(yè)務(wù)如何轉(zhuǎn)移到保留車(chē)站，以保證整個(gè)鐵路快運(yùn)網(wǎng)絡(luò)正常、高效、合理的運(yùn)營(yíng)，也是今后重點(diǎn)研究的問(wèn)題。

[1]黃文成,張寶運(yùn),帥斌.鐵路貨物快運(yùn)列車(chē)運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)總結(jié)與發(fā)展建議[C].協(xié)同發(fā)展與交通實(shí)踐——2015年中國(guó)城市交通規(guī)劃年會(huì)暨第28次學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集

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（責(zé)任編輯：魏艷紅）

Under the background of the railway freight transportation reform carried on by China Railway Corporation, this research focused on the optimization method of railway freight express train stations' location. Economic indicators which are related to railway freight express train stations are picked up and classified based on the method of clustering analysis. Eventually,some references to the optimized result of railway freight express train stations'location are put forward.

railway；freight express train;freight station;location optimization;clustering analysis

A

1004-9746（2015）06-0011-03

2015-11-06）