公路貨運(yùn)樞紐布局方法研究

趙秀鋒

【摘 要】本文首先對(duì)貨運(yùn)樞紐的概念、分類、供能作用進(jìn)行了概述，并且分析了貨運(yùn)樞紐布局方法在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和缺陷，然后提出了基于模糊聚類分析方法的貨運(yùn)樞紐分析，建立了相應(yīng)的指標(biāo)體系；并且以長(zhǎng)三角區(qū)域九大城市為研究對(duì)象，進(jìn)行了實(shí)例分析。

【關(guān)鍵詞】貨運(yùn)樞紐；模糊聚類；布局規(guī)劃

0 引言

貨運(yùn)樞紐的功能是運(yùn)輸?shù)慕M織與管理、裝卸儲(chǔ)存、中轉(zhuǎn)換乘換裝、信息流通、多式聯(lián)營(yíng)以及輔助服務(wù)等，它是一個(gè)國(guó)家和地區(qū)的綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中承擔(dān)貨物集散、轉(zhuǎn)運(yùn)和過(guò)境的節(jié)點(diǎn)場(chǎng)所，以公路運(yùn)輸為主要方式，還包括鐵路貨運(yùn)樞紐、水路運(yùn)輸樞紐?，F(xiàn)代物流是由貨運(yùn)樞紐的貨運(yùn)服務(wù)所衍生出來(lái)的，它已逐漸成為第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

區(qū)域貨運(yùn)樞紐規(guī)劃是決定區(qū)域貨運(yùn)建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益的重要階段。必須保證樞紐站場(chǎng)布局合理化、科學(xué)化、程序化、規(guī)范化，從而提高貨運(yùn)生產(chǎn)的組織化程度和運(yùn)輸效率。貨運(yùn)樞紐的合理布設(shè)不僅給整個(gè)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)提高，也是的區(qū)域在全國(guó)乃至世界的地位提升。

1 貨運(yùn)樞紐的概述

1.1 貨運(yùn)樞紐的概念

貨運(yùn)樞紐全稱貨物運(yùn)輸樞紐，運(yùn)輸樞紐，一般是指在兩條或兩條以上貨物運(yùn)輸線路的交匯、銜接處形成的、共同辦理貨運(yùn)業(yè)務(wù)的場(chǎng)所綜合體，是運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。貨運(yùn)樞紐由若干貨運(yùn)站及連接線組成，在貨運(yùn)樞紐內(nèi)可完成貨物的發(fā)送、到達(dá)、中轉(zhuǎn)換裝、聯(lián)運(yùn)服務(wù)、運(yùn)輸工具的技術(shù)等內(nèi)容。建國(guó)以來(lái)，我國(guó)有計(jì)劃的在全國(guó)主要地區(qū)建設(shè)了許多貨運(yùn)樞紐，包括公路貨運(yùn)樞紐、鐵路貨運(yùn)樞紐、航空貨運(yùn)樞紐、水路貨運(yùn)樞紐以及近年隨著綜合運(yùn)輸?shù)呐d起所興建的綜合貨運(yùn)樞紐，但由于諸多方面的原因，其中許多樞紐都沒(méi)有發(fā)揮出其相應(yīng)作用，甚至有些處于慘淡的狀態(tài)，重新利用并加以改造這些樞紐站場(chǎng)設(shè)施，拓展其物流功能將無(wú)疑會(huì)對(duì)我國(guó)物流發(fā)展產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用。

1.2 貨運(yùn)樞紐的功能作用

貨運(yùn)樞紐作為在兩條或兩條以上運(yùn)輸線路的交匯、銜接處形成的，具有運(yùn)輸組織與管理、中轉(zhuǎn)以及換裝、裝卸搬運(yùn)、儲(chǔ)存、多式聯(lián)運(yùn)、信息流通和輔助服務(wù)等功能的綜合性設(shè)施。其基本功能如下[2]：

銜接功能：貨運(yùn)樞紐主要通過(guò)轉(zhuǎn)換運(yùn)輸方式銜接不同運(yùn)輸手段、通過(guò)換裝銜接干線運(yùn)輸及支線分流、通過(guò)存儲(chǔ)銜接不同時(shí)間的貨物供求、通過(guò)集裝箱、托盤等集裝處理銜接整個(gè)“門到門運(yùn)輸”，使之成為一體。

信息功能：作為貨物流動(dòng)過(guò)程中的重要節(jié)點(diǎn)，貨運(yùn)樞紐也是整個(gè)貨物流動(dòng)過(guò)程中相關(guān)信息傳遞、收集、處理、發(fā)送的集中地，這種信息作用是復(fù)雜貨運(yùn)單元能聯(lián)結(jié)成有機(jī)整體的重要保證。在現(xiàn)代運(yùn)輸體系中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都是運(yùn)輸信息的一個(gè)點(diǎn)，若干個(gè)這種類型的信息點(diǎn)和運(yùn)輸系統(tǒng)的信息中心結(jié)合起來(lái)，便形成了指揮、管理、調(diào)度整個(gè)貨運(yùn)系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)。

管理功能：貨運(yùn)樞紐大都是集管理、指揮、調(diào)度、信息、銜接及貨物處理為一體的貨運(yùn)綜合設(shè)施。整個(gè)貨運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的有序化和正?；约罢麄€(gè)系統(tǒng)的效率和水平取決于包括貨運(yùn)樞紐在內(nèi)的貨運(yùn)節(jié)點(diǎn)的管理職能實(shí)現(xiàn)的情況。

總之，貨運(yùn)樞紐作為貨物運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施，承擔(dān)著貨物運(yùn)輸?shù)暮诵墓δ埽矗簝?nèi)陸口岸、貨物集散、中轉(zhuǎn)和運(yùn)輸組織、配送、裝卸儲(chǔ)存、通訊信息等六大功能。

1.3 貨運(yùn)樞紐的發(fā)展現(xiàn)狀

1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

目前，在發(fā)達(dá)國(guó)家的綜合運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中，宏觀布局合理，規(guī)模適度、技術(shù)先進(jìn)、功能齊全的交通樞紐站是整個(gè)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)有效運(yùn)作的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和前提。下面列出了在德國(guó)和日本投資、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的體制框架，可以為其他城市的貨運(yùn)樞紐規(guī)劃和管理提供一個(gè)有利的參考。

德國(guó)州政府對(duì)貨運(yùn)樞紐的建設(shè)遵循一定的模型，即聯(lián)邦政府規(guī)劃、各地市政府扶持、企業(yè)自身進(jìn)行。日本建設(shè)貨運(yùn)樞紐等基礎(chǔ)設(shè)施采取的主要措施有：首先，政府將物流園區(qū)規(guī)劃在城市的邊緣地帶、內(nèi)環(huán)線外或城市之間的干道附近，規(guī)劃有利于未來(lái)物流園區(qū)的設(shè)施和建筑的地塊作為基地。將地塊以生地的價(jià)格出售給物流行業(yè)協(xié)會(huì)，這些協(xié)會(huì)以股份的形式在其內(nèi)部招攬資金用于購(gòu)買土地和設(shè)施的建設(shè)。如果缺乏資金，政府將提供長(zhǎng)期低息貸款。

1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代初，交通部根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需要提出在2020年前后完成公路主骨架、水運(yùn)主通道、港站主樞紐和交通運(yùn)輸支持保障系統(tǒng)，即“三主一支持”系統(tǒng)的建設(shè)。1997年1月6日，交通運(yùn)輸部發(fā)布了《關(guān)于印發(fā)“九五”期間培育和發(fā)展道路運(yùn)輸市場(chǎng)規(guī)劃的通知》，在該通知中明確指出要以45個(gè)公路主樞紐所在城市為重點(diǎn)，培育發(fā)展區(qū)域性公路運(yùn)輸市場(chǎng)。之后為適應(yīng)新時(shí)期公路交通運(yùn)輸發(fā)展的要求，交通運(yùn)輸部于2007年制定了《國(guó)家公路運(yùn)輸樞紐布局規(guī)劃》，共確定179個(gè)國(guó)家公路運(yùn)輸樞紐，包括12個(gè)組合樞紐，共計(jì)196個(gè)城市[3]。

但在目前的公路運(yùn)輸樞紐規(guī)劃研究報(bào)告中，仍然存在許多不足，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：一是，規(guī)劃站場(chǎng)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)以及城市發(fā)展之間的關(guān)系表現(xiàn)不足；二是，布局方案多為定性分析，定量計(jì)算很少；三是，公路貨運(yùn)樞紐站場(chǎng)建設(shè)順序缺乏依據(jù)。

2 布局方法——模糊聚類分析方法

2.1 模糊聚類分析的指標(biāo)體系的建立

貨運(yùn)樞紐布局體現(xiàn)了不同地區(qū)適合建設(shè)不同類型樞紐的分析。因此，貨運(yùn)樞紐布局評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)能對(duì)區(qū)域內(nèi)各城市適合程度做出公正、客觀、全面的權(quán)衡，且易于分析。在本文分析時(shí)，決定從貨運(yùn)需求、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、交通條件三個(gè)方面分析[4]，其中貨運(yùn)需求從社會(huì)貨運(yùn)量，郵政業(yè)務(wù)量和社會(huì)消費(fèi)品零售總額三個(gè)方面考慮；經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)包括人均GDP工業(yè)生產(chǎn)總值，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率，固定資產(chǎn)投資；交通條件路網(wǎng)密度，高等級(jí)公路數(shù)，鐵路貨運(yùn)能力，水運(yùn)與航空運(yùn)輸影響系數(shù)，其中水運(yùn)與航空運(yùn)輸影響系數(shù)通過(guò)各城市的綜合運(yùn)輸?shù)谋容^來(lái)判別。

圖1 貨運(yùn)樞紐布局指標(biāo)體系

2.2 模糊聚類法的建模

2.2.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

1）數(shù)據(jù)矩陣的得到

設(shè)論域（即城市群）U={x1，x2，x3，……xn}為分類對(duì)象，每個(gè)對(duì)象又有m個(gè)指標(biāo)表示其性狀，即：

2.3 基于直接聚類法的聚類分析

所謂直接聚類法，是指在建立模糊相似矩陣之后，不去求傳遞閉包，也不用布爾矩陣法，而是直接從模糊相似矩陣出發(fā)求得聚類圖。其步驟如下：

1）取θ1=1（最大值），對(duì)每個(gè)xi作相似類[xi]R，且：

[xi]R={xi|rij=1}，

即將滿足rij=1的xi與xj放在一類，構(gòu)成相似類。相似類與等價(jià)類的不同之處是，不同的相似類可能有公共元素，即可出現(xiàn)：

[xi]R={xi，xk}，[xi]R={xj，xk}，[xi]∩[xj]≠？覫

此時(shí)只要將有公共元素的相似類合并，即可得θ1=1水平上的等價(jià)分類。

2）取θ2為次大值，從R中直接找出相似度為θ2的元素對(duì)（xi，xj）（即rij=θ2），將對(duì)應(yīng)于θ1=1的等價(jià)分類中xi所在的類與xj所在的類合并，將所有的這些情況合并后，即得到對(duì)應(yīng)于θ2的等價(jià)分類。

3）取θ3為次大值，從R中直接找出相似度為θ3的元素對(duì)（xi，xj）（即rij=θ3），將對(duì)應(yīng)于θ2的等價(jià)分類中xi所在的類與xj所在的類合并，將所有的這些情況合并后，即得到對(duì)應(yīng)于θ3的等價(jià)分類。

4）以此類推，直到合并到U成為一類為止。

在模糊聚類分析中對(duì)于各個(gè)不同的λ∈[0，1]，可得到不同的分類，許多實(shí)際問(wèn)題需要選擇某個(gè)閾值λ，確定樣本的一個(gè)具體分類，這就提出了如何確定閾值λ的問(wèn)題。一般是按實(shí)際需要，在動(dòng)態(tài)聚類圖中，調(diào)整λ的值以得到適當(dāng)?shù)姆诸悾恍枰孪葴?zhǔn)確地估計(jì)好樣本應(yīng)分成幾類。當(dāng)然，也可由具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專家結(jié)合專業(yè)知識(shí)確定閾值λ，從而得出在λ水平上的等價(jià)分類。

3 實(shí)例應(yīng)用

區(qū)域貨運(yùn)樞紐的整體布局是對(duì)區(qū)域內(nèi)貨運(yùn)樞紐資源的有效配置，因此可對(duì)所研究的區(qū)域進(jìn)行對(duì)象分類，結(jié)合每個(gè)城市的指標(biāo)體系可得到初始模糊矩陣。經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化、聚類、歸一等過(guò)程可以獲得貨運(yùn)指標(biāo)基礎(chǔ)上的分類，根據(jù)此分類結(jié)果進(jìn)行樞紐站的整體布局設(shè)計(jì)。下面以長(zhǎng)三角區(qū)域，上海，南京，蘇州，鎮(zhèn)江，常州，無(wú)錫，杭州，合肥，揚(yáng)州，南通這9個(gè)城市為研究對(duì)象，進(jìn)行區(qū)域貨運(yùn)樞紐布局設(shè)計(jì)。

1）初始矩陣的建立

九個(gè)城市的相應(yīng)指標(biāo)結(jié)合在一次形成初始矩陣，并利用對(duì)數(shù)變換的方法得到標(biāo)準(zhǔn)化后的矩陣，如表1所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)化后的初始矩陣

2）構(gòu)造相似模糊矩陣，需要建立任意兩個(gè)候選城市的相似關(guān)系，得到相似模糊矩陣中的數(shù)據(jù)rij，從而得到模糊相似矩陣R=（rij）n×n。

通過(guò)運(yùn)用MATLAB軟件編程構(gòu)建矩陣求解模型，計(jì)算相似模糊矩陣，得到歸一化后的相似矩陣，見表2。

表2 歸一化后的相似矩陣

3）相似矩陣聚類結(jié)果。運(yùn)用SPSS軟件中的K-Means Cluster對(duì)歸一化數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，分析結(jié)果如表3：

表3 長(zhǎng)三角各大城市貨運(yùn)樞紐聚類分析

根據(jù)上述結(jié)果，結(jié)合貨運(yùn)樞紐通常的類型將長(zhǎng)三角區(qū)域貨運(yùn)樞紐分為三種類別。中心類為上海市、南京市、蘇州，確定其為全國(guó)性貨運(yùn)樞紐城市；第二類為杭州、無(wú)錫、常州、合肥，確定其為區(qū)域性公路貨運(yùn)樞紐城市；第三類為揚(yáng)州、南通、鎮(zhèn)江，確定其為省內(nèi)貨運(yùn)樞紐城市。

4 結(jié)論

貨運(yùn)系統(tǒng)是城市發(fā)展的重要支撐，也是聯(lián)系區(qū)域的關(guān)鍵紐帶。一個(gè)既符合各城市自身定位又能很清晰的體現(xiàn)層次分類的貨運(yùn)樞紐對(duì)提高區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的戰(zhàn)略意義。因此，如何合理布局貨運(yùn)樞紐是值得深入研究的一個(gè)課題，貨運(yùn)樞紐建設(shè)規(guī)模、功能定位需要從區(qū)域乃至全國(guó)的層面來(lái)指導(dǎo)規(guī)劃。

本文采用模糊聚類分析方對(duì)區(qū)域貨運(yùn)樞紐布局進(jìn)行研究，旨在通過(guò)聚類分析，將區(qū)域內(nèi)各大城市進(jìn)行分類，根據(jù)不同類型的城市針對(duì)性的進(jìn)行不同規(guī)模的貨運(yùn)樞紐建設(shè)，這樣可以保證樞紐布局的針對(duì)性和全局性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]肖云梅.基于TOPSIS的公路貨運(yùn)樞紐布局優(yōu)化分析[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，2013，6.

[2]李雪凱.區(qū)域內(nèi)公路貨運(yùn)樞紐布局規(guī)劃方法的研究[J].北京：北京交通大學(xué)，2012.

[3]杜志芳.綜合貨運(yùn)樞紐公路貨運(yùn)場(chǎng)站布局規(guī)劃研究[J].北京：北京交通大學(xué)，2011.

[責(zé)任編輯：湯靜]