鐵路物流全程化網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化方法研究

施 路，崔 異

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

0 引言

近年來，在國家經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新形勢下，社會(huì)物流需求和物流結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化。為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)，加快推進(jìn)鐵路向現(xiàn)代物流轉(zhuǎn)型發(fā)展已刻不容緩[1]?？茖W(xué)、合理的物流網(wǎng)絡(luò)布局，對(duì)于提升整體物流服務(wù)能力和效率、實(shí)現(xiàn)全程化物流服務(wù)具有重要意義。國內(nèi)學(xué)者針對(duì)鐵路物流節(jié)點(diǎn)規(guī)劃、鐵路基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化布局、基于現(xiàn)代物流理念的鐵路貨運(yùn)站布局及調(diào)整方法均有相關(guān)研究。陳治亞等[2]從宏觀角度提出物流化鐵路貨運(yùn)站布局設(shè)計(jì)應(yīng)遵守的基本原則，并對(duì)鐵路貨運(yùn)站選址、功能、設(shè)施、設(shè)備的規(guī)劃與設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。魏然[3]提出整合數(shù)量較多的小運(yùn)量貨運(yùn)站，建立貨運(yùn)基地的貨運(yùn)站布局調(diào)整方法。薛茂炎[4]構(gòu)建貨運(yùn)站布局優(yōu)化調(diào)整方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并結(jié)合成都樞紐實(shí)際，給出適應(yīng)現(xiàn)代物流發(fā)展的鐵路現(xiàn)代物流中心的選址方案。李鴻戰(zhàn)[5]針對(duì)全路貨運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施布局進(jìn)行分析研究，采用大型裝卸車基地 (點(diǎn))、鐵路現(xiàn)代物流中心、一般貨運(yùn)站 (場、點(diǎn)) 的 3 級(jí)物流體系優(yōu)化鐵路貨運(yùn)站設(shè)施，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)整體能力最大化。通過對(duì)文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，在物流全程化理念下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化的研究較少，而鐵路物流全程化是鐵路運(yùn)輸核心競爭力提升的重要途徑，是物流服務(wù)“以客戶為中心”的集中體現(xiàn)。鐵路物流網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化實(shí)際是建立一個(gè)符合現(xiàn)代物流管理及組織方式的鐵路物流體系，通過全程化的服務(wù)方式，融入社會(huì)物流大環(huán)境，真正發(fā)揮鐵路運(yùn)輸在社會(huì)物流中的作用。為此，從鐵路物流全程化的角度出發(fā)研究物流網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸與其他交通方式的高效銜接，完善鐵路貨運(yùn)“門到門”的物流服務(wù)鏈，促進(jìn)鐵路融入社會(huì)物流大環(huán)境，并結(jié)合實(shí)際對(duì)中國鐵路成都局集團(tuán)有限公司 (以下簡稱“成都鐵路局”) 管轄范圍鐵路物流節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)布局方案進(jìn)行優(yōu)化。

1 鐵路物流網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化方法

1.1 鐵路物流網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)及構(gòu)成要素

鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)有其鮮明的特點(diǎn)。首先，鐵路運(yùn)輸路徑和方向受鐵路線網(wǎng)布局約束，鐵路站場無法脫離鐵路線路而存在；第二，鐵路運(yùn)輸除專用線外，難以直達(dá)服務(wù)末端的需求點(diǎn)，需要通過公路運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)分撥和配送服務(wù)；第三，鐵路樞紐通常由若干個(gè)站點(diǎn)綜合構(gòu)成，而非單一站點(diǎn)；第四，鐵路運(yùn)輸與其他運(yùn)輸方式銜接的便捷性是影響實(shí)現(xiàn)全程化服務(wù)的重要因素。因此，鐵路物流網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化實(shí)際上是對(duì)鐵路貨運(yùn)站點(diǎn)的篩選和分級(jí)的過程，即選擇出有物流需求、有條件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代物流功能拓展且與其他運(yùn)輸方式能夠高效銜接的鐵路物流節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)其輻射范圍和吸引能力等因素進(jìn)行層次劃分。鐵路物流節(jié)點(diǎn)是鐵路物流專業(yè)設(shè)施和功能設(shè)施的集合，也是構(gòu)成鐵路物流網(wǎng)絡(luò)的重要元素。根據(jù)《鐵路“十二五”物流發(fā)展規(guī)劃》，結(jié)合鐵路運(yùn)輸實(shí)際情況，鐵路物流網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)主要分為鐵路物流節(jié)點(diǎn)、鐵水聯(lián)運(yùn)集疏運(yùn)中心及無軌站 3 種類型。其中鐵路物流節(jié)點(diǎn)是以鐵路貨運(yùn)站為基礎(chǔ)，融合現(xiàn)代物流管理理念，為客戶提供一體化現(xiàn)代物流服務(wù)的空間場所；鐵水聯(lián)運(yùn)集疏運(yùn)中心屬于多式聯(lián)運(yùn)功能型節(jié)點(diǎn)，需要充分考慮鐵路站點(diǎn)與港口間的協(xié)調(diào)度；無軌站是鐵路全程物流的起始和終端服務(wù)站點(diǎn)，設(shè)立在貨源集中但距離鐵路站點(diǎn)較遠(yuǎn)的區(qū)域，如在各工業(yè)園區(qū)、開發(fā)區(qū)、大型廠礦企業(yè)和中鐵快運(yùn)的戰(zhàn)略服務(wù)點(diǎn)。由于無軌站的數(shù)量和選址需要根據(jù)市場情況動(dòng)態(tài)設(shè)置和調(diào)整，其配送能力是全程化物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)備選的重要約束。

1.2 鐵路物流網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化思路

在優(yōu)化物流網(wǎng)絡(luò)布局的過程中擬通過社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析專業(yè)軟件 UCINET，刻畫鐵路線網(wǎng)結(jié)構(gòu)。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析是在社會(huì)學(xué)、心理學(xué)、人類學(xué)、數(shù)學(xué)、通信科學(xué)等領(lǐng)域逐步發(fā)展起來的一個(gè)的研究分支[6]，它不僅是一種工具，更是一種關(guān)系論的思維方式，可以解釋在社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)等領(lǐng)域問題。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法較傳統(tǒng)規(guī)劃方法更適合鐵路物流網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，這是由于一方面鐵路線網(wǎng)密度相對(duì)于公路、水路、航空 3 種運(yùn)輸方式較小，受通道約束更加顯著，網(wǎng)絡(luò)骨架清晰，社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法對(duì)已知的清晰網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析與梳理效果較為突出；另一方面，鐵路物流網(wǎng)絡(luò)布局是在鐵路線網(wǎng)中長期規(guī)劃的基礎(chǔ)架構(gòu)中篩選已知節(jié)點(diǎn)而建立，社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法能夠兼顧微觀層面的線網(wǎng)“聯(lián)系”和宏觀層面的體系架構(gòu)來剖析鐵路物流網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建要素。

利用全局連通度分析反映區(qū)域中各節(jié)點(diǎn)的鐵路通達(dá)程度，再通過引力模型將站點(diǎn)的物流發(fā)生量、吸引量與線網(wǎng)結(jié)構(gòu)相疊加，計(jì)算出物流網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)的中心度和中心勢，篩選出鐵路物流網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)并判斷其布局均衡性。最后，根據(jù)各站點(diǎn)所在城市的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、物流體系、交通銜接、區(qū)位環(huán)境等多個(gè)因素，利用模糊綜合評(píng)判方法來加以修正，得到最終的鐵路物流網(wǎng)絡(luò)布局。

1.3 鐵路物流網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化步驟

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集?；A(chǔ)數(shù)據(jù)收集內(nèi)容主要包含3項(xiàng)，中長期鐵路網(wǎng)布局、貨運(yùn)站點(diǎn)布局及各站點(diǎn)的物流量預(yù)測數(shù)據(jù)。在中長期鐵路網(wǎng)和貨運(yùn)站點(diǎn)布局中明確了當(dāng)前與未來一段時(shí)間內(nèi)的鐵路物流網(wǎng)絡(luò)通道與節(jié)點(diǎn)分布，物流量預(yù)測則有助于明確各個(gè)通道與節(jié)點(diǎn)上的物流“引力”強(qiáng)度。

（2）采用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法得到鐵路物流全程化網(wǎng)絡(luò)初步布局方案。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析主要通過全局連通度分析和網(wǎng)絡(luò)中心度與中心勢分析 2 種數(shù)據(jù)處理方法初步確定鐵路物流全程化網(wǎng)絡(luò)布局。

①全局連通度分析。全局連通度表示鐵路貨運(yùn)站點(diǎn)之間的連通狀態(tài)，不考慮關(guān)系強(qiáng)度的網(wǎng)絡(luò)中心度，能夠直觀反映各站點(diǎn)與其他站點(diǎn)的連通情況。當(dāng)全局連通度大于 2 時(shí)，該站點(diǎn)為線網(wǎng)交叉站點(diǎn)，連通度越大則該站點(diǎn)連接的鐵路線路越多。線網(wǎng)交叉站點(diǎn)是支撐整個(gè)鐵路線網(wǎng)順利運(yùn)轉(zhuǎn)和列車可達(dá)性的重要組成單元，發(fā)揮物流節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)散作用。因此，相對(duì)于普通站點(diǎn)更具有戰(zhàn)略意義，并且交叉站點(diǎn)涉及的鐵路線路越多，其戰(zhàn)略意義越強(qiáng)。計(jì)算全局連通度的目的是明確交叉站點(diǎn)連通度，連通度越高表示越多鐵路線交匯于此站點(diǎn)，則該站點(diǎn)在整個(gè)鐵路網(wǎng)絡(luò)中的重要性越明顯。

②網(wǎng)絡(luò)中心度與中心勢分析表示節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系的緊密程度，可以明確物流集聚的節(jié)點(diǎn)與物流分布均衡情況，采用物流引力模型作為節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系強(qiáng)度的判斷依據(jù)[7]。

式中：Rij為j點(diǎn)對(duì)于i點(diǎn)的物流引力；k為引力約束系數(shù) (取值為 1)；Pi為i點(diǎn)的物流發(fā)生量，萬t；Aj為j點(diǎn)的物流吸引量，萬 t；dij為i，j兩點(diǎn)間的物流阻抗，用兩點(diǎn)間的距離表示，km。

將站點(diǎn)間的物流引力寫入鄰接矩陣，利用UCINET 軟件分析，分別得到網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)度中心度和網(wǎng)絡(luò)中心勢，點(diǎn)度中心度大小表示節(jié)點(diǎn)物流量與物流影響力在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度，網(wǎng)絡(luò)中心勢則表示鐵路物流網(wǎng)絡(luò)的均衡情況。需要注意的是，在核心節(jié)點(diǎn)周邊的節(jié)點(diǎn)受核心節(jié)點(diǎn)影響，點(diǎn)度中心度會(huì)較高，比較符合鐵路貨運(yùn)樞紐通常由若干個(gè)較近站點(diǎn)綜合構(gòu)成的特征。因此，此處需要進(jìn)行定性分析，根據(jù)貨運(yùn)樞紐實(shí)際構(gòu)成選擇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)備選方案。

（3）通過模糊綜合評(píng)價(jià)法修正布局方案。前面的布局方法主要針對(duì)鐵路線網(wǎng)內(nèi)部進(jìn)行優(yōu)化，最終方案應(yīng)結(jié)合各種運(yùn)輸方式與區(qū)域、環(huán)境特征綜合考量，融入整個(gè)社會(huì)物流網(wǎng)絡(luò)。因此，在初步物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，借鑒張曉東等[8]對(duì)于鐵路物流園區(qū)選址規(guī)劃方法中基于 AHP 的模糊綜合評(píng)判的評(píng)價(jià)指標(biāo)與指標(biāo)權(quán)重，構(gòu)建鐵路局物流全程化網(wǎng)絡(luò)布局修正體系，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與權(quán)重如表1 所示。指標(biāo)體系主要針對(duì)物流節(jié)點(diǎn)的綜合物流實(shí)力進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括車站作業(yè)條件、交通區(qū)位條件、地區(qū)支撐條件、環(huán)境支撐條件 4 大類 12 項(xiàng) 23 細(xì)項(xiàng)。根據(jù)專家對(duì)各細(xì)項(xiàng)打分情況 (1-5 分，1 分最低，5 分最高)，通過模糊評(píng)價(jià)來修正布局方案。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與權(quán)重Tab.1 Weight of indicator system

2 成都鐵路局鐵路物流網(wǎng)絡(luò)布局方案

為驗(yàn)證上述方法的適應(yīng)性與應(yīng)用價(jià)值，以成都鐵路局轄區(qū)范圍內(nèi)遠(yuǎn)期規(guī)劃鐵路線網(wǎng)及貨運(yùn)站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，構(gòu)建成都局鐵路全程化物流網(wǎng)絡(luò)布局方案，采用《成都鐵路局物流發(fā)展總體規(guī)劃》報(bào)告中2020 年物流量預(yù)測結(jié)論[9]，選取其中 100 萬 t 以上的貨運(yùn)站點(diǎn)進(jìn)行布局方案優(yōu)化。

2.1 物流網(wǎng)絡(luò)初步構(gòu)建

（1）鄰接矩陣的建立。鄰接矩陣包括 0/1 鄰接矩陣和物流引力鄰接矩陣，其中 0/1 鄰接矩陣是全局連通度結(jié)果展示的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，物流引力鄰接矩陣則是區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中心度和中心勢的計(jì)算依據(jù)[10]。0/1鄰接矩陣中 0 代表橫坐標(biāo)站點(diǎn)與縱坐標(biāo)站點(diǎn)在線網(wǎng)中不相鄰，1 則代表兩站點(diǎn)相鄰；物流引力鄰接矩陣中，每一項(xiàng)數(shù)據(jù)代表橫坐標(biāo)站點(diǎn)的物流發(fā)生量與縱坐標(biāo)站點(diǎn)的物流吸引量的乘積除以 2 者距離后的物流引力，但各站點(diǎn)對(duì)自身的物流引力為 0。成都鐵路局部分站點(diǎn) 0/1 鄰接矩陣如表2 所示，成都鐵路局部分站點(diǎn)的物流引力矩陣鄰接矩陣如表3 所示。

（2）全局連通度分析。全局連通度是通過 0/1鄰接矩陣，反映鐵路網(wǎng)絡(luò)各站點(diǎn)的相連情況。將0/1鄰接矩陣輸入 UCINET 軟件，按照可視化—Netdraw —文件—打開—Ucinet 數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡(luò)—輸入矩陣—分析—中心度測量—度的分析路徑可以得到全局連通度的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，其中正方形表示各站點(diǎn)，其大小反映連通度的高低，站點(diǎn)的連通度越高，正方形越大[11]。在成都鐵路局轄區(qū)內(nèi)既有、在建及規(guī)劃鐵路貨運(yùn)站點(diǎn)的分布基礎(chǔ)上，將轄區(qū)內(nèi)的實(shí)際鐵路貨運(yùn)站點(diǎn)關(guān)系轉(zhuǎn)換為 0/1 鄰接矩陣輸入軟件，經(jīng)過UCINET 軟件計(jì)算，得到成都鐵路局貨運(yùn)站點(diǎn)全局連通度網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1 所示。

表2 成都鐵路局部分站點(diǎn) 0/1 鄰接矩陣Tab.2 0/1 adjacency matrix of partial stations in Chengdu railway bureau

表3 成都鐵路局部分站點(diǎn)的物流引力鄰接矩陣Tab.3 Logistics gravity adjacency matrixt of partial stations of Chengdu railway bureau

圖1 成都鐵路局貨運(yùn)站點(diǎn)全局連通度網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DFig.1 Global connectivity network topology of freight sites in Chengdu railway bureau

根據(jù)圖1 可知，城廂、六盤水、廣元南、河市壩的連通度最高，團(tuán)結(jié)村、大彎鎮(zhèn)、改貌、湖潮、昭通、六盤水、畢節(jié)東等次之。成都鐵路局貨運(yùn)站點(diǎn)連通度分析如表4 所示。

表4 成都鐵路局貨運(yùn)站點(diǎn)連通度分析Tab.4 Connectivity analysis of freight sites in Chengdu railway bureau

由于成都鐵路局轄區(qū)地處內(nèi)陸，因而鐵水聯(lián)運(yùn)集疏運(yùn)中心設(shè)置在吞吐量較大的內(nèi)河航運(yùn)線路周邊港口，長江水道途徑四川、重慶兩地，可選樂山港、宜賓港、瀘州港、涪陵龍頭港和萬州新田港 5處港口。根據(jù)連通度分析，其中宜賓港、涪陵龍頭港和萬州新田港周邊的鐵路貨運(yùn)站點(diǎn)連通度較高，運(yùn)輸銜接條件較好，適宜作為鐵水聯(lián)運(yùn)集疏運(yùn)中心。由于當(dāng)前的鐵水聯(lián)運(yùn)開展還不成熟，物流引力還無法體現(xiàn)其真實(shí)作用，故網(wǎng)絡(luò)中心度與中心勢的影響暫不考慮。

（3）分區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中心度與中心勢分析。基于成都局各主要貨運(yùn)站 2020 年物流量預(yù)測數(shù)據(jù)，利用引力模型計(jì)算兩兩站點(diǎn)之間的物流引力。由于成都鐵路局全路站點(diǎn)矩陣較大，故按照兩省一市的地理區(qū)位逐個(gè)進(jìn)行分析[12]。分別將四川省、重慶市和貴州省所有貨運(yùn)站點(diǎn)的物流引力鄰接矩陣輸入 UCINET軟件，再按照網(wǎng)絡(luò)—中心度—度的分析路徑進(jìn)行操作，得出成都鐵路局物流節(jié)點(diǎn)中心度與中心勢分析結(jié)果如表5 所示。

由表5 可知，四川省、重慶市、貴州省網(wǎng)絡(luò)中心勢分別為 4.36%、41.37% 和 22.38%，表明各站點(diǎn)之間四川省均衡性良好，重慶市物流重心集中在主城區(qū)周邊，貴州省均衡性適中。

結(jié)合節(jié)點(diǎn)連通度分析，四川省范圍內(nèi)將以城廂為核心節(jié)點(diǎn)，大彎、新興、黃許鎮(zhèn)、燕崗、河市壩等為次級(jí)節(jié)點(diǎn)；重慶市范圍內(nèi)將形成以團(tuán)結(jié)村為核心，白市驛、小南埡和唐家沱為次級(jí)節(jié)點(diǎn)；貴州省范圍內(nèi)形成以改貌為核心，湖潮、六盤水、貴定南、閣老壩為次級(jí)節(jié)點(diǎn)的初步物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

表5 成都鐵路局物流節(jié)點(diǎn)中心度與中心勢分析結(jié)果Tab.5 Results of degree and network centralization of railway logistics nodes in Chengdu railway bureau

2.2 模糊綜合評(píng)判修正

根據(jù)專家從各站點(diǎn)的車站作業(yè)條件、交通區(qū)位條件、地區(qū)支撐條件、環(huán)境支撐條件等 4 個(gè)方面的綜合打分結(jié)果，得到模糊評(píng)價(jià)結(jié)果如表6 所示。

2.3 布局結(jié)果

根據(jù)上述社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析及模糊綜合評(píng)判結(jié)果，成都鐵路局物流全程化網(wǎng)絡(luò)布局如圖2 所示。其中，一級(jí)節(jié)點(diǎn) 3 個(gè)、二級(jí)節(jié)點(diǎn) 13 個(gè)、3 級(jí)節(jié)點(diǎn) 13個(gè)、鐵水聯(lián)運(yùn)集疏運(yùn)中心 3 個(gè)。無軌站的數(shù)量和選址需要根據(jù)市場情況動(dòng)態(tài)設(shè)置和調(diào)整。

表6 模糊評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.6 Fuzzy evaluation result

3 結(jié)束語

鐵路物流全程化網(wǎng)絡(luò)布局的構(gòu)建能夠充分發(fā)揮鐵路在中長距離運(yùn)輸中的優(yōu)勢，使鐵路物流體系更適應(yīng)我國目前的物流體系發(fā)展框架，與其他運(yùn)輸方式協(xié)作更加緊密，推動(dòng)鐵路運(yùn)輸融入社會(huì)物流大環(huán)境，使我國的社會(huì)物流體系更加協(xié)調(diào)。對(duì)鐵路集中節(jié)點(diǎn)和線網(wǎng)交叉節(jié)點(diǎn)的梳理有利于發(fā)揮關(guān)鍵鐵路物流節(jié)點(diǎn)的集聚與擴(kuò)散功能，促進(jìn)鐵路交通樞紐和物流樞紐的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，改善陸路運(yùn)輸過分依賴于公路運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀，形成多渠道、立體化的綜合運(yùn)輸體系，打造高效、便捷、經(jīng)濟(jì)、可靠的陸路物流供給系統(tǒng)。

圖2 成都鐵路局物流全程化網(wǎng)絡(luò)布局Fig.2 The whole logistics network layout in Chengdu railway bureau

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