靳志宏,薛 涵,胡協(xié)梅,岳明磊,徐 奇
(1.大連海事大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院,遼寧 大連 116026;2.葫蘆島市交通運(yùn)輸局 葫蘆島市交通運(yùn)輸保障中心,遼寧 葫蘆島 125000;3.比亞迪汽車工業(yè)有限公司 乘用車采購(gòu)中心,廣東 深圳 518118;4.中國(guó)船舶集團(tuán)渤海造船有限公司 物資管理部,遼寧 葫蘆島 125000;5.廣西智慧交通重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西 桂林 541004;6.桂林電子科技大學(xué) 南寧研究院,廣西 南寧 530000)
近年來,隨著快遞業(yè)務(wù)量的持續(xù)增加,環(huán)境污染及城市交通擁堵問題日益嚴(yán)峻,減緩公路運(yùn)輸壓力,促進(jìn)城市綠色可持續(xù)發(fā)展勢(shì)在必行。采用高鐵快運(yùn)與公路運(yùn)輸共同完成快件集疏運(yùn)的公鐵聯(lián)運(yùn)作為一種新興運(yùn)輸模式,可有效緩解公路運(yùn)輸壓力,且能充分利用高速鐵路富余運(yùn)能,提高快遞運(yùn)輸效率。
關(guān)于高鐵快運(yùn)的相關(guān)研究,Pazour 等[1]指出高鐵貨運(yùn)能夠有效緩解公路運(yùn)輸壓力。Zhang[2]基于鐵路運(yùn)力的動(dòng)態(tài)性和不確定性,分析了高速鐵路線路容量使用情況。Ertem 等[3]論證了客貨混運(yùn)的高速鐵路運(yùn)行模式比貨運(yùn)專列更省時(shí),且具有更高的經(jīng)濟(jì)效益。Yu等[4]建立了高速鐵路承運(yùn)快件的兩階段模型,并充分驗(yàn)證了該模型的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。Bi 等[5]將高速鐵路運(yùn)力分為不可用運(yùn)力、潛在運(yùn)力和實(shí)際運(yùn)力,為高速鐵路捎帶運(yùn)輸?shù)难芯刻峁┝死碚撘罁?jù)。張康迪[6]結(jié)合現(xiàn)有高速鐵路車站的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出一系列關(guān)于高鐵快件的集散、存儲(chǔ)、裝卸及運(yùn)送模式的解決方案,為高速鐵路運(yùn)送快件的可行性提供了依據(jù)。李辰中等[7]提出了動(dòng)車組不售票車廂等6 種快運(yùn)組織模式。劉瀟[8]提出以物流標(biāo)準(zhǔn)箱為載體進(jìn)行高鐵快件運(yùn)輸。劉英杰[9]設(shè)計(jì)了高速鐵路確認(rèn)車、載客高速鐵路捎帶和客貨混編列車相組合的開行方案。劉勇等[10]根據(jù)既有旅客列車運(yùn)行圖下的高速鐵路運(yùn)輸組織方案建立了優(yōu)化模型。仇戈等[11]基于高鐵快運(yùn)中的現(xiàn)存問題,提出在高速鐵路站點(diǎn)建設(shè)快件作業(yè)中心、優(yōu)化站內(nèi)快件處理程序等建議。于雪嶠等[12]通過優(yōu)化快件作業(yè)重點(diǎn)流程,有效提升高速鐵路快件承運(yùn)效率和服務(wù)水平。李思萌等[13]指出依照我國(guó)近期階段的國(guó)情,應(yīng)當(dāng)以捎帶運(yùn)輸和快件業(yè)務(wù)外包為主體。呂璞等[14]分析高鐵快件參與方的特點(diǎn),構(gòu)建了基于網(wǎng)絡(luò)的高鐵快件合作博弈模型。王英輝等[15]提出第三方物流企業(yè)可以與高速鐵路企業(yè)合作,通過“門到站”“站到站”“站到門”3 個(gè)運(yùn)輸階段,實(shí)現(xiàn)高鐵快件“門到門”集疏運(yùn)。
從已有研究中可以看到,關(guān)于高速鐵路捎帶運(yùn)輸?shù)难芯枯^少。而高速鐵路捎帶運(yùn)輸更符合我國(guó)高鐵快運(yùn)初始階段的特征,是充分利用高速鐵路潛在運(yùn)力、避免高速鐵路資源浪費(fèi)的有效手段;因此如何充分利用高速鐵路富余運(yùn)能開展捎帶運(yùn)輸,以發(fā)揮公鐵聯(lián)運(yùn)優(yōu)勢(shì)并進(jìn)行運(yùn)輸模式?jīng)Q策成為亟待解決的關(guān)鍵問題。據(jù)此,以快遞運(yùn)輸公司為主體,進(jìn)行高速鐵路捎帶下公鐵聯(lián)運(yùn)與公路運(yùn)輸模式選擇的適用范圍及其影響因素特征分析,并對(duì)各線路進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,為快遞運(yùn)輸公司規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)并實(shí)現(xiàn)成本的最小化。
純公路運(yùn)輸模式與公鐵聯(lián)運(yùn)模式的運(yùn)輸組織如圖1 所示。研究將基于高速鐵路捎帶運(yùn)輸公鐵聯(lián)運(yùn)進(jìn)行展開。在該模式下,需要快遞運(yùn)輸公司安排一定數(shù)量的貨車在高速鐵路車站與配送中心之間進(jìn)行接駁運(yùn)輸(如圖1中配送中心和高速鐵路車站之間的實(shí)箭線),再經(jīng)由高速鐵路進(jìn)行捎帶運(yùn)輸(如圖1 中的虛箭線),最終從高速鐵路車站運(yùn)至另一個(gè)配送中心的集疏運(yùn)過程,即進(jìn)行“中心對(duì)中心”運(yùn)輸。
圖1 純公路運(yùn)輸模式與公鐵聯(lián)運(yùn)模式的運(yùn)輸組織Fig.1 Transportation organization of highway transportation mode and road-rail intermodal transportation mode
以快遞運(yùn)輸公司為主體,在已知計(jì)劃期內(nèi)高鐵車次、停站方案以及總快遞需求量的前提下,以成本最小化為目標(biāo),建立高速鐵路捎帶下公鐵聯(lián)運(yùn)與公路運(yùn)輸模式選擇的成本分析模型。并以哈大高速鐵路(哈爾濱西—大連北)站點(diǎn)為例,通過設(shè)定高速鐵路捎帶運(yùn)輸?shù)目尚羞\(yùn)輸距離范圍,比較2 種運(yùn)輸模式的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),并驗(yàn)證決策的合理性與可行性;最后對(duì)不同站點(diǎn)環(huán)境下貨車晚點(diǎn)到站對(duì)模式選擇影響的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行劃分,為快遞運(yùn)輸公司運(yùn)輸模式選擇提供決策支持。
將高鐵快運(yùn)的送達(dá)時(shí)效劃分為“當(dāng)日達(dá),當(dāng)日送”“當(dāng)日達(dá),次日送”“次日達(dá),次日送”“次日達(dá),隔日送”“隔日達(dá),隔日送”以及其他送達(dá)時(shí)效6類。不同時(shí)效對(duì)應(yīng)的運(yùn)費(fèi)和適用的經(jīng)濟(jì)里程區(qū)間有差異,而前述條件是運(yùn)輸模式選擇的重要邊界。因此,對(duì)以上6類快件送達(dá)時(shí)效進(jìn)行分析,設(shè)定公鐵聯(lián)運(yùn)與純公路運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)價(jià)率并劃分不同時(shí)效的里程區(qū)間。
結(jié)合價(jià)格與路線的相關(guān)性分析,以及一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)箱所能容納的重量上限,將公鐵聯(lián)運(yùn)和純公路運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)價(jià)率分別設(shè)定為1.5元/(t·km)和0.5元/(t·km)。此外,根據(jù)《道路交通安全法實(shí)施條例》相關(guān)規(guī)定,在“當(dāng)日達(dá),當(dāng)日送”時(shí)效下,當(dāng)里程小于400 km時(shí)建議采用純公路運(yùn)輸;在“次日達(dá),隔日送”“隔日達(dá),隔日送”以及其他送達(dá)時(shí)效下,當(dāng)運(yùn)輸里程大于1 200 km 時(shí),采用公鐵聯(lián)運(yùn)進(jìn)行快件的集疏運(yùn);在“當(dāng)日達(dá),次日送”和“次日達(dá),次日送”時(shí)效下,當(dāng)里程區(qū)間為400~1 200 km 時(shí),2 種運(yùn)輸模式的選擇需進(jìn)一步分析,該里程區(qū)間具有重要研究意義,以下將進(jìn)一步對(duì)2 種運(yùn)輸模式的成本進(jìn)行計(jì)算和分析。上述里程區(qū)間的劃分為快遞運(yùn)輸公司選擇運(yùn)輸模式提供了重要參考意義。
該問題做如下假設(shè):①高速鐵路列車為8 輛編組;②列車準(zhǔn)時(shí)到站和駛離;③每個(gè)高速鐵路車站僅對(duì)應(yīng)1個(gè)配送中心,每個(gè)配送中心可對(duì)應(yīng)若干個(gè)高速鐵路車站;④所有參與公鐵聯(lián)運(yùn)的快件均符合高速鐵路運(yùn)輸條件,并以標(biāo)準(zhǔn)箱為單位進(jìn)行運(yùn)輸;⑤高速鐵路可用于裝卸快件標(biāo)準(zhǔn)箱的時(shí)間即為列車在站點(diǎn)的停留時(shí)間;⑥所有快件不進(jìn)行高速鐵路運(yùn)輸中轉(zhuǎn);⑦所有高速鐵路車站的快件裝卸能力滿足裝卸需求;⑧為保證運(yùn)輸安全,旅客和快件的總重不能超過列車的最大載重限制。
設(shè)參數(shù)定義如表1所示,變量定義如表2所示。
表1 參數(shù)定義Tab.1 Parameter definition
表2 變量定義Tab.2 Variable definition
以單位標(biāo)準(zhǔn)箱的運(yùn)輸成本為衡量標(biāo)準(zhǔn),在400~1 200 km里程區(qū)間內(nèi),將高速鐵路捎帶模式下公鐵聯(lián)運(yùn)的單位標(biāo)準(zhǔn)箱運(yùn)輸成本與純公路運(yùn)輸?shù)膯挝粯?biāo)準(zhǔn)箱運(yùn)輸成本進(jìn)行對(duì)比分析,進(jìn)而為運(yùn)輸模式選擇提供依據(jù)。模型的目標(biāo)函數(shù)為選擇公鐵聯(lián)運(yùn)和純公路運(yùn)輸中成本較低的運(yùn)輸模式進(jìn)行快件集疏運(yùn),目標(biāo)函數(shù)C計(jì)算公式為
公鐵聯(lián)運(yùn)總成本C聯(lián)和純公路運(yùn)輸成本C公分別由不同的成本構(gòu)成。
(1)公鐵聯(lián)運(yùn)總成本C聯(lián)由公路運(yùn)輸成本C公’和鐵路運(yùn)輸成本C高組成,其可表示為
(2)公鐵聯(lián)運(yùn)中的公路運(yùn)輸部分的成本由行駛成本和裝卸標(biāo)準(zhǔn)箱成本組成,其可表示為
(3)公鐵聯(lián)運(yùn)中高速鐵路捎帶運(yùn)輸部分的成本由高速鐵路的行駛成本、裝卸成本以及因接駁貨車晚點(diǎn)造成的等待時(shí)間懲罰成本構(gòu)成,可表示為
(4)純公路運(yùn)輸成本C公由貨車行駛成本、裝卸標(biāo)準(zhǔn)箱成本以及時(shí)間成本構(gòu)成,可表示為
選取哈大高速鐵路作為算例分析的主體,并根據(jù)列車時(shí)刻表選擇配送中心對(duì)應(yīng)的高速鐵路始發(fā)站和終到站,根據(jù)選取原則,最終將公路運(yùn)輸距離在400~900 km 之間的配送中心及其對(duì)應(yīng)的哈大高速鐵路站點(diǎn)作為算例分析對(duì)象,進(jìn)行2 種運(yùn)輸模式的成本計(jì)算與對(duì)比分析。
由大連北—哈爾濱西的列車時(shí)刻表可知,該路線列車基本于6:00—24:00完成快件承運(yùn),發(fā)車間隔和頻率穩(wěn)定,且高速鐵路列車的車廂大件行李處、最后一排座椅后等剩余空間可用于存放高鐵快運(yùn)箱。按照平均大型行李存放處50%的擺滿率,每車次高速鐵路列車的車廂大件行李處可放置大約36 個(gè)高鐵快運(yùn)箱,最后一排座椅后可放置大約42 個(gè)高鐵快運(yùn)箱。結(jié)合不同上座率的哈大高速鐵路(15 個(gè)車次)以及當(dāng)前的現(xiàn)實(shí)運(yùn)力需求情況和發(fā)車時(shí)間要求,將下午和晚上發(fā)車的5 個(gè)車次的運(yùn)力進(jìn)行扣除后,不同上座率情況下的高鐵快運(yùn)運(yùn)力容量(10 個(gè)車次)如表3 所示。此時(shí)即使在100%的理想客運(yùn)上座率的情況下,一天內(nèi)哈大高速鐵路(10 個(gè)車次)也可承運(yùn)780 個(gè)高鐵快運(yùn)箱;而在上座率不達(dá)100%的情況下,貨運(yùn)運(yùn)力容量將進(jìn)一步增加。假設(shè)平均上座率為75%時(shí),其運(yùn)力容量為2 280 個(gè)高鐵快運(yùn)箱。上述分析說明了當(dāng)前哈大高速鐵路用于捎帶運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)力穩(wěn)定性。
表3 不同上座率情況下的高鐵快運(yùn)運(yùn)力容量(10個(gè)車次)Tab.3 High speed rail capacity under different occupancy rates(10 train numbers)
在現(xiàn)有高鐵快運(yùn)模式的基礎(chǔ)上,采用公鐵聯(lián)運(yùn)模式,在與快遞運(yùn)輸公司合作的基礎(chǔ)上,可滿足快遞標(biāo)準(zhǔn)箱的及時(shí)送取和承運(yùn),保證了快件運(yùn)輸時(shí)效。此外,該模式的推行將進(jìn)一步吸引市場(chǎng)資源,此時(shí)可將下午和晚上的剩余運(yùn)力投入使用以滿足增加的快運(yùn)需求量,從而保證利益最大化。
以高速鐵路捎帶下模式選擇的模型為基礎(chǔ),依照高鐵快運(yùn)目前投入使用的高鐵快運(yùn)箱尺寸,推斷出每個(gè)高鐵快運(yùn)箱大致可承運(yùn)20~44 個(gè)高附加值小件貨物,并結(jié)合次日達(dá)時(shí)效首重費(fèi)用(22元)以及次晨達(dá)與次日達(dá)的時(shí)效間隔7 h,將1個(gè)高鐵快運(yùn)箱的時(shí)間單位成本設(shè)置為100 元/h,并將純公路運(yùn)輸綜合成本中裝卸成本和行駛成本的權(quán)重系數(shù)α和時(shí)間成本的權(quán)重系數(shù)β分別設(shè)定為0.7 和0.3,從而計(jì)算出2 種運(yùn)輸組織模式的成本對(duì)比。除此之外,針對(duì)公鐵聯(lián)運(yùn)公路部分與純公路運(yùn)輸距離的比值以及公鐵聯(lián)運(yùn)與純公路運(yùn)輸距離的比值進(jìn)行計(jì)算,以大連北站為始發(fā)站,將哈大高速鐵路部分車站做終到站,對(duì)比2 種運(yùn)輸組織模式成本,得到哈大高速鐵路部分站點(diǎn)的2種運(yùn)輸模式成本對(duì)比分析如表4所示。
表4 哈大高速鐵路部分站點(diǎn)的2種運(yùn)輸模式成本對(duì)比分析Tab.4 Comparative analysis of the cost of two transportation modes of some stations of Harbin-Dalian High Speed Rail
其中,開原西站與昌圖西站公鐵聯(lián)運(yùn)的單位標(biāo)準(zhǔn)箱成本高于純公路運(yùn)輸?shù)膯挝粯?biāo)準(zhǔn)箱成本,因此建議采用純公路運(yùn)輸模式;其余站點(diǎn)均建議采用公鐵聯(lián)運(yùn)模式。為進(jìn)一步直觀展示并分析2 種運(yùn)輸模式?jīng)Q策的影響因素,對(duì)比各車站2 種運(yùn)輸模式的成本對(duì)比及其距離比值,公鐵聯(lián)運(yùn)公路部分與純公路運(yùn)輸距離的比值趨向如圖2 所示,公鐵聯(lián)運(yùn)與純公路運(yùn)輸距離的比值趨向如圖3所示。
圖2 公鐵聯(lián)運(yùn)公路部分與純公路運(yùn)輸距離的比值趨向Fig.2 Trend of the ratio of road transportation distance of road-rail intermodal transportation to road transportation distance
圖3 公鐵聯(lián)運(yùn)與純公路運(yùn)輸距離的比值趨向Fig.3 Trend of the ratio of road-rail intermodal transportation distance to road transportation distance
結(jié)合2種運(yùn)輸模式的成本對(duì)比和圖2、圖3,可分析得出:當(dāng)公鐵聯(lián)運(yùn)與純公路運(yùn)輸距離的比值小于110%或公鐵聯(lián)運(yùn)中公路部分與純公路運(yùn)輸距離的比值小于10%時(shí),公鐵聯(lián)運(yùn)的單位標(biāo)準(zhǔn)箱成本較低,建議采用公鐵聯(lián)運(yùn)模式進(jìn)行快件集疏運(yùn);當(dāng)公鐵聯(lián)運(yùn)與純公路運(yùn)輸距離的比值大于等于110%或公鐵聯(lián)運(yùn)中公路部分與純公路運(yùn)輸距離的比值大于等于10%時(shí),公鐵聯(lián)運(yùn)的單位標(biāo)準(zhǔn)箱成本高于公路運(yùn)輸?shù)膯挝粯?biāo)準(zhǔn)箱成本,此時(shí)純公路運(yùn)輸模式具有成本優(yōu)勢(shì)。
進(jìn)一步地,分析哈大高速鐵路部分車站的2種模式運(yùn)輸時(shí)間對(duì)比趨向如圖4所示。由圖4可知,公鐵聯(lián)運(yùn)的承運(yùn)時(shí)間均低于純公路運(yùn)輸?shù)某羞\(yùn)時(shí)間,但開原西站和昌圖西站的公鐵聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸時(shí)間比純公路運(yùn)輸時(shí)間減少的百分比明顯低于其余高速鐵路車站,即這2個(gè)站點(diǎn)的公鐵聯(lián)運(yùn)比照純公路運(yùn)輸節(jié)約的時(shí)間無顯著優(yōu)勢(shì)。
圖4 哈大高速鐵路部分車站的2種模式運(yùn)輸時(shí)間對(duì)比趨向Fig.4 Time comparison of two transportation modes of some stations of Harbin-Dalian High Speed Rail
貨車到高速鐵路車站的準(zhǔn)時(shí)性是公鐵聯(lián)運(yùn)成本和運(yùn)輸時(shí)效的基本保障,當(dāng)受到運(yùn)輸路況、天氣或其他因素影響時(shí),貨車的到站時(shí)間具有一定的不確定性,不能準(zhǔn)時(shí)抵達(dá)高速鐵路車站,則當(dāng)批快件將要轉(zhuǎn)由下一車次高速鐵路進(jìn)行運(yùn)輸。由此可見,貨車晚點(diǎn)會(huì)直接影響運(yùn)輸時(shí)效,間接增加公鐵聯(lián)運(yùn)的運(yùn)輸成本,應(yīng)根據(jù)貨車的不同晚點(diǎn)情況進(jìn)一步做出成本分析。以中國(guó)郵政速遞物流公司大連市分公司為貨車出發(fā)點(diǎn),以大連北站作為高鐵快運(yùn)始發(fā)站,以哈大高速鐵路主要車站作為2 種運(yùn)輸模式的終到站,根據(jù)12306 列車時(shí)刻表的數(shù)據(jù)計(jì)算出貨車晚點(diǎn)的平均等待時(shí)間,進(jìn)一步設(shè)定貨車晚點(diǎn)到站的懲罰系數(shù),并依據(jù)貨車晚點(diǎn)時(shí)間相對(duì)于平均等待時(shí)間的倍數(shù),分別計(jì)算單位標(biāo)準(zhǔn)箱的1倍、2倍、5倍晚點(diǎn)時(shí)間等待成本,貨車晚點(diǎn)時(shí)2 種運(yùn)輸模式的成本對(duì)比如表5所示。
表5 貨車晚點(diǎn)時(shí)2種運(yùn)輸模式的成本對(duì)比Tab.5 Cost comparison of two transportation modes when trucks are late