区域综合货物运输通道规模研究

秦孝敏

(西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031)

区域综合货物运输通道规模研究

秦孝敏

(西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031)

在分析已有运输通道研究文献的基础上对货物运输通道的合理规模进行研究，分为通道规模计算，通道中运输方式选择及合理通道规模模型的建立3部分，得出的货物运输通道规模能满足预测规划年的货流需求并留有一定的后备系数，对区域综合运输通道的建设规模研究有一定的价值。

货物运输；合理通道规模；交通方式选择；Logit模型

0 引言

国内外学者对运输通道进行了广泛的研究,其中包括通道能力的适应性分析[1]、综合运输通道的方式的分析与选择[2-5]、路径分析[6]、通道的吸引范围[7-9]及结构优化[10-11]等，关于通道规模的研究文章较少。其中姜广君 等[12]用年固定资产投资指标衡量通道内各交通方式规模，并提出了对我国己建的煤炭运输通道建设规模的定量评价方法，即引入建设规模信息熵、均衡度和优势度指标,衡量煤炭运输通道建设规模状态及合理性。

在以上对运输通道的研究文献中，多是从客运角度出发，例如综合运输通道方式的选择，是以乘客的出行特征为分析基础，而对货物运输对象基本没有考虑[13]。然而，在实际的运输情况中，货物运输在区域通道内的实体运输中占了主要部分，且货物运输较旅客运输要求的计划性更强，例如粮食、煤炭、石油等的运输，因此对货物运输通道进行规划研究意义非常重大。

基于货流预测结果研究规划设计阶段应预留的合理的货物运输通道规模，首先对货物运输通道内各运输方式单独的建设规模进行研究，再在对货主对运输通道的选择分析的基础上，建立满足需求的合理运输通道建设规模的模型，其中各运输通道的规模用各等级线路条数表示。

1 运输通道规模的计算

综合运输通道(Integrated Transportation Corridor) 也称综合运输走廊，是指在一定区域内，连接主要交通流发源地，有共同流向，可以有几种运输方式(航空、铁路、公路、水运等)，线路可供选择的宽阔长条地[14]。本文主要研究区域综合运输通道，其中货物运输主要包含运输方式：铁路、公路和水运。

1.1 通道中铁路输送能力的计算

在《铁路区间通过能力计算办法》中,对铁路区间的货物输送能力有对应的计算公式。单条铁路区间换算货物输送能力计算公式如下

(1)

式中,T1为区间的换算货物输送能力(万t/a)；N1为重车方向货物列车通过能力(列)；K为月间货物列车行车量波动系数(取1.1)；f为货物列车能力利用系数(单线取0.85，双线取0.9)；Q1为运行图规定的货物列车牵引质量(t)；Ψ1为货物列车载重系数；T′为货物列车满轴系数(取0.9 )。

设建设的铁路线数为n1，各条线路的N1可能不同，铁路总货物输送能力H1公式如下

(2)

1.2 通道中公路输送能力的计算

根据交通部发布的《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)，可以得到公路的各技术等级适应的交通量(pcu/d):高速公路>25 000,一级公路15 000～55 000,二级公路5 000～15 000,三级公路2 000～6 000,四级公路,双车道<2 000,单车道<400。

根据各车型(现状小汽车、大巴和货车等)占道路车辆的比例，可以预测出将来其道路车辆构成。结合各等级公路适应的交通量可以估出各等级公路通行各类型车辆的能力，公路的货运通行能力就可以根据各类车型平均载货量估算出。

(3)

(4)

1.3 通道中水运能力的计算

水运的航段输送能力，由控制航段决定。采用闸坝段作为控制航段计算水运的区段运输能力。根据《船闸设计规范》，年过闸货运量可以按下式计算

(5)

式中,T为水运货物输送量(万t/a)；n为日平均过闸次数，它由船闸日工作小时t′和船舶过闸时间T0决定，即n=t′/T0;n0为昼夜内非货船过闸次数；N3为年通航天数；G为每次过闸平均吨位；α为船舶装载吨位利用系数；β为运输不均衡系数。

设水运航段数量为n3则水运的货物输送能力H3公式如下

(6)

2 通道中运输方式的选择

2.1 运输方式选择的影响因素

通道内往往由平行的多种运输方式存在,或某种运输方式的多条线路互相补充,共同满足货主的运输需求,因此,通道内各运输方式间存在竞争与合作关系.在分析影响因素的基础上,对通道中运输方式的选择进行研究,寻求货流在各运输方式上的分配规律,对通道合理规模的建设有重大意义。本文综合考虑需求者与管理者角度对运输方式的选择进行研究。区域综合运输通道运输方式的选择的影响因素见图1。

图1 通道运输方式选择的影响因素

货物运输的需求者(即货物托运人),往往会根据运输货物的价值、数量、形态、运输距离等属性，选择相应的货物运输方式。

对大宗笨重低值货物，托运人往往会首先考虑选择单位运价较低的运输方式，即水运与铁路运输；对高附加值货物的运输，托运人往往会首先考虑安全性、可靠性、速度及准时性等因素，对运价无过高要求；对中等价值货物的运输，托运人往往会综合考虑以上的价格与质量因素，选择效益最大的方式。因此，需求者对货物运输方式选择所考虑的因素有二方面：①经济性因素，即运输费用；②质量因素，包括运输快速性、准时性、安全性、可靠性、方便性等。

(1)经济性[5]。经济性指标可以用运价来衡量，运价越高,对旅客来说越不经济,经济性公式如下

(7)

式中,Fi为第 种运输方式的经济性；Ri为第 种运输方式的运价。

根据《发改价格[2012]1358号》知，铁路货运费用=基价1+基价2×运价千米，平均每吨千米11.51分钱；公路运输根据货物等级及运距长短，按照“公路货物运率表”计算运输费用，可分为吨千米计费、吨计费和包车计费3种；水运运费为：计费质量×适用的运价率。

(2)快速性。快速性指标可以用“门到门”的运输耗时来衡量，包括途中运输时间、城市内运输时间和两端的货物装卸及等待时间两部分，耗时越长,快速性指标越小,公式如下

(8)

式中,ti为第i种运输方式的快速性；li′为第i种运输方式的货物生产地与装车地间距离；li″为第i种运输方式的货物卸车地与目的地间距离；vi′，vi″分别为第i种运输方式装车地和卸车地市内的货物运输速度；vi为第i种运输方式的途中货物运输速度；wi′,wi″分别为第i种运输方式装车地和卸车地的装卸及等待时间。

铁路运输总时间主要包括：途中运输时间、编组时间(包括等待时间)、装卸时间和接运时间等。除途中运输时间外，装卸时间、其他交通方式接运时间与编组时间相比可以忽略不计[15]。由于汽车可以实现“门到门”直达运输，因此公路运输总时间主要包括：装卸时间和途中运输时间。

(3)准时性。准时性指标可以用运输方式的准点率来衡量，包括出发准点率和运行准点率[16]，公式如下

(9)

式中,Oi为第 种运输方式的准点率；Oi′为出发准点率，指在一个周期内，第i种运输方式准点出发的班数与总出发班数之比；Oi″为运行准点率，指在一个周期内，第i种运输方式准点到达的班数与总到达班数之比。

一般来说，运输速度快且中途经过的装卸中转环节较少的运输方式运输准时性相对较高[17]。根据中国统计年鉴2012知，货物列车出发正点率为95.7%，货物列车运行正点率为95.3%，则铁路货物运输准点率为95.5%。

(4)安全性。安全性指标针对货物运输而言，可以用货损率来表示，公式如下

(10)

式中,Si为第i种运输方式的安全性；Di为第i种运输方式的货损率，即发生丢失、货损、变质等现象的概率。

(5)方便性。方便性指标包括乘车阶段和非乘车阶段方便性的体现,本文主要考虑乘车阶段的方便性,用运输频率来反映, 即单位时间内完成的发车次数,是发车时间间隔的倒数[15]。公式如下

(11)

式中,Ci为第i种运输方式的方便性；Bi为第i种运输方式平均发车时间间隔。

2.2 运输方式选择的Logit模型

(1)模型介绍。通道内运输方式的选择的Logit模型表示如下

(12)

式中，Pi为选择第i中运输方式的概率;Ui为第i种运输方式的广义费用值，公式如下

(13)

式中，θi(i=1,2,…,8)分别为各指标的权重。

(2)参数标定。利用极大似然法原理:假设有N批次货物，每批次货物运输方式的选择均相互独立，N批货物选择m种运输方式的批数分别为N1,N2,…,Nm,联合概率可用式(14)表示

(14)

式中,Ni为选择运输方式i的批数；Pi为选择运输方式i的概率。

对上式两端取对数，并化简可得

(15)

对Λ*求θ的偏导，并令导数等于0，通过求解方程，即可却确定权重系数θ1～θ8。

3 运输通道合理规模的求解

运输通道合理规模的求解是基于满足预测客流量需求的基础上，又因为通道的运输规模的规划建设要有一定的前瞻性，因此，合理的货物运输通道的建设规模模型如下

(16)

式中,γ为能力预备系数；S为需要满足的货流水平(万t/a)。也即

(17)

根据式(17)可以推算出满足货运需求的铁路线条数、各等级公路数量及水运航段数，可以为区域综合货物运输通道的规划建设提供指导性意见。根据客流的需求量，用同样的方式也可以计算出旅客运输通道的规模，加总就可以得出区域综合运输通道的总规模。

4 实例分析

由于实际数据获取的困难,本文采取的实例均为假设,仅说明方法的可操作性与可行性。

(1)假设某通道双线铁路重车方向货物列车通过能力N1为20列,运行图规定的货物列车牵引重量Q1为4 000 t,货物列车载重系数Ψ1为0.85,则该铁路区间换算货物输送能力为T1=1 820.77 万t/a。

(2)各等级公路预测的各类载货汽车比例及相关参数如表1。

表1 各等级公路预测的各类载货汽车比例汽车类型标记荷载/t载重利用系数/%高速公路/%一级公路/%二级公路/%三级公路/%四级公路/%重型载货汽车8753528301629大型载货汽车4752036352834中型载货汽车3752515212418小型载货汽车2752021143219

因此,各等级公路的输送能力为：高速公路5 201.25万t/a;一级公路3 736.69万t/a;二级公路1 289.36万t/a;三级公路411.72万t/a;四级公路125.93万t/a。

(3)由设计规范查得:I, II, III, IV, V, VI, VII级船闸的设计最大船舶吨级值分别为3 000, 2 000,1 000, 500, 300, 100, 50 t。令船舶装载吨位利用系数为70%,日平均过闸次数为6次,其中非货船过闸次数为4次,年通航天数为200 d,运输不均衡系数为0.7,则各水运船闸级别的货物输送能力为:I级船闸120万t/a;II级船闸80万t/a;III级船闸40万t/a;IV级船闸20万t/a;V级船闸12万t/a;VI级船闸4万t/a;VII级船闸2万t/a。

(4)运输方式选择中各影响因素值可根据与所规划通道类似的其他已建通道来确定。本文采取中国工程院完成的《构建综合交通运输体系的研究》专题报告二《规划的思路与方法》中关于各种交通方式技术经济特征分析的结论来确定各影响因素值,有一定的代表性,如表2所示。按照极大似然法原理,得出参数标定结果为[0.29 0.12 0.2 0.28 0.11]。则该通道运输方式选择的比例分别为:公路58.3%,铁路32.0%,水运9.7%。通道设计年货运量达1 540万t,能力后备系数为0.3,则通道内公路应满足的货运需求为1 167.2万t,铁路应满足640.6万t,水运应满足194.2万t,则可知：公路方面,该通道应至少修建一条高速公路或者一级公路或者二级公路等;铁路方面,该通道修建一条普通双线铁路即可满足需求;水运方面,该通道应至少包含2个I级船闸等，不仅限于上面几种。

表2 运输方式选择的影响因素值标定因素铁路公路水运经济321快速321准时231安全321方便321

5 结束语

在大量研究已有运输通道规模文献的基础上，建立了区域综合货物运输通道规模的数学模型，以量化具体的通道规模，为区域综合货物运输通道的规划建设提供一定的指导性性价值，避免建设的盲目性。

(1)综合考虑需求者与管理者角度，确定影响通道中运输方式选择的因素，并用Logit模型对各影响因素进行标定。

(2)分别建立铁路、公路、水运交通方式的能力计算公式，再根据以上所确定的各运输方式权重及该区域运输通道所需满足的货流水平，并满足一定的能力预留的基础上，建立需求与供给的平衡方程，以推算出适合的各运输方式规模。

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(责任编辑 刘宪福)

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 硕士研究生

U116.1

A

2095-0373(2014)03-0096-04