基于快铁融合的上海铁路集装箱 快运站选址研究

李 哲，尹传忠，武中凯，裘是寅

（1.上海海事大学 交通运输学院，上海 201306；2.中国铁路哈尔滨局集团有限公司 经营开发部， 黑龙江 哈尔滨 150006；3.上海海事大学 物流工程学院，上海 201306）

0 引言

目前，公路运输快递量占我国快递总量的75%以上，企业物流成本高、能耗高及作业效率低是公路运输快递的突出问题[1]。2018 年，中共中央、国务院联合印发《交通强国建设纲要》，该文件明确提出“由各种交通方式相对独立发展向更加注重一体化融合发展转变，促进城际干线运输和城市末端配送有机衔接”的目标。在“公转铁”的背景下，发挥铁路安全、绿色、经济、快捷的优势，开发多元化运输产品，引导货物运输从公路转向 铁路。

快铁融合是指快递企业与铁路部门合作完成国内快递运输的联合运输方式，即：将全国范围内密集的干线铁路网与快递企业在城市中分布的庞大支线集货与配送网络融合，充分发挥铁路干线运输与快递企业在集货、配送过程中的优势，采用铁路集装箱快运班列形式完成快递干线运输，快递企业或第三方物流企业负责发送端和消费端的物流服务。目前，铁路快运班列是以铁路为设计对象，仅注重干线运输时效性及集货、分拨等流程的时效差，对客户的便利性欠考虑，没有很好地解决“最后一公里”的问题。快递物流集中于公路运输，虽然可以保证运输时效性，但运输过程产生大量的尾气，对环境造成严重的污染，不适用于中长途运输。快铁融合以开放、融合的理念，充分发挥铁路与快递的优势，实现铁路与快递的合作共赢，是降低我国物流成本，优化我国综合运输结构的有效 途径。

物流节点选址是实现快铁融合的关键环节，通过优化铁路集装箱快运站点选址，将集疏货节点分散到货源生成地和城市内的集货点附近的铁路货运站，既可以发挥铁路干线运输的优势，加速快铁融合发展，又可以充分利用快递企业网络配送优势，有效解决“最后一公里”的问题。目前，物流节点选址大多是从物流决策者角度出发，通过选址决策和选择配送路线，以最低的物流成本向顾客提供产品或服务。既有的研究成果大多侧重于选址模型及求解算法等方面，双层规划模型、神经网络模型、成本费用模型、多目标规划选址模型及基于图论采用计算机模拟及启发式算法求解是物流节点选址的常用方法[2-9]，尹传忠[10]建立不确定需求的铁路行包基地及配送点选址问题的概率模型；纪寿文等[11]建立包括配送费用、铁路作业费用、中转费用的基于总费用最小的“备选点—货源地”的双层规划模型；吴艳华等[12]以最小救援基地总成本和最短救援响应时间为双目标函数，以最大服务距离为约束条件，建立铁路救援基地多目标层级规划选址模型；丁小东[13]提出基于“点对点”直达和“轴辐式”转运的高铁快运网络布局和流量分配方案。

铁路快运站的选址与铁路运输服务对象的满意度息息相关，如果铁路快运站选址距铁路运输服务对象过远或者在铁路快运服务需求集中的地区的铁路快运站数量不足，顾客对铁路快运服务的满意度将会降低，不利于快铁融合发展。因此，从中国铁路上海局集团有限公司和快递企业合作角度出发，基于既有和计划建设的铁路货运站，提出保证快递企业与铁路集装箱快运站点合理衔接的策略，进而实现货流集散成本最小和快递企业满意度最大的目标。

1 基于快铁融合的铁路集装箱快运站选址分析

铁路集装箱快运站选址在考虑常规环境下选址影响因素的基础上，还应考虑快递运输环境下的选址影响因素。发送端和消费端的配送效率是铁路集装箱快运站选址的关键因素之一，周边的交通条件和快递企业配送中心至铁路集装箱快运站的运输距离则是运输效率的关键。此外，铁路集装箱快运站的选址与所在地的政策和法规因素相关。在选址时，确定合适的铁路集装箱快运站及固定服务的快递网点的布局及数量，划定货源的吸引范围，能够降低物流成本，有效发挥物流网络节点的整体 功能。

1.1 选址问题分析

铁路集装箱快运站选址问题的本质是物流设施选址问题，在快铁融合的条件下，铁路集装箱快运站是末端运输与干线运输的衔接点，以配送时间、运输成本及综合考虑快递企业两端集货、铁路干线运输的全局运输过程为因素，构建铁路集装箱快运站选址模型进行铁路集装箱快运站选址，以解决铁路“最后一公里”运输服务不足的问题。基本思路为：从某区域的既有和计划建设的铁路货运站中选择数个备选点，估算出备选点的扩建或新建费用，根据预先给定的铁路集装箱快运站的服务半径，运用聚类分析法找出若干快递企业配送中心，在满足运输距离的条件下，以各快递企业配送中心到备选铁路集装箱快运站运输成本最少，时间满意度最高为目标，确定铁路集装箱快运站选址方案。

快递企业时间满意度函数是快递企业的时间满意度(因变量)与铁路集装箱快运站响应快递企业需求时间(自变量)的关系。由于快递企业运输消耗时间与时间满意度成负相关，即快递企业运输消耗时间越长时间满意度越低，因而选用线性时间满意度函数作为铁路集装箱快运站选址中快递企业时间满意度函数。快递企业时间满意度函数为

式中：tij为铁路集装箱快运站i到快递企业配送中心j的实际时间；λij(tij)为快递企业配送中心j对铁路集装箱快运站i的时间满意度函数；[0，Zj]为快递企业配送中心j所能容忍的最大服务时间范围；[0，Tj]为快递企业配送中心j所期望的服务时间范围。快递企业时间满意度函数如图1 所示。

图1 快递企业时间满意度函数Fig.1 Time satisfaction function of express company

1.2 模型构建

假设不同地区快递企业配送中心所期望的服务时间范围、最大容忍时间范围均已知，任意铁路集装箱快运站均可满足一定范围内快递企业配送中心

的需求，1 个快递企业配送中心的货物只能送达1 个铁路集装箱快运站，但1 个铁路集装箱快运站可以接收多个快递企业配送中心的货物。在不考虑环境因素对快递企业配送中心送货至铁路集装箱快运站的延误时间的基础上，基于以上假设，构建基于时间满意度的铁路集装箱快运站选址模型为

式中：cij为备选铁路集装箱快运站i到快递企业配送中心j单位运输成本；i∈I，j∈J，其中I为备选铁路集装箱快运站的集合，J为快递企业配送中心的集合；dij为备选铁路集装箱快运站i到快递企业配送中心j的运输距离；P为被选中的铁路集装箱快运站的最大数量；Ri为铁路集装箱快运站i的最大货源吸引范围；qj为快递企业配送中心j的运输量；Wi为铁路集装箱快运站i的固定成本；xi为0-1变量，表示备选铁路集装箱快运站i是否被选中，当xi为1 时，说明备选铁路集装箱快运站i被选中，反之则说明备选铁路集装箱快运站i未被选中；yij为0-1 变量，表示铁路集装箱快运站i是否为快递企业配送中心j服务，当yij为1 时，说明铁路集装箱快运站i为快递企业配送中心j服务，反之则说明铁路集装箱快运站i不为快递企业配送中心j服务。

基于时间满意度的铁路集装箱快运站选址模型的各公式意义如下。公式 ⑵ 表示铁路集装箱快运站选址的总成本最小，包括固定成本和运输成本，固定成本为快运站扩建或新建投资估算资金，运输成本为运价、运输距离和货运量的乘积；公式 ⑶表示快递企业时间满意度最大；公式 ⑷ 表示1 个快递企业配送中心仅由1 个铁路集装箱快运站提供服务；公式 ⑸ 是对被选中的铁路集装箱快运站的数量限制；公式 ⑹ 表示只有被选中的铁路集装箱快运站才能为快递企业配送中心提供服务；公式 ⑺是对铁路集装箱快运站的运距进行限制，不能超过其最大服务范围。

2 实证分析

近年来，随着电子商务的快速发展，上海市快递量迅猛增长，而上海市铁路货运处于低迷的状态，铁路运输优势未能充分发挥。此外，由于物料成本和用工成本的上涨对快递企业的盈利造成冲击，以全球邮政特快专递(EMS)为主体的铁路快递已经远远不能满足现有市场需求。为充分发挥铁路运输与城市快递的优势，加速快铁融合进程，以上海区域内的铁路货运站进行实证分析，对快铁融合的对策进行探讨。

2.1 节点选取

基于上海市区域内的铁路货运站现状，选取铁路集装箱快运站备选点，备选点的选择首先考虑具备开行直达班列条件的车站，备选铁路集装箱快运站如表1 所示。以上海市、江苏省、浙江省现存的快递企业营业网点，结合2018 年中国邮政快递业务量前50 位城市快递量数据，通过聚类分析方法找出具有代表性的快递企业配送中心作为快递企业运输需求点，其中外高桥港区和洋山港区均隶属于浦东新区，为增强研究的合理性，体现外高桥港区和洋山港区对选址的影响，将浦东新区需求点划为浦东新区1 (包含外高桥港区)和浦东新区 2 (包含洋山港区)。快递企业配送中心如表2 所示。

表1 备选铁路集装箱快运站Tab.1 Alternative railway container express station

2.2 铁路快递量预测分析

表2 快递企业配送中心Tab.2 Express enterprise distribution center

表3 2023 年快递企业配送中心的铁路快递量预测 万件Tab.3 Forecast of railway express delivery volume in the express enterprise distribution center in 2023

快递企业配送中心的快递量是逐年变化的，集装箱快运站选址应符合长期的快递量增长需求，因而快递企业配送中心至铁路集装箱快运站快递量需要根据现有快递量进行分析及预测。首先，可以通过国家邮政局及各省(市、自治区)邮政管理局得到各地历年异地快递业务量。其次，根据Logit模型计算由铁路运输完成的快递分担率，得到将来铁路可能分担的快递量。最后，根据各个城市的铁路快递业务总量，采用一元线性回归法预测2023 年铁路运输快递量。2023 年快递企业配送中心的铁路快递量预测如表3 所示，各铁路集装箱快运站的固定成本如表4 所示，快递企业配送中心最大服务时间范围和期望服务时间范围如表5 所示。

快递企业配送中心j到备选铁路集装箱快运站i的运输距离已知，快递企业配送中心j到备选铁路集装箱快运站i到单位运输成本cij取0.2 元/件；铁路集装箱快运站的最大数量P取值为2，并以铁路集装箱快运站i的最大货源吸引范围Ri分别取100 km，150 km，200 km；tij取值为dij与运输速度60 km/h 的比值。

表4 各铁路集装箱快运站的固定成本 万元Tab.4 Fixed cost of railway container express station

表5 最大服务时间范围和期望服务时间范围 h Tab.5 Maximum service time range and expected service time range

2.3 计算结果分析

模型构建完毕后，将相关数据代入模型中，用MATLAB 编制程序，采用深度搜索方法求解。计算结果表明，当服务半径为100 km 时，没有车站被选为上海地区的铁路集装箱快运站，当服务半径为150 km 及200 km 时，北郊站和松江站均被选为上海地区铁路集装箱快运站，且松江站为主要办理站，北郊站为辅助办理站。假设方案1 的服务半径为150 km，方案2 的服务半径为200 km，可以分别得出北郊站和松江站的快递量，快递量计算结果如表6 所示，集装箱快运站对应的服务区域如表7 所示。

表6 快递量计算结果Tab.6 Calculation results of delivery volume

计算结果表明，在考虑运输成本及客户满意度的前提下，服务半径对铁路集装箱快运站选址影响较大。根据上海目前的实际情况，当服务半径在150～200km 时，集装箱快运站应设在北郊站、松江站2 个车站为宜。待外高桥集装箱中心站建成后，可增设外高桥集装箱中心站作为铁路集装箱快运站。根据货流情况，在外高桥集装箱中心站建成前后，应做好快运站点间的合理分工，保证快运企业对铁路的时效性需求。同时，当集装箱快运站服务半径在200km 以上时，可以考虑采用铁路运输进行货流集散，将铁路引入物流园区、物流中心及配送中心，进一步提升铁路运输服务水平。

表7 集装箱快运站对应的服务区域Tab.7 Service area corresponding to container express station

铁路集装箱快运站点应按照去向及货运量进行合理分工，开行点对点直达班列。目前上海市范围内连接的铁路通道主要包括京沪通道(北京—上海)、沪汉蓉通道(上海—成都)、沪昆通道(上海—昆明)等。在外高桥站铁路集装箱中心站建成之前，北郊站可以考虑开沪宁通道(南京)方向的直达快运班列，松江站考虑开行沪汉蓉通道、沪昆通道(昆明)方向的直达快运班列，待外高桥集装箱快运站建成后，可以考虑开行沿海通道(广州)、沪昆通道(昆明)等方向的直达快运班列。在实际运行过程中，根据各快运站的运输条件，平衡快运站之间的能力，可按照以北郊站和外高桥站为主，松江站为辅的原则，调整班列开行频次。

2.4 快铁融合对策

铁路集装箱快运站与快递企业合理衔接是加速快铁融合的重要环节之一，应做到“软硬兼施”。铁路集装箱快运站和快递企业可以从优化集装箱快运站内配送中心布局、推进铁路与第三方物流企业的融合、优化安检流程、有效协调运能与运量、设计合理的应急方案等角度入手，最大程度地融合铁路集装箱快运和快递的优势，从而保证铁路集装箱快运与快递乃至第三方物流的融合发展[14]。

（1）优化集装箱快运站内配送中心布局。为配合铁路货运物流化改革，铁路集装箱快运站站对货场进行了适应物流运作的改造，在此基础上，铁路集装箱快运站可以按照配送中心布局规划的方法，改造现有的铁路物流基地、物流园区或物流仓储设施等，优化设计配送中心各功能区布局，注重中转换装区设计，实现快递物流有效衔接，满足不同物流企业拼箱货物快速集拼需求，提高物流运作 效率。

（2）推进铁路与第三方物流企业的融合。为保证铁路集装箱快运的可持续发展，铁路集装箱快运站在功能区布局时除考虑与快递企业进行合理衔接外，还应保证与第三方物流企业合理衔接，各功能区要留有相应的可扩展空间，避免重复建设，以适应将来大运量及运量波动时的物流作业的空间 需求。

（3）优化安检流程。为避免由于重复安检而降低物流的时效性，铁路集装箱快运站可以将安检部门迁移到铁路快运站内配送中心，安检工作由铁路部门派专人负责，后续运输过程不再进行安检工作。此外，铁路集装箱快运站还应建立一套适应快铁融合运输的安全管理制度，从集货、安检、分拣、装车、运输、派送、卸货等各个环节全面制定作业标准和安全把控制度，明确各相关部门责任，强化部门联动，确保快运全过程可控。

（4）有效协调运能与运量。在充分了解铁路干线运能及技术条件的基础上，选择运量大、需求旺盛的线路进行集装箱快运班列开行试点，在不断总结经验的基础之上拓展开行范围，最终延伸到白货集装箱运输领域，同第三方物流公司进行深度融合发展。上海地区可以首先考虑开行上海—北京、上海—广州、上海—成都的集装箱快运班列，根据货流情况，调整各集装箱快运站之间的分工，保证快运班列有序开行。

（5）设计合理的应急方案。为保证铁路集装箱快运站在运量波动及突发事故等特殊条件下的正常运转，通过设计适应运量波动的铁路运输应急方案，避免货物积压造成客户满意度降低，保证快递产品的运输的时效性。同时，针对不可抗力及铁路安全事故等非正常因素，铁路集装箱快运站应制订专门的应急预案，避免一停了之的情况发生，保证快铁融合发展的可持续性。

3 结束语

快铁融合是降低我国社会物流成本，促进铁路货运产品升级，提升铁路货运市场竞争力，实现货流“公转铁”、促进我国综合交通运输体系实现安全、快捷、高效、绿色、经济目标的有效途径。构建铁路集装箱快运站选址模型，以既有和计划建设的铁路车站为备选点，充分考虑快递企业对时间满意度要求和运输成本，完成科学选址，依据实际情况制订运输方案，为快铁融合发展提供理论基础，加速推进铁路与快递企业、第三方物流企业的融合发展。在此基础上，提出相应的对策用于发挥科学选址的优势，但如何实现集装箱快运站合理分工、优化列车开行方案、制订快递与白货货流相互协调应急方案等具体细节问题尚有待于进一步研究。