基于系统动力学的铁路货运产品设计方法研究

曹可 李林 张舵

摘  要：随着我国铁路货运改革的不断推进和铁路货运营销理念的丰富发展，铁路货运生产逐渐由生产型向服务型、物流化的作业方式转变。在市场化条件下，服务质量和运输效益成为衡量货运产品设计开发工作优劣的重要因素，因此，必须在进行货运产品设计时加以考虑。文章在对铁路货运产品结构影响因素分析的基础上，运用系统动力学的相关理论，建立了铁路货运产品设计流图，梳理了各影响因素之间的相互关系，通过对模型流图的分析提出了铁路货运产品的设计方法。

关键词：市场化;服务质量;运输效益;货运产品;系统动力学

中图分类号：F530    文献标识码：A

Abstract： With the development of rail freight marketing concept and China's freight reform， the mode of rail freight production gradually transform from production-oriented to service-oriented and logistics. Under the condition of marketization， the service quality and transport efficiency have become important factors to measure the level of product design and development work. Therefore， these factors should be considered when designing the freight production. On the basis of analysis for the factor of freight production structure， this paper establishes the freight production designing diagram and combed the relationship among those factors. Finally this paper proposes the designing method of rail freight production through the analysis of the designing diagram.

Key words： marketization; service-quality; transport-efficiency; freight-production; system-dynamics

0  引  言

由于长期受运输能力的限制，我国铁路货运产品结构一直以来相对比较简单。在目前的市场背景下，国内诸多专家学者对货运产品的设计开发问题提出了自己的研究思路。有些文献[1-5]以当前客货分线、整体路网逐步形成为背景，对铁路货运产品开发问题进行研究，并提出以客户需求为导向的铁路货运产品设计理论。有些文献[6-8]以当前物流产业快速发展为背景，探讨了在灵活快捷的物流产业冲击下应如何设计铁路货运产品以满足市场要求。还有些文献[9-12]在对货运市场进行SWOT分析的基础上，提出了铁路货运产品的设计策略与产品定位。

然而已有研究成果在对货运产品结构进行设计的时候，忽略了市场对于提高运输效益和服务质量的迫切要求。这也导致了设计出的货运产品无法在多样化运输需求的新形势下满足市场的要求。因此，本文摒弃了以往开放式的产品设计思路，综合考虑运输能力、运输需求、服务质量以及运输效益四个方面的因素对于货运产品结构的影响情况，建立货运产品结构设计的系统动力学模型流图，通过对模型流图结构的分析，得出货运产品结构的设计方法。

1  铁路货运产品体系

目前铁路货运产品根据其产品特性及运输时效性，可主要分为：高速铁路快运产品、普通货物列车货运产品、货运班列货运产品、特种货物定制产品及多式联运货运产品。

（1）高速铁路快运产品。高速铁路快运产品是铁路适应物流市场多元化运输需求，满足网络经济崛起带来的电商快递需求增长的积极尝试，依托现有高速铁路线路及动车资源，满足经济快递、同城快递服务需求，提供当日达、次晨达、次日达快递服务。目前我国高速铁路快运主要包括预留车厢运输、确认车运输、随车运输等运输形式，具有产品服务网络覆盖我国500多个城市，时效性媲美航空运输，安全性强于公路运输等特点。

（2）普通货物列车货运产品。普通货物列车货运产品是为满足铁路货运需求的传统货运产品，需要与公路运输、航空运输资源整合，主要提供三至四日达的标准快运或限时运输服务等。主要包括：满足大宗货物直达运输需求的直达货物列车及直通货物列车等;以及满足零散货运需求，开行区段貨物列车或摘挂货物列车等运输形式。普通货物列车货运产品大宗货物直达货运产品需要建立大客户关系，具备对运力资源要求较高的特点;而零散货运服务产品因其货源分散，具备时效性要求较弱等特点。

（3）货运班列货运产品。货运班列货运产品是满足高附加值货运，以开行铁路货运班列的运输方式满足“站到站”、“站到门”、“门到门”的物流需求。主要包括：使用专用货车的快速货物班列、客运化开行模式的五定班列、用于生鲜品运输的冷藏班列、集装箱班列及满足跨境电商物流服务的国际货运班列等运输形式。货运班列货运产品开行列车按客车要求编制列车运行图，优化路径，正点率高，具备高效、快捷、客车化等特点。

（4）特种货物定制产品。我国铁路特种货物主要包括：危险品货物、冷藏货物、超长超重货物、汽车、出口货物以及过境货物等，其运输要求必修严格遵守《铁路危险货物运输管理规则》的有关规定。特种货物定制产品是满足我国特殊货物物流需求，为客户（网络电商、快递企业、货运代理、生产制造企业等）量身定制的铁路高等级货运产品，需要根据货物不同的性能，采取不同的运输措施，目前主要包括：用于冷链运输服务的冷藏货物列车、超限货物列车及小汽车班列等运输形式。特种货物定制产品单独托运，重点看管，稳固包装，标志鲜明，全程做到监装监卸，具备定制化等特点。

（5）多式联运货运产品。多式联运货运产品是适应满足货运便捷高效稳定要求，从而实现最大化提高货运效率，整合铁路、航空、公路运输能力，实现多样化市场需求与多元化运输资源的无缝衔接。目前我国铁路依靠电子商务平台积极提供两端延伸货运服务，力争实现电子运单一站式全程服务。

五类货运产品的特点各不相同，具有不同的适用条件。在进行货运产品结构设计时，不能单纯以货物品类为依据对每类货运产品的开行数量进行判断，需要在决策时综合考虑多种影响因素，在合理分配运力资源的条件下充分满足运输需求。

2  铁路货运产品结构影响因素

进行铁路货运产品结构优化主要工作是分析货运产品结构与外部影响因素间的相互关系，实现产品体系内各类货运产品的数量优化及品质提升。铁路货运产品结构四个主要影响因素分别为：运输需求、运力资源、服务质量和运输效益。

（1）运输需求。目前，铁路货运市场大宗货物需求不断递增，同时网络电商快递需求加大，为适应物流市场发展，铁路货运产品需要发挥中长途运输优势，满足稳定大客户的重点运输需求，优化铁路大宗货物运输这类成熟的货运产品。同时，需要进一步开发适应快运需求变化的创新型货运产品。

（2）运力资源

①铁路路网能力。随着高速铁路路网发展、既有线路站场技术改造和综合交通枢纽建设推进，我国高速铁路骨干运输网基本形成，高铁路网能力提升，为高速铁路快运产品提供了更多可能性。同时，既有路网能力一定程度上也得到加强与释放，货运通道运输格局发生变化，货运产品的开行比例有所增加，尤其是货运班列货运产品增加，对货运产品结构有了一定程度的优化和改善。

②机车车辆能力。机车为列车动能来源，牵引力、速度等技术指标直接影响货物运输效率及能力。车辆为装载货物设备，其性能变化会严重影响货运产品结构。机车车辆设备效能提升不仅加大了特种货物定制产品开行数量，也会进一步完善货运产品结构。

（3）服务质量。服务质量是企业发展的核心竞争力，货主选择具体运输产品时需要综合考量经济、时效、便捷、安全、过程透明等因素。铁路需要不断优化货运产品结构，提升服务质量，促进铁路货运的竞争力与吸引力。开辟、稳定货运市场，设计延伸性较强的增值服务及多式联运产品，全面提升铁路货运产品的服务质量。

（4）运输效益。构建铁路运输效益评价体系包含货物发送量、货运收入、货主满意度、货运设备资源优化配置、服务国家战略社会影响、促进区域经济发展程度、减少道路拥堵及事故损失等指标，分别从经济效益和社会效益两大方面反映铁路运输效益。铁路作为企业需要经济效益保障，同时也要最大程度追求社会效益。铁路货运服务需要为企业大客户服务，确保运力运量，稳定企业生产，同时需要合理降低成本、增加收益。货运产品还需要考量服务国家战略及区域经济、绿色环保、减少道路拥堵及事故等社会效益。

运力资源、运输需求、服务质量和运输效益这四个方面的因素不仅相互影响，其内部也有着复杂的逻辑关系，处理起来十分复杂。因此，本文引入系统动力学的理论对货运产品结构的影响因素进行梳理。

3  系统动力学模型

系统动力学（System Dynamics， SD）是由Forrester[13]提出的一種以反馈控制理论为基础的系统分析方法，可对社会经济问题进行定性和定量的分析。从原理上看，系统动力学的模型模拟是一种结构——功能模拟，通过模拟外部因素变化对内部结构所产生的影响分析系统功能，主要用于研究信息反馈结构中各变量随时间演变的规律，在处理具有多重反馈的复杂时变系统问题时可以在计算机辅助下抓住结构变化的因和果，有效解决问题。由于铁路货运产品结构影响因素众多，反馈信息复杂，因此本文引用系统动力学理论对铁路货运产品结构设计进行模拟。由于各变量间的定量关系过于复杂，本文在构建系统动力学模型时仅展现出各变量之间的逻辑关系，借助Vensim软件的分析功能，提出货运产品结构的设计方法。

3.1  因果关系分析。因果关系分析旨在理解整个系统的结构机制，借助因果关系可以对系统进行定性的分析，也是为构建系统动力学模型打下坚实的基础。

某种铁路货运产品的开行数量与该种货运产品对应的运输需求、运力资源、货运产品体系的服务质量以及运输效益这四个影响因素息息相关。为了方便表述，本模型用路网能力和机车车辆运输能力这两个水平变量来表示运力资源水平，用经济效益和社会效益这两个水平变量来表示运输效益水平，各水平变量之间的相互关系如图1所示。在本模型中，认为某种货运产品的开行数量是由机车车辆运输能力、路网能力、该货运产品的运输需求及其经济效益所直接决定的，该货运产品开行数量的多少会带来不同的社会效益，而货运产品体系的服务质量将影响运输需求。

3.2  模型流图设计。通过对货运产品结构的影响因素进行分析，基于图1，运用系统动力学原理，将各影响因素之间的逻辑关系利用模型流图表示出来，如图2所示。

4  铁路货运产品设计方法

在货运产品结构设计系统动力学流图（图2）中，各影响因素间关系复杂，也正是由于这个原因，在以往对货运产品进行设计时考虑的因素往往比较片面。而借助Vensim软件，可对图2中各影响因素的关系进行梳理，进而对货运产品的设计提供理论依据。例如，当考虑货运产品开行数量时，利用Vensim软件分析出所有包含货运产品开行数量的反馈回路。

当设计货运产品时，可根据回路所涉及到的影响因素的变化趋势来判断需要增多还是减少该类货运产品。如当考虑“铁路所占市场份额”影响时，可在所有回路中找出包含“铁路所占市场份额”的反馈回路，如图3、图4所示。

可以发现，这两条反馈回路均为正反馈回路。也就是说，当铁路所占市场份额增长时，应提高该类货运产品的开行数量。同理，可以通过类似的循环回路分析针对提高服务质量、加强社会效益等目标进行设计。

5  结  论

铁路货运产品设计是一个非常复杂的问题，目前尚缺乏有效的设计方法。本文对众多影响因素进行了梳理，建立了铁路货运产品设计系统动力学模型流图，通过分析流图中的反馈回路对货运产品进行设计。本文所提出的基于系统动力学的货运产品设计方法直观有效，具有较好地推广性和实用性。但是，由于数据过于庞大，影响因素间关系过于复杂，此方法仍然不能实现对设计目标的定量求解，在接下来的工作中需要进一步完善。

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