考虑用户评价度的同城地铁配送末端路径优化

张洪浩

摘   要：同城配送用户对配送时效性要求较高。因此，首先提出建立将地下地铁运输与地面道路运输相结合的轴辐式配送模式，从而能够使得配送具有稳定、较高的时效。然后，刻画用户同城快递服务体验即评价度，建立最大化用户评价度的末端配送路径优化模型。选取上海市某物流公司进行实证研究，结果表明该模型能够满足大部分用户的配送时效要求。

关键词：同城配送；地铁网络；轴辐式网络；顾客评价度

中图分类号：D92    文献标志码：A    文章编号：1673-291X（2023）04-0043-05

引言

随着电子商务的迅速发展，消费者对于同城快递配送的需求越来越大。在同城配送中，配送时效性是影响用户快递服务体验的一个重要因素。但是，现有物流企业主要使用电动车或小型货车在城市道路上进行快递配送，往往因拥挤的城市道路交通以及较差的天气环境而极大地影响配送时效性。城市地铁具有运行周期稳定、准时快速的特点，因此，考虑使用地铁进行同城配送可以获得稳定的较好的配送时效[1]。

目前研究者大多从优化运输成本的角度进行同城配送路径优化研究。吴海东[2]建立了最小化运输成本、时间惩罚成本以及货物损坏成本的路径优化模型。李鑫玉等[3]考虑运输过程中发生的能耗成本、碳排放成本、惩罚成本等因素来构建仿真模型，显著提高了同城物流效率。唐佩佩等[4]针对电子商务下生鲜农产品同城配送过程中的问题，建立了考虑费用约束、时间约束和货损成本的路径优化模型。从顾客角度进行同城配送路径优化的研究逐渐增多。张力娅等[5]引入外卖顾客优先级概念，从顾客满意度和配送成本角度出发来优化外卖配送路径。马成颖等[6]量化了道路交通的拥堵情况，建立了考虑满意度、时间窗约束的路径优化模型，通过算例分析显示顾客满意度得到有效提高。汪勇等[7]建立了满意度时间窗约束下的路径优化模型，通过算例实证为社区团购配送路径优化提供了有效的参考。李美晨[8]将地铁网络纳入到同城配送中，以最大化顾客满意度为目标来进行路径优化，并结合上海地铁进行了实证分析。本文同样将地铁运输结合到同城配送中，提出了一种新型的地铁配送模式，并且更全面地对用户的快递服务体验进行刻画，据此来优化配送路径。

一、模型建立

（一）问题描述

本文首先提出了一种同城地铁配送系统，该配送系统基于轴辐式理论，将地下地铁运输与地上道路运输相结合形成同城快递配送网络[9]。另外，考虑刻画用户同城快递服务体验即评价度，对同城快递末端配送进行路径优化。

1.同城地铁配送系统

本文提出的同城地铁配送系统主要由配送网络和末端取送路径构成。其中，末端取送路径包括快递服务网点、用户两类节点，配送网络包括轴点、辐点以及快递服务网点三类节点。轴点和辐点为地铁网络中的地铁站点，起到集散和中转快件的作用。如图1所示，快递服务网点k1周围用户的快递运到快递服务网点k2周围用户处要经过末端取件、配送网络运输、末端送件三个过程。末端取件为：快递服务网点k1处的快递员到其周围用户完成取件任务后返回k1。配送网络运输为：（1）地面支线配送员将快递服务网点k1收取的快件通过道路运输到相应辐点s1；（2）地铁支线配送员将集拼到辐点s1的快件通过地铁运输到相应轴点h1；（3）地铁干线配送员根据干线发车时刻表将集拼到h1的快件中转至相应轴点h2；（4）地铁支线配送员将中转至h2的快件通过地铁配送到辐点s2；（5）地面支线配送员将送到s2的快件通过地面道路运输到快递服务网点k2。末端送件为：快递服务网点k2处的快递员到其周围用户进行派件。

2.用户评价度刻画

同城快递配送时效是影响用户快递服务体验感的一个重要因素。本文结合用户时间窗，提出一种刻画用户快递服务体验感即评价度的方式。评价度包括正向评价、负向评价，分别刻画了用户对快递服务的满意程度及不满意程度。快递员在用户期望的最佳时间段到达时，用户正向评价度为1；随着到达时间离最佳时间段越来越越远，用户的正向评价度会逐渐递减，然后负向评价度逐渐增加。用户评价度与快递员实际到达时刻的关系如图2所示。

（二）配送路径优化模型

在地面与地下相结合的同城配送网络基础上，本文以用户评价度最高为目标建立带时间窗的路径优化模型，为了保证模型的可行性和有效性，首先做出如下假设：

（1）地面支线、地铁支线以及地铁干线运输路径固定；

（2）所有用户的服务需求预先已知；

（3）地铁配送系统不会影响正常的地铁客运服务质量。

1.符号说明

2.考虑时间窗约束和同时取送货约束的路径优化模型

目标函数（1）表示最大化所有用戶的平均评价度。约束（2）—约束（6）表示末端取派路径的平衡约束。其中，约束（2）表示一个需求点只能被一辆车所服务；约束（3）表示车辆k到达j点后必为j点服务；约束（4）表示车辆k对用户i完成服务后从i点出发；约束（5）表示车辆从快递服务网点n出发进行服务，最终会返回出发的快递服务网点。约束（6）表示任一需求点的车辆只能从快递服务网点或者其快递服务网点覆盖范围内的其他需求点驶来；其中，约束（7）—约束（8）表示末端配送车辆的相关约束。约束（7）表示每个快递服务网点进行取派服务的车辆不能超过其拥有的车辆数；约束（8）表示一辆车从辐点出发，只完成一次取派的服务。其中，约束（9）—约束（12）表示相关的时间窗约束。约束（9）表示车辆k到达某一需求点的时刻表达式；约束（10）表示包裹的干线发车时间要晚于该取件包裹干线中转前到达轴点的时刻；约束（11）表示包裹从快递服务网点出发的派件时刻要晚于包裹经地铁干线中转后到达快递服务网点的时刻；约束（12）表示包裹到达派件需求点的时刻晚于到达取件需求点的时刻。约束（13）表示所有的取件包裹都会通过轴点进行中转。公式（14）表示用户评价度函数。约束（15）—约束（17）表示相关变量的0—1约束。约束（18）表示相关变量的数值约束。

二、实例研究

（一）数据获取

选取上海市某物流公司2022年某一工作日的同城快递数据进行实证分析，从而验证模型的有效性。选取案例中32个需求点，包括16个取件点和16个派件点。将编号1—16设为派件需求点，编号17—32设为取件需求点，并且它们彼此对应，如编号1派件点对应编号17取件点。根据公司现有的配送网络布局，32个需求点被2个快递服务网点所服务。快递服务网点分别被辐点地铁站上海马戏城和环城东路服务，辐点分别被轴点地铁站汉中路和上海南服务。本文将轴点间班车转运周期设为40分钟一班，首趟班车时间为9：40，16：20发行末列班车。将每个快递网点拥有的车辆数设为3，车辆来往居民点进行取送件时车速设为5 km/h。快递员早到时用户评价度系数α设为0.9，晚到时用户评价度系数β设为1.1。

（二）求解结果

本文采用遗传算法对模型进行求解。服务网点1和2的路径优化求解结果如图3所示，每个子图中显示了服务网点处的三条车辆路径。表1介绍了每个服务网点处的车辆路径信息，包括网点服务用户情况以及每条路径信息，从中可以看到两个服务网点的用户评价度都接近0.7，说明用户对该优化路径下的快递服务处于较为满意的状态。表2介绍了优化路径后每个用户的评价度情况，其中15个用户处于正向评价度最优状态，13个用户处于较优的正向评价度状态，1个用户评价度为0，只有3个用户处于较低的负向评价度状态。

（三）敏感性分析

本文建立的考虑评价度的路径优化模型中包含快递员早到和晚到的用户满意度系数α和β，参数值的变化会对客户评价度的变化产生影响，因此本文对评价度系数的敏感性进行分析，结果如表3所示。从表中可以看出，当快递员晚到的评价度系数β保持不变，降低α的取值，用户评价度均值会随之增加；当早到的评价度系数α保持不变，提高β的取值，用户评价度均值会随着β的增加而轻微降低。结果表明，用户对早到的评价度系数更敏感，当用户对于快件的到达时间越敏感时，平均用户评价度的变化也就越大。因此，快递公司应当关注满意度系数的变化趋势，根据满意度系数变化适当调整资源的投入。

结语

本文首先提出一种地下地铁运输与地上道路运输相结合的轴辐式同城配送模式，在该配送模式下，考虑刻画用户评价度，建立最大化用户评价度的末端配送路径优化模型。通过选取上海市某物流公司某一工作日的同城快递相关数据进行实证研究，并且对模型进行敏感性分析表明，该模型能够使得大多数用户的快递服务体验处于满意状态。敏感性分析表明，物流公司需关注用户对评价度系数的敏感程度以便及时调整资源的投入，使得用户的整体评价度较优。本文虽然考虑顾客评价度进行路径优化，但现实中物流运营成本、物流设施服务能力等也是影响配送服务的重要因素，未来可考虑对这些因素做进一步研究。

参考文献：

[1]   谷剑锋.郑州地铁参与同城快递的SWOT分析[J].交通节能与环保，2021，17（1）：56-58.

[2]   吴海东.面向同城快递的单一分拣中心选址及配送路径优化[J].物流工程与管理，2021，43（11）：59-62.

[3]   李鑫玉，张宏伟，李雨，陆强，田娟.基于遗传算法的同城快递路径优化模型[J].信息技术与信息化，2021，（10）：230-232.

[4]   唐佩佩，冯晓威，宫英丽.基于遗传算法的生鲜同城配送路径优化研究[J].上海管理科学，2018，40（5）：90-96.

[5]   张力娅，张锦，肖斌.考虑顾客优先级的多目标O2O外卖即时配送路径优化研究[J].工业工程与管理，2021，26（2）：196-204.

[6]   马成颖，牟海波.考虑路况、配送员与顾客满意度的冷链物流车辆配送路径优化方法[J].交通信息与安全，2022，40（5）：156-168.

[7]   汪勇，邱伟.考虑顾客满意度的社区团购配送路径优化[J].物流工程与管理，2021，43（6）：38-41.

[8]   李美晨.基于地铁网络的同城快递取派路径优化[D].上海：上海交通大学，2019.

[9]   Zhao L，Zhou J，Li H，et al. Optimizing the design of an intra-city metro logistics system based on a hub-and-spoke network model[J]. Tunnelling and Underground Space Technology，2021，116（10）.

End-route Optimization of Intra-city Metro Delivery Considering User Evaluation Degree

Zhang Honghao

（Business School， University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093， China）

Abstract： In intra-city delivery， users have high requirements for delivery timeliness. Firstly， we propose a hub-spoke delivery mode combining underground metro transportation and aboveground road transportation， which can make the delivery with stable and high time efficiency. Then， the end delivery path optimization model is established to maximize the user evaluation degree by portraying the user’s intra-city delivery service experience. A logistics company in Shanghai is selected for the empirical study， and the results show that the model can meet the delivery time efficiency requirements of most users.

Key words： intra-city delivery; metro network; hub-spoke network; user evaluation degree

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