（交通运输规划与管理专业论文）铁路行包专列开行方案的研究.pdf

中文摘要 行包专列是铁路快速货物运输的一种新的组织形式，在固定的发到站间以固 定的发到时间、运行径路组织的整列装载行包的专门化列车，是铁路为适应市场 需求，扩大市场占有份额，按铁路旅客列车运输方式组织的铁路行包运输新产品。 行包专列实行“客运化”的组织管理模式，列车的开行方案是列车运营组织 的基础工作，研究铁路行包专列开行方案的编制与优化方法，对开展行包专列市 场营销、提高运输效益、扩大市场份额具有重要的现实意义。 针对行包专列的特点，本文首先研究行包运输区域划分的问题，提出通过聚 类分析实现区域划分后，再通过o d 预测来研究区域之间的交流量，以此来研究 确定行包专列的开行方案。然后，本文对现有o d 预测方法进行了比选分析，认 为在缺乏完整的o d 数据时应采用重力模型法。同时本文考虑了多种因素对行包 运量分布的影响，提出在重力模型的标定过程中采用综合阻抗对模型进行一定改 进，并结合具体实例，说明了如何在缺乏完整的o d 数据时通过缩小样本数据、 采用综合阻抗进行模型标定后再反过来进行o d 预测。 最后，为体现行包专列作为铁路快速货物运输的特点，本文从行包专列的组 织特点出发，分析了行包专列开行方案的相关影响因素，借鉴已有的旅客列车开 行方案优化模型的优点和经验，研究了行包专列开行方案的编制方法，建立了基 于一定假设条件下的行包专列开行方案优化模型，给出了较优解的求解方法，并 以2 0 0 4 年度六个行包运输区域的行包o d 量数据为例进行了验证，结果表明该方 法是可行的。 关键词：行包专列；开行方案；区域划分；o d 预测 分类号：u 2 9 2 9 2 8 ：u 2 9 4 1 3 韭塞窑逼太堂亟堂僮i 佥塞旦s 至b i a b s t r a c t r a i l w a yl u g g a g ea n dp a r c e le x p r e s ss p e c i a lt r a i n ，w h i c hh a sf i x e ds t a t i o n 、f i x e d t i m e 、f i x e dl i n e ，a n da i m sf o rm e e t i n gt h en e e do f t h em a r k e tt oe x p a n dt h es h a r eo f i t i t i san e wh n do f r a i l w a yc a r g oe x p r e sa n di so r g a n i z e da sp a s s e n g e rt r a i n t h eo p e r a t i o ns c h e m ei sa nf o u n d a t i o nw o r ko ft h er a i l w a yo p e r a t i o n , a n di ti s m u c hm e a n i n g f u lt os t u d ya n dd r a wo u tt h eo p e r a t i o ns c h e m eo fr a i l w a yl u g g a g ea n d p a r c e le x p r e s ss p e c i a lt r a i nf o rm a r k e t i n ga n de x p a n d i n gt h es h a r eo f t h em a r k e t c o n s i d e r i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so f r a i l w a yl u g g a g ea n dp a r c e le x p r e s ss p e c i a lt r a i n ， t h ep a p e rf i r m l yb r i n g sf o r w a r dr e g i o nd i v i s i o n , w h i c hd i v i d e st h ew h o l et r a n s p o r t a t i o n r e g i o no fr a i l w a yl u g g a g ea n dp a r c e li n t os o m es m a l lr e g i o n sb yc l u s t e ra n a l y s i sa n d t h e nc a r r y so u tt h eo df o r e c a s tf o rw o r k i n go u tt h eo p e r a t i o ns c h e m eo fi t t h e n , t h e p a p e rh a sa l s oc a r r i e do u tc o n t r a s t i v ea n a l y s i s0 na v a i l a b l eo d f o r e c a s tm e t h o d s ，a n d d e e m st h a tg r a v i t ym o d e ls h o u l db ea d o p tw h e nb e i n gs h o r to ft h ee n t i r eo dd a t a m e a n w h i l e ，d u r i n gt h ec o u r s eo fc a l i b r a t e i n gg r a v i t ym o d e l ，t h ep a p e rb r i n g sf o r w a r d t h a tg r a v i t ym o d e ls h o u l db ea m e n d e db yu s i n ga ni n t e g r a t e c lc o s to nt h eb a s eo f c o n s i d e r i n gt h a tt h ev a r i o u sf a c t o r sa r er e s p o n s i b l ef o ro dd a t ac h a n g e s ，a n dt h e ng i v e s a ne x a m p l et os h o wt h et h o u g h t s f i n a l l y , t ob ee m b o d yt h ec h a r a c t e r i s t i c so fr a i l w a yl u g g a g ea n dp a r c e le x p r e s s s p e c i a it r a i na sr a i l w a yc a r g oe x p r e s s ，b a s i n go ni t so p e r a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s ，t h ep a p e r a n a l y z e sr e l e v a n tf a c t o r s a n ds e t su pa no p e r a t i o ns c h e m em o d e lb yr e f e r r i n gt h e s t r o n g p o i n t sa n de x p e r i e n c eo fp a s s e n g e rt r a i n so p e r a t i o ns c h e m e ，a n dt h e ni t h a s c a r r i e do u tt h em o d e lo nt h eb a s eo ft h es i xr e g i o n s o dd a t ao f2 0 0 4a n dp r e s e n t sa n o p e r a t i o ns c h e m ea f t e rb e i n go p t i m i z e d t h er e s u l ts h o w s t h a tt h em e t h o di sf e a s i b l e k e y w o r d s ：r a i l w a yl u g g a g ea n dp a r c e le x p r e s ss p e c i a lt r a i n ；t h eo p e r a t i o n s c h e m e ；r e # o nd i v i s i o n ；o df o r e c a s t c l a s s n 0 ：u 2 9 2 9 2 8 ；u 2 9 4 1 3 致谢 论文写到这里，心情是激动而不舍的，激动的是我们即将完成研究生学业， 可以步入社会实现我们的理想了；不舍的是我们即将离开母校，离开我们曾经那 么熟悉的校园、结束我们的校园生活了。 回忆论文写作的过程，心里很明白：自己的学识还远没有达到要求! 即没有 老师们渊博的知识、严谨的治学态度，也没有师兄师姐们扎实的专业知识、刻苦 勤奋的求学态度，甚至于师弟妹已有赶超的趋势! 一路走来，坎坎坷坷，“知行”的校训不敢忘，父母、老师的恩情铭刻于心， 此刻的心情除了感谢也只有感谢了。首先感谢的是我的父母，是他们生我养我育 我，无怨无悔任劳任怨供我完成我的学业。其次是我的导师刘军教授，虽然刘老 师工作繁忙，亲自辅导我们的时间不是很多，但刘老师渊博的知识、严谨的治学 态度、宽广的胸襟、高尚的人格魅力，自始至终影响着我的学习和生活，使我终 身受益。“师者，传道授业解惑已”，刘老师以身作则，潜移默化地教给我们很 多做人做事的道理，在此衷心感谢将近三年来刘老师对我的关心和指导。最后， 感谢陪我一路走来的朋友们，感谢你们给与我的帮助和支持，是你们让我的校园 生活更加丰富多彩，从你们身上我收获了很多。 在论文的研究过程中，我的导师刘军教授和贺振欢老师给了我很大帮助，从 论文总体结构的把握，到关键问题的解决，你们都给予了我很多建议，消解了我 很多的困惑，让我的研究思路逐渐清晰和完整起来，可以说，没有你们的指导， 就不可能有这篇论文。 同时要感谢杨肇夏、蒋熙、李海鹰、苗建瑞老师，你们敏捷的思路和对科研 事业一丝不苟的精神，无不影响着我的学习和生活；还要感谢季常煦老师，季老 师宽厚幽默爽朗的性格教会了我很多做人做事的道理以及生活的真谛；还有我的 好朋友龙昭、龙建成、颜颖等，你们对我的论文提出了很多宝贵的意见，也给与 了我很多鼓励，让我不但能够顺利完成我的论文，也感受到了友谊的可贵。 细细数来，要感谢的人实在太多了，突然间让我觉得既幸福又忧虑，幸福的 是有那么多关心爱护我的人，忧虑的是我要如何才能不辜负你们对我的帮助和期 望，但无论如何，以后的路还是得自己去走。在此，再一次感谢所有帮助过我的 人，希望你们收获你们的幸福、收获你们的事业。 i e 塞銮通表堂亟堂僮i 金塞庄 序 行包专门化列车( 简称行包专列) 是我国铁路在9 8 年发展快速货物运输的新 的尝试，是铁路为适应市场需求，扩大市场占有份额，按铁路旅客列车运输方式 组织的铁路行包运输新产品，是我国铁路走向市场的又一次重大突破。9 8 年3 月 1 8 日开行的广州一北京、东北( 海城、沈阳) 行包专列，使中国铁路史上有了第 一个铁路快运货物承包人。到目前为止，已先后开行了1 4 对行包专列，覆盖了全 国主要经济物流区，贯通了东部沿海地区、东北和西部地区，开创了我国铁路快 运的新局面。 随着我国市场经济的迅速发展，产品结构的进一步改善，商品流通的加快， 高附加值、轻型货物运输需求的不断增加，表明我国货物运输轻型化的发展态势 已经出现，内地快运市场具有巨大的发展潜力。铁路行包运输作为小批量、高附 加值的快速货物运输方式之一，已经成为铁路运输生产中一个新的经济增长点， 但由于长期以来形成的以我为主的营销观念没有根本扭转过来，加上其他运输方 式的竞争，铁路行包运输的发展前景不容乐观，除了要面对公路、民航等其他运 输方式的竞争外，在网运分离的大局下， 争。另外，随着铁路生产力布局的调整、 铁路行包运输还需要面对铁路内部的竞 客运全面提速以及国内运输市场对行包 运输需求的变化，铁路行包运输条件发生了重大变化，对铁路行包运输组织和营 销管理也提出了更高的要求。 由于行包专列运输具有长距离、高速度、大运量、组织形式简单、利润率较 普包高的特点，因此可以预见，行包专列运输将成为行包运输的主要运输形式。 从营销的角度看，运输企业在营销过程中，明确了目标市场后，就要根据目 标市场的需要制定合理的市场营销组合，而营销组合的第一个要素就是产品，这 是营销组合中最主要、决定性的要素。作为运输企业，其主要的产品就是实现货 物的位移，为了实现这种“位移”，需要将流向、流量、流程各异的货物组织到 不同种类、不同发到站的列车中去，而列车开行方案正是这种需求的直接反映。 到目前为止，国内对行包专列开行方案研究很少，而对旅客列车开行方案的 研究较多，有一定的研究成果，主要集中在以下两个方面：对旅客列车的组织 模式、开行原则等做一些定性的讨论；对开行方案进行优化和评价。由于行包 专列实行“客车化”组织管理，为体现行包专列作为快速货物运输的特点，扩大 行包运输的市场份额，参考现有旅客列车开行方案的研究成果和经验，研究制定 行包专列开行方案的方法具有重要意义。 j e 塞窑逼鑫堂亟堂焦j 金奎庄 本文在研究过程中，试图采用理论与实例相结合的方法来阐述有关研究思路， 以便读者更好的理解。但由于本入水平有限，论文中难免有不妥的地方，希望大 家提出指正。另外本文在研究过程中，得到了我的导师刘军教授、贺振欢老师的 大力支持，给我提供了很多宝贵建议，还有我的师兄弟和我的好朋友，他们在我 完成论文期间都给与我很大支持，在此并表示感谢。 杨天宝 2 0 0 6 年1 2 月1 5 日 1 引言 1 1研究背景 铁路行包运输以铁路运输网络为依托，以铁路行李车、行邮专列和行包专列 为载体，提供行李运输、包裹运输、快递包裹和快速货运、物流服务，是铁路快 速货物运输的主体【1 1 。随着我国社会经济的发展，铁路行包运输作为铁路社会服务 的一项业务，服务网络不断完善，运输能力不断提高，服务水平也在不断提升。 目前铁路行包运输主要有两种方式【1 】：一是传统的客车编组中的行李车( 普包 运输) ；二是在货源组织上以货主包租方式，在价格上采取双方协商一口价，在运 输组织上以货主自装、自卸、自押为主的客机牵引、走客车运行线的行包专列运 输。 随着社会对小宗货物及高附加值小宗货物的快速运输需求日益增长，行包运 输必将成为铁路运输生产中日益重要的一项服务。 然而，由于当前铁路生产力布局的调整、客运全面提速以及国内运输市场对 行包运输需求的变化，铁路行包运输条件发生了重大改变，对行包运输组织和营 销管理提出了更高的要求，主要体现在以下几个方面： 1 1 铁路运输生产力布局正在进行较大规模的调整，铁路客运专线的建设以及 铁路运输网络结构和运能的重新配置，对铁路客运行李车的配置和行包专列的开 行提出了新的要求。货运集中化的实施以及货运站的撤并等措施，也可能会带来 行包运输量的变化，从而引起行包运输货流结构的改变。 2 ) 铁路客运列车提速，使行包的送达速度有所提高，但由于中间站停站时间 大大缩短，造成中间站行包装卸困难，运送能力大大降低，使行包运输的服务水 平的发挥受到一定影响。 3 ) 直达列车开行和高速动车组运用，取消编组行李车，大大降低了行包发送 量较大车站的行包始发能力，使这些车站原本行包运力紧张的程度加剧，并且随 车旅客行李运输问题也无法解决。 这些问题都对行包运力配置的结构提出了新的要求。从发展趋势来看，由于 行包专列运输具有长距离、高速度、大运量、组织形式简单、利润率较普包高的 特点，使得专列运输将成为行包运输的主要运输形式，需要在未来的行包运输中 加大专列运输的比重，逐渐减少普包运输承担的运输份额。 j e 塞交通太堂蘧堂僮j 金塞 l 直 另外，随着铁路货物运输体制改革的深入和市场经济的完善，中国铁路货运 的发展，以突出快速、准时为特征的快速化运输将是货物运输组织改革发展的重 要方向。“发展高附加值货物快速运输，快运货物列车客车化，逐步形成快速 货运系统”己是中国现代铁路的主要技术政策之一。在目前市场竞争日趋激烈的 环境下，铁路虽然进行了一些变革，从市场需要出发开展了铁路快速货物运输业 务，组织了“行包专列”、“五定班列”、“集装箱班列”等快速货物运输产品， 但由于长期以来形成的以我为主的营销观念没有根本扭转过来，加上其他运输方 式的竞争，铁路货物运输的发展前景不容乐观。铁路行包专列运输除了要面对公 路、民航等其他运输方式的竞争外，在网运分离的大局下，还需要面对铁路内部 的竞争。 因此，为了适应国民经济发展，满足运输市场需求，适应铁路运输生产力布 局调整方案、铁路客运提速发展规划和新型高速客运列车的开行，以行包运输市 场为导向，研究制定行包专列开行方案的方法，提高行包专列的组织水平，改善 行包运输的服务质量，对扩大铁路行包运输市场份额具有重大意义，也是国务院 铁路主管部门为加快铁路面向市场、开拓市场的步伐，实现增运增收，进一步强 化客货营销工作的措施之一，是适应铁路跨越式发展的需要。 1 2 行包专列概述 随着我国市场经济的迅速发展，各行业产品结构进一步改善，商品流通不断 加快，高附加值、轻型货物运输需求持续增长，表明我国货物运输轻型化的发展 态势已经出现，内地快运市场具有巨大的发展潜力。然而，面临运输市场激烈的 竞争状况，我国铁路快速货物运输组织已难以适应快速运输需求的快速增长，因 此，大力发展铁路快运，提高铁路在快运市场的竞争力，巩固和扩大市场份额， 是铁路的当务之急，也是铁路推出行包专列快运产品的真正目的。 行包专列是按旅客列车组织形式，在固定的到发站问以固定的发到时间、运 行径路组织的整列装载行包的专门化列车 2 1 。专列内行李车的编挂方式，可以是由 同- n 站的行李车组成( 单组专列) ，也可以是由到达同一运行经路上的几个到站 行李车组按规定顺序编挂组成( 分组专列) 。分组专列需要在中途进行甩挂作业， 车流由始发、终到站问的流量和始发、终到站与途径作业站之间的流量组成，行 包专列的流量组成与径路选择有关，需先确定基本的运行径路。分组专列组织作 业过程如图1 所示。 2 北京交通太堂亟堂僮j 金塞 i i 直 始发基地站点甩挂车组基地站点 甩挂车组基地站点终到基地站点 abc d 匝圆圆回 - b ，+ c ，+ dc ，+ d 图1 分组专列组织作业示意图 f i gi t h es k e t c hm a po f m u l t i b l o c kl u g g a g ea n dp a r c e le x p r e s ss p e c i a lt r a i n 9 8 年3 月1 8 日开行的广州一北京、东北( 海城、沈阳) 行包专列，使中国铁 路史上有了第一个铁路快运货物承包人。到目前为止，已先后开行了1 4 对行包专 列，覆盖了全国主要经济物流区，贯通了东部沿海地区、东北和西部地区，开创 了我国铁路快运的新局面【“。 行包专列的主要特点是： 1 ) 有较高的运行速度和等级。专列的运行速度明显高于全路货物列车平均运 行速度，且在列车运行调整中按最高等级的货物列车办理，体现了快运的 特点。 2 ) 定始发终到站，定发到时间，固定编组。固定编组包含三层含义【3 】：一是 每对列车的编组量数固定，二是每对列车的编组结构固定，三是每对列车 的车辆及顺序固定。 3 ) 采用承包的经营方式，由承包商组织货源，铁路只负责提供运力，组织实 施比较简单易行。 4 ) 实行客车化的运输组织，安全性高，运到期限准确；运输组织保障措施有 力，在日常列车运行调整中按最高等级的货物列车办理，有较高的正点率。 5 ) 行包专列具有运行全程线路固定，宜追踪的优点，适应了市场和货主对货 物快速运输的要求，适应了社会经济迅速发展的需要。 6 ) 运输单位价格较普包低。专列能较好的发挥铁路干线运输网络优势，在运 价上具备较强的市场竞争能力。 7 1 基地站点的有利支撑。位于铁路枢纽的基地站点具有多列接发车和车组摘 挂技术作业条件，还具有大批量行包仓储容量和装卸能力等，成为专列运 输的综合服务平台。 8 1 运距长，充分发挥了铁路在中长距离运输中的优势。 3 j e 塞交通太堂亟堂僮i 金塞l 考 1 3 相关研究现状 行包专列开行方案是行包运输组织的核心问题之一，需要考虑的因素很多， 但“按流开车”是制定列车开行方案的基本原则【4 】。行包专列开行方案在行包运量 分布的基础上，以运输市场为导向，确定旅客列车的运行区段、运行径路、列车 种类及开行对数。 行包专列是按旅客列车组织形式管理，定点、定线、定编组，实现“客车化” 运输的一种快速货物运输组织形式。与旅客列车运输组织不同的是，按分组列车 组织的行包专列需要在中途站进行甩挂作业。因此行包专列开行方案与现有旅客 列车开行方案既有共同点，又有一定区别，同时还具有货物列车、尤其是铁路快 速货物列车的组织特点。在研究行包专列的开行方案时，需要结合行包专列的组 织特点，借鉴旅客列车开行方案的研究成果，同时又要考虑到货物列车的组织要 求。 1 3 1 铁路快速货物运输基本情况 行包专列是铁路快速货物运输的一种，目的是适应高附加值货物运输不断发 展起来的运输组织形式。与传统的普通货物运输相比，铁路快速货物运输更加强 调运输的快速、准时、安全、方便、经济，通常为相对独立的铁路运输系统，如 美国的驼背运输方式、德国的“红( 绿) 色块运系统”和“欧洲货运网”等【”。快 运系统具有较高的货物送达速度，列车通常开行速度未1 1 0 k m h ，利用高速铁路最 高速度超过1 6 0 k m h ，如法国的“邮政先驱t g v ”最高速度达2 5 0 k m h t ”。常见的 快速货物运输方式包括：邮件与小件行包快递服务，如法国夜间高速线上开行的 行包快速列车，英国的夜间邮政快运车；货物快运的主要对象和主导产品还包括 集装箱多式联运，如日本集装箱多式联运占货运的6 0 1 s ；此外，冷链建设与鲜活 易腐货物运输，在物流技术和管理体系也形成快运的鲜明特色。 我国快运发展的目标是建立独立、新型、专门化的铁路快速货运系统，实现 技术装备和运营管理的现代化、营销和服务体系市场化，并与国际运输接轨。我 国铁路快运从1 9 6 2 年开始，开行了供应港九地区的快运货物列车，即“三趟列 车”，1 9 9 2 年开展了集装箱快运直达列车和货物快递业务，1 9 9 3 年又开发了快运 新产品如“五定”班列和行包专列等。近期建设目标是充分依托提速干线，实现 主要城市间快速货物运输客车化；远期则以在主要铁路干线开行1 2 0 k m h 以上的 快运列车为标志。 一般而言，快运货物运输具有如下特征【5 】： 4 1 1 相对独立的先进运作系统； 2 1 多样化的快运产品和显著的经济效益； 3 ) 快速应变的运输组织模式； 们快运服务网络体系与运输代理制度； 5 ) 灵活的管理体制和经营机制； 6 ) 物流中心与适时配货( j i t ) 技术； 7 ) 精益生产( l e a np r o d u c t i o n ) 与敏捷运输( a g i l et r a n s p o r t ) 。 目前我国全社会快运需求仍不断增长，铁路智能化为快速货物运输提供了新 的发展空间与条件，特别是智能化铁路系统先进的信息、控制与定位技术，使运 输管理者对快运列车及货物信息的掌握更为及时准确，为改进和变革快速货物运 输提供了重要的技术支持，而铁路快速货物运输系统良好的信息化基础、相对独 立的运作方式和良好的市场前景，也使铁路快速货物运输体系建设有可能选定为 铁路优先发展的i t s 示范工程。 铁路快速货物运输组织，有必要重视市场特征引发的各种新的运输需求，在 加快快速货物通道、网络建设的同时，建立新的运输组织机制，真正从观念上突 破过去传统铁路运输重视共性、忽略个性( 货主需求差异化) ，重视内部组织、忽 略外部环境的不足。 分析目前铁路快运现状，有如下具体问题亟待解决【5 】： ，1 ) 专门化快运列车的组织问题 传统铁路根据流量及满轴条件组织直达列车，然而，在新的运营模式下，组 织专门快运列车的前提，应该是基于运输效益与成本支出的平衡，不再是传统的 流量及满轴条件，只要货主愿意支付快运开行的成本，铁路可以不按满轴的条件 组织直达列车。运营成本除直接运输成本外，还包括组织专门快运列车导致的运 输设备、人员等的额外支出增长，以及这种列车的开行导致其他同方向列车集结 车流的减少、车辆集结时间延长等所造成的各种间接损失。 2 ) 货物送达期限的问题 传统的铁路不提供货物准确运到期限的承诺，“五定”班列的开行，体现了 铁路适应市场进行变革的决心，但受传统模式束缚，仍有较大局限。在新的运营 模式下，铁路与货主送达期限实行双向选择，铁路部门可对不同送达期限分别提 出运价，给出多种方式( 快运、平运、普通等) 供货主选择；货主也可提出特殊 运到期限的需求及报价，铁路在规定时间内给货主答复同意是否按其要求承 运，并提供详细准确的送达时间、回应运价等信息。 3 1 运输能力问题 当开行上述列车( 快运直达列车或专列) 时，应该考虑其对运输能力产生的 j e 塞交道太堂亟堂僮： 垒塞i i 直 影响，如考虑对线路能力的影响，尤其是繁忙紧张线路( 如某些单线) ，开行这种 列车的临界值，即达到多少则不能再开行；考虑对编组站能力的影响，特别是接 发车及改编能力的影响；考虑对与运输能力紧密相关的各种运输设备数量( 如调 机、本务机车以及车站线路等) 的影响；此外，还应考虑对人员的影响，开行这 种列车是否会增加调车人员、机务人员等的负担等。 4 1 快运列车组织方式的问题 可以考虑单组、分组及多组列车等多种组织形式，短编组与长编组相结合， 在满足货主需求的前提下，按照运输收益最大的原则组织快运列车。 5 ) 其他问题 如快运网络规划问题，与客运及普通货运的协调问题，即集装箱、行包专列 的组织问题等。 1 3 2 国内外列车开行方案研究现状 到目前为止，我国对行包专列开行方案研究很少，而对旅客列车开行方案研 究较多，有一定的研究成果。由于行包专列实行“客车化”组织，为体现行包专 列作为快速货物运输的特点，扩大行包运输的市场份额，参考现有旅客列车开行 方案的研究成果，研究制定行包专列开行方案的方法具有重要意义。 铁路旅客列车的开行方案主要由手工确定和经验调整，基于客流密度和开行 原则( 直通、管内的开行流量) 确定开行方案。既有研究大致分为以下两类： 1 1 对旅客列车的组织模式、开行原则等做一些定性的讨论。 2 ) 对开行方案进行优化和评价。 在列车开行原则方面，文献【4 】对我国现阶段旅客列车的组织和开行方案的制 定作了系统描述。提出旅客列车的运行区段和开行对数，基本上取决于客流计划， 即“按流开车”，这是确定旅客列车开行方案首要的和基本的原则。然后再根据客 流计划绘制的区段客流密度图上的各方向各客流区段旅客的流量、流向及客流大 量发生、消失和变化较大的地点确定各种旅客列车运行区段、列车种类、开行对 数。文献【6 ，7 】讨论了国内旅客列车的开行原则，并作了一些定性分析。 在列车开行方案优化模型方面，文献 8 】作者对确定旅客列车开行方案中的关 键因素，即开行径路的选择做了重点论述，提出了在列车始发、终到站已知的条 件下，用层次分析模型来解决选择最佳开行径路的问题。文献【9 】根据路网上旅客 o d 流量，以方便旅客旅行为目标( 认为运输的客流量最大为目标等同于收益最 大) ，将直通旅客列车开行方案的确定，归结为二分图的最大权匹配问题，其中， 6 j b 塞交道太堂亟堂位i 金塞 i 直 模型中包括两个预处理，即初始点的确定和拟定线路两个预处理。通过计算得到 一个优化的初始方案，然后对方案进行经济有利性评价，适当地调整线路，使线 路负载分布均匀，减少运载能力的虚糜，从而形成一个较为满意的结果。文献 1 0 】 在分析了最小成本和最大收益的两种传统模型的基础上，综合考虑旅行时间、旅 行费用、旅行方便与舒适程度等因素对市场细分的影响，以及运输能力与需求的 关系，构造了两点间客流的旅客列车开行方案决策模型。文献【1 l 】讨论了高速列车 停站影响，建立了高速列车开行方案的多目标o 1 规划数学模型，构造了多层次 o 1 规划求解方法。文献【1 2 】通过分析铁路客运专线的相关收益及费用，从铁路运 输企业和旅客两方面的利益出发建立了客运专线相关旅客列车开行方案的多目标 优化模型，提出了优化列车开行方案的求解方法。文中主要考虑了两个优化目标： 尽可能扩大铁路运输企业运营效益；充分满足旅客出行需求。其中铁路运营 效益包括运营收入与成本，运营收入主要为客票收入，运营成本为列车公里费用 和中转组织费用。在模型的求解方法中，依据列车载客容量和载客量下限构建的 列车开行数量判别式及剩余旅客数量表达式，为计算列车开行数量提供了严格的 数学表达式。文献 1 3 j l 匮过分析客运专线列车开行方案的特性及其确定过程，提出 了通过车流合并来确定和优化列车开行方案的方法，给出了车流合并的概念，研 究了车流合并对运输组织的影响并提出了车流合并的原则，如对车底运用、车站 工作的影响。其中还提到“国内外相关研究中提出可以采取列流合并的方法，将 短途列流合并，开行长途列流，节省车底需要组数和解决车站设备或能力不足的 问题，提高车辆日车公里，这种方法在日本新干线和我国铁路运输中已经得到了 应用”。 国内既有研究存在的局限是：人为将客流割裂为大城市间的流量，然后根据 区段上的客流密度确定开行方案，针对网络的列车开行方案的综合研究较少。 笔者认为：初始点的确定方面适合客车开行方案的确定，但对行包专列不 太适合，因为初始点的确定意味着开行区段和开行方向数目的确定；拟定线路 对于客车开行方案来说是可行的，对行包专列也同样可行；从供方和需方两方 面效益出发研究开行方案的优化模型符合了运输市场的实际情况；由于模型中 很难包含所有影响因素，因此，模型求解后根据一定经验和原则进行调整，有利 于优化开行方案。 国外己建成高速铁路的条件下，客运组织已基本遵循市场经济的规律的要求， 旅客列车开行方案更是注重效益，在此方面己形成比较全面、成熟的理论。发达 国家和地区对客车开行方案的成本、收益和数学描述等方面的研究相对深入一些， 文献【1 4 ，1 5 】研究了网络条件下多种列车组合情形，其中文献【1 4 】讨论了具有周期 时刻表的开行方案优化问题，文献 1 5 】采用模糊数学规划来研究台湾高速铁路列车 开行方案，建立了单条铁路线上城际高速铁路旅客列车开行方案的多目标优化模 型，目标函数包括经营者的总体运营成本最少和旅客总旅行时间最少两个方面， 在既定的多对多旅行需求及特定的运营空间内，确定列车的停车方案、开行频率、 编组长度。由于路网规模小、客流密度大，其开行方案具有公交化运营模式的特 点。 国外主要用数学规划的方法确定开行方案，优点是优化程度高，缺点是对大 规模问题仍然无法在可接受的时间内求解。采用的求解方法有：直接用数学软件 求相应的规划模型、用分支定界法求解、给出启发式算法。 1 4研究思路和主要研究内容 制定列车开行方案需要考虑的因素很多，主要包括客流条件和运输组织条件 两大类，前者包括o d 量，后者包括线路条件、列车条件和行车组织方式等。列 车开行方案的制定体现了从o d 量到o d 车流，并进一步转变为列流的过程【1 3 1 。 本文参考现有旅客列车开行方案的研究成果和经验，首先针对现有统计数据 中缺乏行包o d 量的实际问题，把全国行包运输区域进一步划分为若干小的行包 运输区域，然后研究这些行包运输区域之间的行包交流量；在此基础上，首先确 定各个行包运输区域之间的是否需要开行行包专列、开行的对数是多少以及需要 在哪些区域甩挂，即首先确定由这些行包运输区域组成的空间网络中的列车开行 方案，实际工作中可在所涉及的行包运输区域中选择合适的车站、或新建行包基 地作为行包专列的始发站、终到站以及中途进行甩挂的车站。 论文的研究思路如图2 所示。 i 矗 l i i l l l 一 分析 行包运输区域划分 之乡 行包o d 预测 一 步一一一 行包专列开行方案 图2 论文研究思路 f i g2 t h et r a i no f t h o u g h ti ns t u d y 8 韭塞窑煎塞堂亟堂焦论毫i 【直 研究的内容主要集中在以下几个方面： 1 ) 铁路行包运输区域划分 区域划分的提出是由于缺乏必要的行包o d 数据，如何进行区域划分，以便全 面真实反映行包在各个区域之间的交流量情况是本章研究的主要内容。 2 ) 铁路行包o d 预测 有关o d 预测的方法很多，但各种方法有不同的优缺点和使用条件，在实际 应用中需要针对具体的研究对象和情况采用不同的预测方法。本章重点分析了目 前比较常用的增长系数法和重力模型法的优缺点和使用条件，并针对在行包运输 应用中可能遇到的困难提出解决的方法。 3 ) 行包专列开行方案的研究 制定行包专列的开行方案是一项非常复杂的工作，需要考虑的因素很多。本 章主要参考现有的旅客列车开行方案研究成果和经验，从行包专列的组织特点出 发，分析了行包专列开行方案的相关影响因素，以此为基础研究如何建立反映实 际情况的行包专列开行方案的优化模型。 9 2 铁路行包运输区域划分 2 1 行包运输区域划分的必要性 经济区域是指以劳动地域分工为基础客观形成的不同层次、各具特色的经济 地域。运输区域属于专项经济区域，其内涵首先应具有一般经济区域的特征。同 时从运输系统特性出发，要体现运输空间特征。从运输系统自身来看，其具有自 身的特殊性，表现为基础性和空间地域的依附性【1 6 1 。 结合经济区域的同质性、内聚性、比邻性、利益共同性和运输系统自身的基 础性和依附性，王建伟教授给出运输区域的定义是：以交通地理空间的比邻性为 前提，以经济资源的同质性或内聚性为标准，具有相似的交通特征和运输联系的 不同层次的经济区域1 1 7 】。将所研究区域进一步划分为一些相对独立的亚区域的工 作就成为“区域划分”1 1 8 1 。 目前在铁路运输组织中，我国一直采用货流图的方式反映某地区或某条线路 的运量变化，是一种粗放的统计方式，而国外对于运量( 包括铁路、公路等各种 运输方式) 的统计均采用o d 交流的形式，这是一种精细的统计和管理模式1 1 9 1 。 国内铁路运输组织这种粗放的统计方式，给铁路运输组织工作带来了一定困难， 如：某地区煤炭到达量比上年增加1 0 0 万吨，但铁路部门无法确知增加的这部分 货运量的具体来向。虽然铁道部针对这个问题已经进行多年的研究，但由于我国 路网复杂，车站众多，加上货物品类过细，实际应用中由于计算量太大一直难以 实施。 铁路行包运输中也存在同样的问题。截至2 0 0 5 年5 月底，全路共有2 0 8 6 个 客运站可以办理行包业务，覆盖县级以上行政区划中的1 0 9 3 个【l 】。在制定铁路行 包专列开行方案时，根据“按流开车”原则，首先需要了解行包在空间上的流量、 流向，如果以各个行包办理站为研究对象，则结果会因为o d 点数量太多、车站 的历史统计数据缺乏而造成计算困难或难以实施。 因此，针对以上问题，本文借鉴区域划分的思想和方法将全国行包运输区域 划分为若干相对独立的行包运输区域，这些相对独立的行包运输区域包含若干主 要行包运输城市，目的是确定整个区域的社会经济结构及其内外联系，据此可更 准确地分析社会经济发展对行包运输的需求，并以此为基础进行更准确的o d 运 量预测工作，以便通过分析这些行包运输区域之间的行包流量、流向情况来确定 行包专列的开行。 1 0 a e 夏窑亟盘堂亟堂焦j 金塞堡蹬短包堑箍匡缝划筮 2 2区域划分思路 行包运输区域划分的核心问题是将全路所有行包办理城市按其运量及对周边 运量的吸引力进行归类划分，最终形成对全路行包运输影响力相近的若干区域。 但是，考虑到计算规模和区域分布的均衡性等问题，不可能一次性对全路行包城 市进行划分归类，因此，本文中采取了二次分类的方法。 二次分类法的基本步骤是： 1 ) 行包运输重要城市提取。即在已有的几大经济区划分的基础上，分别针对 各个区域内行包运输城市的运量等因素进行综合分析，依次提取出各个经 济区域中对行包运输有重要贡献的o d 点城市，形成全路重要的行包o d 点城市集合； 2 ) 行包运输区域划分。即以第一步的结果为基础，参考各城市的地理位置和 路网结构等，以全路重要的行包o d 点城市集合为对象，进一步将全国划 分为若干个行包运输区域。 国内外相关学者对经济区域划分的研究中多采用聚类分析( c l u s t e r a n a l y s i s ) 法 1 6 , 1 7 2 0 ，2 1 ，2 2 】。聚类分析法是统计学所研究的“物以类聚”问题的一种方法，能够 将一批样本数据按照他们在性质上的亲疏程度，在没有先验知识的情况下自动进 行分类2 0 ，2 “。这里，一个类就是一个具有相似性的个体的集合，不同类之间具有 明显的非相似性。在分类过程中，不必事先给出一个分类标准，聚类分析能够从 样本数据出发，客观地决定分类标准。聚类分析在人们对社会、经济、技术系统 的认识过程中有着广泛的应用，它从数据分析的角度，给出在同一分类过程中始 终如一的定量方法，从而避免了普通分类中主观随意性大的弊端，是一种更加准 确、更加细致的科学分类工则2 ”。 根据研究对象的特点，本文采用聚类分析的方法，按照上述基本步骤，通过 聚类分析后初步得出区域划分结果，然后结合实际情况，考虑实际的影响因素， 按照一定原则对行包运输区域划分结果进行调整，最后完成行包运输区域的划分。 2 3 铁路行包运输区域划分 考虑到我国东西都经济发展的不平衡，东部经济发达，g d p 及行包运量高， 而西部地区经济相对落后，g d p 及行包运量较低，若按统一标准对全国行包办理 站进行聚类划分则可能出现东部行包运输区域过于密集而西则过于稀疏的现象， 据此制定的开行方案无法较好地满足行包运输的真实需求。因此，行包运输的重 要o d 城市的选取需要兼顾东西部经济发展的特点，在各个经济区域内分别选取， 这样所选出的重要行包城市群才能较广泛的覆盖我国的铁路运输网，更好地满足 东西部地区行包运输的实际需要。 文献 2 3 】对此进行了深入的研究，将全国最终划分为2 0 个行包运输区域，如表 l 所示。 表1 行包运输区域初步划分结果 类群城市 类群 城市 1 襄樊、十堰、宜昌、常德、南阳 1 2 兰州、西宁、银川 2 西安，成阳、宝鸡 1 3 包头、呼和浩特、张家口、大同 3 沈阳、大连、鞍山 1 4 广州、深圳、东莞、佛山 北京、天津、唐山、秦皇岛， 41 5 南宁、柳州 石家庄、太原、保定 武汉、长沙、南昌、岳阳、株洲、 5 郑州，洛阳、安阳、邯郸、开封 1 6 黄石、衡阳 上海、南京、苏州、无锡、常州、 6 1 7 昆明 合肥、芜湖 7 杭州，金华，宁波、温州 1 8 济南、淄博、潍坊、济宁、枣庄 哈尔滨、长春、大庆、吉林、 81 9 乌鲁木齐 齐齐哈尔、松原 9 成都、绵阳、重庆 2 0 青岛、威海、烟台 1 0 贵日 、怀化 l l 厦门、福州 上述得到的区域划分结果是仅从运量及g d p 因素考虑进行定量分析的结果， 具有一定得局限性，有些特定的因素没有考虑进去，如城市的地理位置等，因此， 为了更好的符合实际情况，需要通过定性分析进行调整、修正。 本文主要参考以下一些主要因素e l l ： 1 1 从地理位置、路网结构和产业布局上考虑行包运输区域内适宜行包运输的 物资的集散关系； 2 1 目前全路行包流量、流向中具有重要作用的行包运输的o d 点； 3 1 未来铁路行包基地和分拨中心的规划； 4 1 未来铁路行包干线运输通道的“三纵四横”方案。 1 2 重庆是现有专列开行的始发终到城市，在行包运输服务网络中的地位突出， 同时考虑到重庆作为西南地区的重要经济城市的地位，本文认为需要把重庆以及 周边城市作为一个独立的行包运输区域。 另外，从地理上比邻的角度考虑，太原与北京其他周边城市相比距离北京较 远，且从经济结构上考虑，太原一直是全国能源重化工基地，与北京及其周边地 区差异较大，因此，需要把太原划分出来，作为一个独立的行包运输区域考虑； 此时，由于石家庄在地理位置上更接近于太原，因此，石家庄应划入太原区域。 考虑到第6 类中划分中包含的城市很多，区域的范围太大，而实际上行包专 列的吸引范围是有限的，这样就不能真实反映出地区行包运输的真实需要，因此， 应该将第六类分成两类：考虑到南京在地理位置上的重要性，本文将南京及其周 边的合肥、常州、芜湖划分为一类，剩下的城市上海、苏州、无锡划分为一类， 但此时上海、苏州、无锡的区域范围又过于集中，因此本文认为应该把杭州、金 华、宁波、温州与上海、苏州、无锡合并成一个区域。 最终，经过调整、修正，把7 7 个城市划分为了2 2 个行包运输区域，如表2 ， 图3 所示。 表2 行包运输区域划分最终结果 类群城市类群城市 l 瓜测、襄樊、十堰、宜昌、南阳 1 2 监州| 、西宁、银川 2 陋安| 、成阳、宝鸡 1 3 | n 乎和浩特| 、包头、张家口、大同 3 眈阳| 大连、鞍山 1 4 | 广州| 、深圳、东莞、佛山 4 u e 剌、天津、唐山、秦皇岛、保定 1 5 情宁i 、柳州 5 i 团、洛阳、安阳、邯郸、开封 1 6 塞型、南昌、岳阳、株洲，常德、 黄石、衡阳 6 l 曼型、苏州，杭州、无锡、金华、 1 7 圃 0 啵、温州 7 情京| 合肥、常州、芜湖 1 8 防矧、淄博、济宁、枣庄 8 【堕鱼蚓、大庆、长春、吉林、 1 9 团圈 齐齐哈尔、松原 9 贼制，绵阳 2 0 庸岛i 、威海、潍坊、烟台 1 0 瞬刚、怀化 2 1 呔劂、石家庄 1 1 荫州| 厦门 2 2瞳劂 【注】口中文字代表该区域的核心城市，2 l 、2 2 为调整后新增加的区域。 图3 全国行包运输区域划分不意图 f i g3 t h es k e t c hm a pa b o u tl u g g a g ea n dp a r c e l st r a n s p o r t a t i o nr e g i o ni nc h i n a 结合图3 中我国铁路路网基本结构图可以看出：划分的这2