（系统工程专业论文）基于成本客户满意度的铁路集装箱空箱调运方法研究.pdf

北京交通人学硕十学何论文 中文摘要 中文摘要 摘要：由于资源分布、地区经济发展不平衡和城市布局等因素的影响，我国集 装箱货源分布和流向存在着很大差异，从而导致箱流在空间上、时间上的不平衡。 这就涉及到集装箱空箱调运和重箱调整的问题。而空箱调运方法的选择和调运水 平的高低会直接影响集装箱整个运输链条上的作业。低效率的空箱调运所导致空 箱堆存数量的增加还将耗费额外的数以亿计的费用、浪费大量的空箱资源，同时 也使得相关成本急剧上升，对集装箱运输经济效益产生重要影响。因此，研究铁 路集装箱运输链中的重要的一环一空箱调运具有重要的现实意义。 本文结合铁道部信息中心“铁路集装箱空箱调运优化”项目，深入分析我国铁 路集装箱运输的特点和集装箱空箱调运的现状，采用系统的观点和类比的方法， 运用运输组织、最优化、系统科学、矩阵分析等多学科的相关理论和方法，对铁 路集装箱空箱调运进行深入了研究。论文综合参考了集装箱空箱调运问题已有的 研究成果，对集装箱空箱调运问题进行了系统的描述，深入分析了空箱调运产生 的主、客观原因，明确空箱调运的核心问题；并对空箱调运的主要影响因素进行 了深入的剖析，对研究问题进行了边界条件界定。 市场经济下的经营主体，不但要考虑运营成本，还要考虑客户的满意度问题， 成本和服务是现代经营理念的一个出发点。基于上述思想，本文充分考虑空箱调 运优化过程中诸多因素，建立符合集装箱空箱调运和现代经营理念的基于“成本一 客户满意度”的空箱调运模型，通过遗传算法进行求解并通过算例进行验证。客 户的满意度是一个比较难以准确量化的概念，本文引入灰色系统理论，建立客户 满意度的指标体系，并用狄色评价模型进行评价，很好地解决了客户满意度量化 的问题。此外，本文提出了解决空箱调运问题的策略性建议，即集装箱租赁以及 将空箱调运与现代物流相结合的策略。 关键词：空箱调运；空箱保有量；客户满意度；现代物流：灰色系统理论 分类号：u 1 6 9 6 2 北京交通大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t a b s t r a c t ：d i s t r i b u t i o na n ds u p p l yo fc o n t a i n e rf l o w s ，f o rr g s o u r c ed i s t r i b u t i o n , r e g i o n a le c o n o m i cd e v e l o p m e n ti m b a l a n c e sa n du r b a nl a y o u ta n do t h e rf a c t o r s , a r ev e r y d i f f e r e n c e ，s oa st h a tt h ec o n t a i n e rf l o w sa r ea l li m b a l a n c ei nt h es p a c ea n dt i m e s o ，t h e p r o b l e mo fa l l o c a t i o nr a i l w a ye m p t yc o n t a i n e r si sp r o p o s e d t h em e t h o da n dl e v e lo f a l l o c a t i o nr a i l w a ye m p t yc o n t a i n e r sw i l ld i r e c t l ya f f e c tt h eo p e r a t i o n so f e n t i r ec o n t a i n e r t r a n s p o r t c h a i n a l l o c a t i o n r a i l w a ye m p t y c o n t a i n e r si n e f f i c i e n tw i l lb r i n go n t r e m e n d o u sw a s t eo fc o s t sa n de m p t yc o n t a i n e r sr e s o u r c e s ，t h e r e f o r e ，r e s e a r c ho n a l l o c a t i o no f r a i l w a ye m p t yc o n t a i n e r sh a v eg r e a tr e a l i s t i cs i g n i f i c a n c e f i r s t , i tr e v i e w st h ee x i s t i n gr e s e a r c hr e s u l t so f t h ea l l o c a t i o no f e m p t yc o n t a i n e r s s e c o n d l y , i tg i v e sas y s t e m a t i cd e s e r i p t i o no nt h ea l l o c a t i o no fe m p t yc o n t a i n e r sa n d m a k e sa ni n d e p t ha n a l y s i so nt h es u b j e c t i v ea n do b j e c t i v er e a s o n sf o rt h ea l l o c a t i o no f e m p t yc o n t a i n e r s t h i r d l y , i tm a k e s a l li n d e p t ha n a l y s i so i lt h ef a c t o r si n f l u e n c i n gt h e a l l o c a t i o no fe m p t yc o n t a i n e r sa n dd e f i n e st h eb o u n d a r yc o n d i t i o n so ft h i si s s u ew h i c h m u s tb eo nt h ef i r s tc o n s i d e r a t i o n s i n c ec o s ta n ds e r v i c ei st h es t a r t i n gp o i n to fm o d e mm a n a g e m e n gt h em a i nb o d y u n d e rm a r k e te c o n o m y , c o n s i d e r sn o to n l yt h eo p e r a t i n gc o s t s , b u ta l s ot h ec u s t o m e r s a t i s f a c t i o n b yg i v i n gf u l lc o n s i d e r a t i o no ff a c t o r si nt h ep r o c e s so fo p t i m i z i n gt h e a l l o c a t i o no fe m p t yc o n t a i n e r s ，w ec a ne s t a b l i s hac u s t o m e r - s a t i s f a c t i o n - b a s e de m p t y c o n t a i n e r st r a n s p o rm o d e lw h i c hi si na c c o r d a n c ew i mm o d e mm a n a g e m e n tc o n c e p t s a n ds o l v et h ei s s u eb yu s i n gg e n e t i ca l g o r i t h m s i ti sd i f f i c u l tt oa c c u r a t e l yq u a n t i f yt h e c o n c e p to fc u s t o m e rs a t i s f a c t i o n c o n c e r n i n gh o w t oq u a n t i f yi t ，t h ep a p e re s t a b l i s h e s c u s t o m e rs a t i s f a c t i o ni n d e xs y s t e ma n de v a l u a t e st h ei s s u eb yu s i n gg r a ye v a l u a t i o n m o d e l t h ei n d e xs y s t e mi sav e r yg o o ds e t t l e m e n tt oq u a n t i f yc u s t o m e rs a t i s f a c t i o n f i n a l l y , i no r d e rt op r o v i d eaf e a s i b l ep r o p o s a lf o rt h ea l l o c a t i o no fr a i l w a ye m p t y c o n t a i n e r s ，t h ep a p e rp u t sf o r w a r dt h es t r a t e g i e s f o rt h ea l l o c a t i o no fe m p t y c o n t a i n e r s s t r a t e g yo fe m p t yc o n t a i n e r s i n v e n t o r y , l e a s i n gs t r a t e g ya n di d e a sr e l a t e d t om o d e ml o g i s t i c s k e y w o r d s ：a l l o c a t i o no fe m p t yc o n t a i n e r s ；e m p t yc o n t a i n e r s i n v e n t o r y ；c l i e n t s s a t i s f a c t i o n ；m o d e ml o g i s t i e s ；g r a ys y s t e mt h e o r y c l a s sn o ：u 1 6 9 6 2 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全t f 挥：i p , 京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： q 4 超- i 芝 签字嗍1 年明1 日 导师签名： 签字日期 ，司年l 。月7 日 北京交通大学硕士学位论文独创性声明 独创性声明 本人声明所星交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。除 了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的 同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者躲柱邂廷蝴期：1 钏月y 日 致谢 感谢我的导师孙宏声老师。在师从孙老师的这三年里，孙老师对我悉心指导， 从孙老师身上我学到了很多，将对我的一生产生重要的影响。在论文的写作过程 中，孙老师给了我很多的指点，并严格要求，一次次审阅我的论文，指出需要修 改之处，在这里再一次表示深深的感谢。 张喜教授知识渊博，为人和蔼，对我的论文提出了许多的宝贵意见，在此表示 衷心的感谢。 在铁道部信息中心实习期间，孙远运总工程师给了我很大的帮助和鼓励，给我 提供了很多有关集装箱运输方面的资料，在这里表示深深的感谢。 在论文写作和修改期间，我的舍友吕宏义，张天伟，沙飞，同班同学范红丽等 等都给我无私的帮助，感谢你们! 另外也感谢家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。 北京交通大学硕士学位论文i 绪论 1 。1 选题背景 1 绪论 集装箱在提高运输装卸率、减少货损差、保证运输质量、保护生态环境等诸 多方面都具有突出的优越性，世界各国都十分重视发展集装箱运输。这种运输方 式不仅对运输业本身，而且对与运输业有关的其他工业部门都带来了很大的影响， 形成了集装箱运输产业链。可以说，集装箱运输方式的出现改变了世界货运的面 貌。这种适应国内外贸易发展需要而发展起来的先进运输方式，是国际国内贸易 运输实现合理化、科学化的必然途径，有助于实现跨地区、跨国际的“门到门” 运输1 1 1 。因此，利用集装箱运输货物成为世界各国货物运输变革的总趋势，并在世 界范围得到高速发展 ， 针对我国铁路集装箱运输来说，铁路集装箱运输发展迅速，取得了巨大的成 绩。但同时由于资源分布不平衡，地区经济发展和城市布局等因素的影响，全国 集装箱货源分布和流向都存在着很大差异，从而导致箱流在方向上的不平衡，这 时就涉及到集装箱空箱调运和重箱调运的问题。而空箱调运方法的选择和调运水 平的高低会直接影响铁路部门集装箱整个运输链条上的作业，包括集装箱的保有 量、配备箱量、租箱量等问题，更关系到集装箱运输成本和其进一步的发展。因 此，合理调运空箱对提高运输质量，提高铁路集装箱运输市场份额有着极其重要 的作用。 据估计，当前全球空箱调运量占集装箱运输总量的2 0 ，空箱调运费用已超 过2 5 0 亿美元，按目前的趋势到2 0 1 0 年将超过5 0 0 亿美元1 2 l 。在铁路方面，集装 箱空箱调运费用亦占比较高的比重，低效率的空箱调运管理所导致空箱堆存数量 的增加还将耗费额外的数以亿计的费用，浪费大量的空箱资源，同时也使得相关 成本急剧上升，对集装箱运输经济效益产生重要影响。“不从系统的角度来解决问 题，不从长期来统筹规划，没有计划的借东补西，试图为短期任务而调运的作业 形式，势必造成疲于奔命的恶性循环之中”。 1 2 研究意义 除集装箱的购买费用外，集装箱的日常管理费用通常可以分为下面几部分： 空箱调运费、堆存费、修理费、集装箱租赁费、吊装费和其他费用。在这些费用 北京交通大学硕士学位论文l 绪论 中，集装箱租赁费占总费用的比重最大，其次为空箱调运费、修理费、堆存费、 吊装费和其他费用。他们之间的比例关系可以用图1 - 1 来表示： 图1 1 集装箱管理成本比例图 f i g u r e1 - 1p r o p o r t i o nc h a r t0 1 1c o s to f c o n t a i n e rm a n a g e m e n t 注。图中数据来自中铁集装箱运输公司 从图1 1 可以看出，集装箱的租金和空箱调运费用总和占日常管理总费用的一 半以上，集装箱空箱调运费用占总费用的1 4 。因此，重新审视和研究目前空箱调 运的现状，重新审视当前的管理流程并对其进行优化，建立更加合理的空箱调运 方法和更加有效的管理体制，制定相应策略，对于提高我国铁路集装箱运输的发 展，解决集装箱空箱调运问题具有十分现实的意义。具体可以归纳为以下几个方 面： ( 1 ) 降低成本，提高经济效益 降低集装箱空箱调运费用已经成为铁路集装箱运输业务链上一个亟需解决的 问题。降低空箱调运的费用，加快集装箱周转率，就能提高集装箱的利用率，降 低集装箱运输业务的成本空间。通过对集装箱空箱调运问题的研究在以寻求到优 化系统的方法，优化调运活动，减少无谓的、不必要的调运量，对于必须进行的 调运活动进行优化，合理安排调运方式、线路、时间等，将会提高集装箱利用率， 降低调运成本，提高经济效益。 ( 2 ) 降低集装箱总量 由于集装箱不同子其他一般的载体，本身具有较高的成本和价值，不可能仅 靠每年大量购买新的集装箱来解决空箱所带来的问题。通过对于空箱调运问题的 研究，合理安排空箱调运的环节，缩短阶段性的空箱调运时间，加快集装箱的周 转，提高设备利用率，从而降低新增空箱的数量，减轻了集装箱管理的负担，也 进步起到降低成本的作用。 2 北京交通大学硕士学位论文l 绪论 ( 3 ) 改善服务质量，促进我国集装箱运输业的发展 由于空箱调运问题的存在，集装箱运输不能及时满足客户的要求，往往引起 客户的不满，从而降低了经营主体的可信度。因此，加快和改进集装箱空箱调运， 能进一步提高服务水平，更好地满足客户的需求，对整个行业发展都具有重要意 义。 综上所述，集装箱空箱调运的问题严重制约了我国铁路集装箱运输的发展， 己成为我国铁路集装箱运输业发展的一个瓶颈，必须重新审视和研究这个问题。 对铁路集装箱空箱调运的优化，不仅能给我国铁路集装箱运输业提供决策支持， 节省运输成本和生产成本，带来巨大的产业效益，而且对铁路集装箱的发展具有 重要的战略意义。 1 3 国内外研究现状 从集装箱运输形式出现以后到现在，国内外研究人员和学者对该领域进行了 大量研究。并且由于集装箱空箱调运在实际作业中的重要性，空箱调运问题更是 许多学者和实际工作者研究和关心的重点。 从w h i t e 首先利用运输规划理论开展空载运输工具优化调运的研究以来，内 陆集装箱空箱调运优化的方法逐渐完善，并朝着重视随机性、动态性和系统性等 方向的发展；文献【3 】一文对铁路运输系统的集装箱调运进行了研究，但他们主要 是针对空车的调运研究；文献【4 卜文对海运集装箱空箱调运问题进行了研究，他 们把研究的重点放在对海运路线的最优化研究上；1 9 8 6 年f l o r e z 将动态集装箱调 配问题表述为一个确定的网络流问题并且能够通过标准的网络算法来解决； c r a i n i c 等人进一步将模型发展成多箱种网络模型。该模型将内陆运输网络中的客 户分配给各自固定的内陆场站，并允许空箱在各内陆场站之间进行调运以最小化 总体内陆运输成本，该文作者用禁恿搜索法对模型进行了计算；另一方面，c h e r t 在1 9 9 3 年的论文中将集装箱空箱和载货集装箱都考虑进去，建立了多箱种动态网 络模型。 国内许多学者对于集装箱空箱调运的研究主要集中于港口研究或者是多式联 运的研究；文献【5 】也是针对航运公司集装箱空箱调运和利用问题来研究，从航运 公司调运管理流程分析入手，结合航运经济学理论，借鉴铁路空车调运来提出集 装箱空箱调运模型。t e o o r o a b r i e l 以陆上空箱调运为研究对象，认为空箱的供给和 需求都是动态的和随机的，对这些随机变量进行确定化处理：为系统内每一场 站划定一块“覆盖区域”，各“覆盖区域”相交但不重叠；随机性空箱需求的满足( 即 对客户的空箱交付) 采用“尽量延迟交付”的保守性策略，即在该客户所要求的交箱 北京交通大学硕士学位论文 1 绪论 期限当日方将空箱运至其处通过处理，就可根据每一随机性空箱需求所产生的 位置，将其自动指派给某一场站满足并精确得知其满足时问。建立了两阶段限制 资源模型：第一阶段指出所有的与确定的客户需求相关的场站到场站箱流；第二阶 段是一个简单的集装箱存储模型，它跟踪场站的存箱如何根据供给和需求的随机 性而变化。该模型只适用于单箱种，以线性规划为基础。 1 4 论文的创新点 该论文主要创新点可概括为以下几点： ( 1 ) 对铁路集装箱空箱问题进行了较为深入的研究，从系统的角度来分析集 装箱空箱调运问题，确立研究系统的边界条件，提出了空箱调运的核心问题。剖 析了空车调运和空箱调运的联系与区别，提出了将空车调运的方法和理论运用到 空箱调运。 ( 2 ) 从市场营销的角度出发，统筹经营主体和客户双方的利益，提出了基于 “成本客户满意度”的空箱调运模型，对客户的满意度进行了量化，建立了客户满 意度指标体系，提出了运用灰色理论来处理客户满意度的问题 ( 3 ) 提出了促进集装箱空箱调运问题的策略，特别是提出了将现代物流的理 念和方法运用到集装箱运输和空箱调运上来，提出了集装箱空箱物流运输。 1 5 研究内容和论文组织 1 5 1 研究内容 鉴于集装箱空箱调运已经成为制约铁路集装箱运输业发展的瓶颈，并结合我 国铁路集装箱运输的特点和管理法规和政策，结合运筹学、系统工程方法论、铁 路货运组织运输原理、最优化理论、物流等理论，对我国铁路集装箱空箱运输问 题进行研究。本论文研究内容主要包括以下几个方面： ( 1 ) 铁路集装箱空箱问题产生的原因有哪些? 空箱调运的核心问题是什么? 空箱调运和空车调运具有怎样的区别和联系? ( 2 ) 影响铁路集装箱空箱调运问题的因素有哪些? 怎样看待这些因素? ( 3 ) 从什么样的角度确立空箱调运的目标? 空箱调运问题的目标是什么? 怎 样在目标确定之后将实际的空箱调运抽象成数学模型? 采用什么样的方法求解并 用算例验证? 4 北京交通大学硕士学位论文1 绪论 ( 4 ) 采用什么样的策略来进一步改进和优化铁路集装箱空箱的调运? 1 5 2 组织结构 在了解我国铁路集装箱运输状况的基础上，综合我国铁路集装箱空箱调运的 现状，利用运输学领域、系统工程领域、运筹学和最优化的最新研究成果，对铁 路系统集装箱空箱调运问题进行系统分析，建立模型并求解，最后提出解决问题 的可行性建议。论文的组织框架如图1 - 2 所示。 ， 第一章 绪论 背景及提 出问题 第二章 对问题进行 分析 集装箱空 箱调运问 题概述 运的因素 分析 集装箱空 箱调运 相关因素 分析 基于“成 本一客户满 意度”的 集装箱空 箱调运模 型 第五章 提出解决问 题的措旌 空箱调运 策略分析 总结与展望 图l - 2 论文组织结构 f i g u r e1 - 2s t r u c t u r eo f t h ep a p e r 第一章介绍了本论文的选题背景，国内外对集装箱空箱调运的研究状况，提 出了研究的意义和研究的内容，明确论文的组织结构。 第二章介绍了集装箱空箱问题产生的原因，分析了空箱调运的核心问题、空 箱调运的特点；从系统工程的观点出发，提出研究问题的边界条件；分析空车调 运的方法，将空车调运和空箱调运闯题进行比较，从而借鉴空车调运的一些理论 和思想。 第三章对集装箱空箱调运相关因素分析。本章从铁路集装箱运量和空箱调运 径路来分析它们对铁路集装箱空箱调运的影响。 第四章从市场营销的角度来分析铁路集装箱空箱调运问题，从相关双方角度 出发，建立基于成本客户满意度的空箱调运模型；客户的满意度是一个比较难 北京交通大学硕士学位论文 以量化的概念，本章利用灰色系统理论解决了这个问题，将客户的满意度进行量 化，从而将客户的满意度指标融入多濮型当中；并利用遗传算法对模型求解，用 算例进行了验证和分析。 第五章提出解决问题的策略，针对我国铁路集装箱运输的特点和现状，提出 集装箱租赁策略和运用现代物流理念和方法来进一步解决空箱调运的问题。 第六章对论文的研究工作进行总结，提出了有待于进一步研究的问题。 6 北京交通大学硕士学位论文 2 集装箱空箱调运概述 2 集装箱空箱调运概述 2 1 集装箱运输概述 2 1 1 集装箱及集装箱运输 集装箱是由英语 c o n t a i n e r 翻译面来的专用术语。根据i s o 1 0 4 的规定，集装 箱是指一种容器，应具有如下条件： ( 1 ) 具有耐久性，其坚固程度足以反复使用； ( 2 ) 便于商品运送而专门设计的，在一种或多种运输方式中运输无须中途换 装； ( 3 ) 设计有便于装卸和搬运的装置，特别是从一种运输方式转移到另一种运 输方式； ( 4 ) 设计时应注意到便于货物装满或卸空； ( 5 ) 内容积为一立方米或一立方米以上。 集装箱运输年鉴中这样定义集装箱运输：“是指利用集装箱装载货物，通 过一种或几种交通工具，进行货物运输的一种运输方式。采用集装箱运输，可以 方便的实现运输方式的联运，从而使运输过程更趋于合理化”。 2 1 2 集装箱运输的特点 集装箱运输的发展之所以如此之快，并且成为常用的运输方式是由其特点所 决定的。集装箱运输的特点主要有以下四点： 第一，集装箱运输是一种标准化的运输形式，集装箱在国际贸易运输中的普遍 使用，迫切要求有一套世界范围通用的国际标准。集装箱的标准化包括集装箱的外 形尺度和其它一些要求。为了表示集装箱的装载能力，常用长度为2 0 f t 的集装箱 作为换算用的标准箱( t w e n t y f o o t e q u i v a l e n t u n i t s ，t e u ) ，也称为国际标准箱单位。 第二，集装箱运输是一种高效率的运输形式。它装卸效率高。为传统杂货方式运 输的4 倍，为托盘的1 7 倍。运输工具在站点停留时间短、营运效率高、站场利用 率高。 第三，集装箱运输是一种高质量的运输形式，在运输和装卸过程中货损少、运 达速度快、便于运载工具运输。 7 北京交通大学硕士学位论文 2 集装箱空箱调运概述 第四，集装箱运输是一种高投入的运输形式，进行集装箱运输，需要一系列的 配套设备，本身的成本也比较高昂，因此这个运输货物的载体需要重复的利用。 2 1 3 我国铁路集装箱运输的发展 美国是世界上用铁路运输集装箱最多的国家，铁路集装箱多式联运市场份额 高达3 4 5 ，而集装箱运量也占美国铁路总运量的1 0 以上。 我国铁路集装箱运输自五十年代开始，经历了起步、徘徊和创业三个阶段， 至九十年代进入了高速发展时期，取得了显著成绩。我国铁路集装箱具有自身的 一些优势，但同时不可避免的也具有不足之处。下面对其优势和不足进行简要的 分析，从而对我国铁路集装箱的发展有比较清晰的了解。其中优势主要表现在： ( 1 ) 铁路里程增加、路网不断扩展，具有较大的集装箱集散站。如表2 1 所 示。随着国家经济的发展，中国铁路网迅速发展，通路里程也迅速增加，铁路运 输网络得到了进一步完善。 从箱流径路来看，集装箱集疏运径路主要为京广、京沪、京哈、浙赣、陇海 等五大铁路干线；从箱流流向来看主要流向是由南向北、由东向西。尽管我国公 路运输发展更为迅速，但铁路在长距离、大批量集装箱货运运输中仍然占有一定 的优势，同时，为了适应集装箱运输的要求，铁路运输部门先后开行了成都广州、 长春大连、上海南京等方向的集装箱直达专列，以及新欧亚大陆桥过境集装箱列 车( 从某种意义上说，集装箱国铁以及国铁连接的地方铁路都可以办理直通运输， 并可建立铁路集装箱办理站、铁路集装箱集散站等有利于集装箱运输的配套设 施) 。 ( 2 ) 集装箱箱型和箱类多样化、更新快。在铁路运输的集装箱。应符合铁道 部标准、国家标准和国际标准( i s o ) 。不符合上述标准的，不能按集装箱办理运 输。另外，就其集装箱产权所属，分为铁路集装箱和自备集装箱，铁路集装箱是 铁道部所属的集装箱。本论文所研究的集装箱调运主要是部属集装箱( 尽管我国 铁路部门进行了改革，集装箱运输部门也逐步市场化，但目前阶段，还是由铁道 部所主导) 为了适应国内外集装箱运输发展的趋势，铁道部制定了集装箱发展 规划，确定了铁路集装箱发展的目标，其中对集装箱箱型发展的技术政策是停止 生产一吨箱，加快淘汰五吨箱，适当发展十吨箱，大力推进国际标准箱，在这种 技术政策指导下，铁道部增加了大型箱( 主要是2 0 f t 箱) 的投入。集装箱尺寸和 箱型见表2 - 2 、表2 - 3 。 ( 3 ) 铁路集装箱运输车辆多样化。铁路装运集装箱的车辆主要有3 种：敞车、 平车和集装箱专用车，可以满足多种集装箱业务的运输。 8 北京交通大学硕士学位论文2 集装箱空箱调运概述 表2 1 全国铁路发送量前1 0 名集装箱办理站 t a b l e2 - 1t o p1 0c o n t a i n e r - h a n d l i n gr a i l w a ys t a t i o n si nd i s p a t c h i n gv o l u m e ( 4 ) 较完备的信息系统。近年来，由于我国铁路技术装备水平和管理现代化 水平的不断提高，铁路系统己使用或正在开发、完善的铁路通讯系统及铁路运输 管理信息系统、运输调运指挥系统、铁路集装箱追踪系统等信息系统，为铁路集 装箱运输利用电子商务开展现代物流提供了极佳的条件，对集装箱运输的物流化 发展奠定了基础。 但同时由于管理体制和历史方面的原因，我国铁路集装箱运输还有很多不足 之处。大致表现在： ( 1 ) 管理体制不顺，市场主体不明。铁路集装箱运输归铁道部统一领导，实 行铁道部、铁路局管理。尽管我国铁路部门进行了改革，一部分业务逐步市场化， 但目前铁路集装箱运输主要还是由铁道部、铁路局下设公司进行运作，运作主体 不仅是运动员，还是裁判员，同时又是运动规则的制定者，难以做到产权清晰、 责任明确、自主经营、自负盈亏，不能很好地适应市场经济的要求。管理上没有 建立起一整套科学的、强有力的利益、风险、责任制约机制，粗而不细，显得十 分乏力。可以说。铁路现行的集装箱运输管理体制是导致目前铁路集装箱运输权 责不明确、经营无约束、盈亏难清算的根本原因。 ( 2 ) 服务意识薄弱，服务水平较低。尽管随着业务竞争的激烈，管理水平和 服务水平有所提高，但其市场意识，服务意识还具有较大差别，需要进一步的提 高，充分发挥市场竞争机制的作用。 9 北京交通大学硕士学位论文2 集装箱空箱调运概述 干货集装箱 冷藏集装箱 保温集装箱 通风集装箱 开顶集装箱 板架集装箱 罐式集装箱 装运一般成件、贵重，高档、易碎的货物 装运需冷冻或需保持一定温度的货物 装运怕冻货物 装运新鲜水果等怕热、怕闷货物 装运较重、较大不宜在箱门掏装的货物 装运笨重、大件货物 装运液体货物 其他专用集装箱装运有特殊要求的其他货物，如毒品、危险品、散货等 ( 3 ) 集装箱箱流需求不均衡，空箱积压现象严重，运转率低。铁路集装箱箱 流西压东缺、南压北缺，这种箱流需求不平衡现象，使得铁路集装箱运输存在大 量的空箱调运问题。这在一定程度上制约了集装箱运输的发展。 ( 4 ) 集装箱运输主要通道的能力亟待提高。首先，集装箱运输快速发展要求 铁路提高线路的能力。集装箱运输的多为高附加值货物，对时间的要求相对较高。 而要做到客户要求的快速、及时、甚至随到随走，就要求铁路线路有较大的能力 储备做后盾。其次，集装箱运量时间上存在的不平衡对线路能力提出了较高要求。 据统计，日均发箱、三季度偏低，二、四季度偏高，特别是第四季度剧增，下 半年比上半年发送量增长1 2 3 。运量的波动，要求线路能力不仅满足运输淡季的 需要，还要满足运输旺季的需要。但随着信息化管理水平的提高，通道能力的制 约逐步得到解决。 从上述分析可以看出，随着中国铁路里程的增加和铁路网的扩大，使铁路集 装箱的业务增加迅速，同时也在客观上要求集装箱数量的增加和加快集装箱的流 转，但一定时期内，考虑到成本和集装箱的制造速度，不能无限制地增加集装箱 数量，因此集装箱空箱调运和利用率就成为必须考虑的问题。而我国铁路集装箱 1 0 北京交通大学硕士学位论文2 集装箱空箱调运概述 空箱调运比较混乱，主要是利用行政命令的方式进行空箱的调运，只对短期的空 箱调运制定计划作业，这样的调运方式经验因素占主导作用。 2 1 4 我国铁路集装箱空箱调运的管理 铁路集装箱调运是集装箱运输作业的一个重要部分，在铁路集装箱运输作业 链中具有举足轻重的地位。我国的铁路集装箱调运，具有自己的管理体系和特点。 铁道部运输局集装箱处设部集装箱调运，铁路局设局集装箱调运( 以前是铁道部、 铁路局、铁路分局三级管理模式，铁路部门改革之后，铁路分局撤销) 。 铁道部对铁路集装箱调运制定的任务是：编制集装箱月度计划，组织均衡运 输，搞好货源组织，科学调运箱流，平衡集装箱保有量，提高集装箱利用率，与 有关部门密切合作，完成集装箱运输任务。具体来说，由铁道部和铁路局负责铁 路集装箱的调运作业，他们的职责主要是： 2 1 4 1 铁道部集装箱调运 铁道部集装箱调运负责全路集装箱日常运输组织指挥工作，其职责为： ( 1 ) 审批和下达全路集装箱月度装箱、装车和主要限制口计划，编制和调运 集装箱快运直达列车开行方案，组织各局实施； ( 2 ) 平衡各局集装箱保有量，及时预测箱流，合理调运箱流； ( 3 ) 检查各局集装箱快运直达列车的组织和开行情况及跨局成组专用平车的 运行情况，处理运输中发生的问题； ( 4 ) 掌握各铁路局集装箱的修理数、新造箱投入运用数和报废箱数； ( 5 ) 收取各局集装箱使用报告，检查集装箱日常运输工作的完成情况，对集 装箱各项任务指标进行日常分析和定期分析： ( 6 ) 贯彻领导指示，发布调运命令，检查各局集装箱调运执行命令和规章制 度的情况。处理各局间发生的问题。 2 1 4 1 铁路局集装箱调运 路局集装箱调运负责路局管内集装箱日常运输组织指挥工作，其职责为： ( 1 ) 编制和下达路局集装箱月度装箱、装车和主要限制口计划并组织实施， 组织分局管内集装箱方案运输； ( 2 ) 平衡路局管内集装箱保有量，合理调运箱流，组织均衡运输； ( 3 ) 按计划组织装箱去向，与有关运输计划部门紧密联系，掌握各办理站集 装箱的请求车、承认车和装车情况； ( 4 ) 摸清集装箱快运直达列车的货源组织情况。主动配合有关调运掌握集装 箱的快运直达列车在路局管内的始发、开行和成组专用平车的运行情况。协调解 北京交通大学硕士学位论文 2 集装箱空箱调运概述 决运输中的问题，遇重大问题及时向上级调运汇报，按规定收取和上报集装箱快 运直达列车有关报表； ( 5 ) 掌握车站集装箱的扣修、送修、修箱数，根据上级命令及时办理集装箱 投入使用手续； ( 6 ) 收取和上报集装箱有关报表，掌握各办理站集装箱日常运输工作的完成 情况，对集装箱各项任务指标进行日常分析和定期分析； ( 7 ) 贯彻上级指示、维护调运纪律、严格执行命令，检查各办理站执行命令 和规章制度的情况，及时处理局管内发生的问题。 2 2 空箱调运边界界定 研究任何一个系统的问题，必须明确系统的边界条件，研究铁路集装箱空箱 调运亦是如此。由于我国铁路集装箱运输具有自身的特点，牵涉到不同的主体和 方面，是一个比较复杂的系统，所以为了便于本论文的研究，首先对进入铁路的 集装箱运输情况进行如下归类： ( 1 ) 铁路系统内结点站间运输网集装箱运输。即集装箱直接在铁路集装箱办 理站办理业务，进行装箱、办理各种手续、到达目的站点掏箱，重新装箱循环作 业等一个铁路内运输连贯性流程，形成闭环运输系统。 ( 2 ) 从国内公路集装箱运输以中转方式到达铁路运输线，然后到达目的地进 行剩余作业。 ( 3 ) 从国内海路以中转方式到达铁路线，然后到达目的地进行剩余作业。 ( 4 ) 过境铁路集装箱转运国外集装箱运输，在集装箱运输中称为国际铁路联 运。 其中，铁路内循环为国内各个集装箱办理站问的集装箱运输，形成国内铁路 集装箱运输网络；从公路、水路的及多式联运中以铁路为中间环节的运输，只考 虑在铁路集装箱运输的状态，过境铁路集装箱运输一般情况比较特殊，可能更加 复杂，本系统不详细考虑。总体来说，本系统主要界定国内铁路集装箱调运状况， 以其他的集装箱运输方式进入铁路的，以接口方式处理。如图2 1 所示。 北京交通大学硕士学位论文2 集装箱空箱调运概述 图2 - 1 系统界定 f i g u r e2 - 1s y s t e m a t i cd e f i n i t i o n 其中系统是建立在以下假设条件下进行研究的： ( 1 ) 系统封闭性假设。假设所讨论的对象整体是一个封闭的系统，即该系统 一旦确定了某个状态，只与其内部因素有关，即系统的状态不随外界环境的改变 而改变，系统的状态改变只依赖于系统内部的参量。 ( 2 ) 箱流确定性假设。假设任意两个结点站问的集装箱流量在一定时期可以 看成是确定的，并且在整个过程中不会随其它因素的变化而发生较大的波动。 ( 3 ) 对称性假设。假设o d 相同且方向相反的两支集装箱箱流所选择的径路 是空间重合的，即该两支箱流的径路是空间对称的。 ( 4 ) 确定性假设。假设固定设备、活动设备和人才都满足运输生产的要求， 任意两站点间的距离都是确定的。 ( 5 ) 能力利用假设。各站点的能力均能适应箱流强度的要求。箱流在途经各 区段的可利用能力也均己确定。 2 3 集装箱空箱产生的原因 对于一个确定的时期或计划期来说，在铁路上可使用的集装箱量较为固定， 由于集装箱的成本和制造速度，不能用在短时间内大量购买或生产大量的集装箱 来解决集装箱缺乏的问题，也就是说研究空箱调运问题的前提条件是在一定时期 内，系统内的集装箱数量是个较为固定的或者在一定的范围内稍微波动。这是研 究这一问题的前提条件。 全国集装箱货源分布和流向的差异，导致箱流在方向上的不平衡，集装箱空 箱调运运输需求( 即需供应的空箱 与运力供给( 即可返回投入运输的空箱) 之 北京交通大学硕士学位论文2 集装箱空箱调运概述 间的不平衡。而造成这种不平衡的原因，既有客观的因素，又有主观上的因素。 但总的来说，造成空箱调运的原因主要有以下几点： ( 1 ) 结点站到达和出发的集装箱数量不平衡 由于我国各个地区间的经济发展水平差异很大，所以各地区的适箱货源量差 异就很大，造成结点站到达和出发的集装箱数量不平衡。例如对于我国西部地区 的一些城市到达的集装箱数量多，而发出的集装箱数量却较少，成了富箱站。这 就需要将一部分空箱重新利用产生重箱，另一部分就需要调出富箱站，进入系统 内循环。这其实是一个位势的问题，即富箱站和缺箱站具有位势差。 ( 2 ) 结点站到达和出发的箱型数量不平衡 由于在运输过程中，对于不同的箱型存在不同的适箱货物，当不能够采用空 箱代用时，即使到、发箱数量平衡，也仍然会产生不同箱型空箱的调运。 ( 3 ) 由非运输生产原因引起的空箱调运 在集装箱到达卸货地点时，集装箱的作业流程除了需要一定的装卸作业外， 还需要一系列的备案，检疫等手续和过程，由于相关部门的信息传递和办公效率 问题，会在某种程度上减缓了集装箱的流转速度，也将引起不必要的空箱调运问 题；另外，在非运输产生的空箱原因中，常常由人为而引起的，比如有的站点受 利益驱动，“买箱卖箱”，途中截留空箱等，致使集装箱调运指挥不能有效地进 行空箱调运，导致箱源与货源分离。个别车站为保证在货源旺季时有箱可装，在 淡季时集装箱到达后就不上报，藏匿集装箱；有些车站为解决本站箱源问题，擅 自截留回空集装箱；此外个别路局为了本单位集装箱运输任务的完成，也在到达 箱数上作假，藏匿集装箱，这都会直接影响到集装箱的运转，从而加重了集装箱 空箱的调运。 2 4 集装箱空箱调运的特点 集装箱空箱调运具有以下几个主要特点； ( 1 ) 随机性 集装箱空箱调运系统的随机性主要表现在集装箱空箱的需求和供应随机性， 需求和供应的数量和时间的随机性。 ( 2 ) 动态性 由于需要在不同时间内对空箱调运进行决策( 包括数量和流向) ，而现实中的集 装箱发生量较多，空箱的需求地和供应地之间随时问变异。如某时间段某地对集 装箱产生需求，而下一个时问段或下几个时间段内，该地产生出空箱，形成空箱 的供应。因此，集装箱空箱调运是动态性的离散过程。 1 4 北京交通大学硕士学位论文2 集装箱空箱调运概述 ( 3 ) 复杂性 空箱调运问题的随机性和动态性已经体现了该问题的复杂性。此外，在空箱调 运过程中存在的转运现象、运输能力的限制、运输方式的选择等，更增加了问题 的难度，增加了空箱调运工作的复杂性 ( 4 ) 运输需求和供应时间的限制性 在实际运作过程中，为保证集装箱客户的贸易能顺利进行，需求方要求集装 箱空箱的供应在规定时间内完成，一旦超过规定时间或过早地完成空箱从需求地 到供应地的调运，就会导致不必要的集装箱堆存损失、违反合同损失、空箱需求 不足损失等等。 2 5 集装箱空箱调运的核心问题 从经济学的角度来看，铁路集装箱运输部门为了在满足一定的运输任务前提 下追求最大的经济利益，会尽量合理的购置集装箱，或提出合理的集装箱需求。 也就是说，在整个铁路使用市场上，在一个比较长的时期内，总的供应量是等于 总的需求量的，只是由于运输市场的不均衡和一些因素的影响，造成在短期内的 需求和供应的不平衡，而由于成本和其它的因素，又不可能无限地购置集装箱， 所以运输市场上流转的集装箱是有限的，即该资源是稀缺的。另一方面，由于客 户自身装箱货物有限，形成了对集装箱的需求。这样，对于集装箱的供应结点( 站) ， 就应考虑如何调运，何时调运，调运多少以满足需求结点的需要；而对于集装箱 需求结点( 站) ，就应该考虑从何处调运，调运多少以满足自身需要。所以，空箱 调运的问题就是如何解决集装箱需求与供应之间的不平衡的问题，如何控制和决 策集装箱从供应地到需求地的流动问题。从集装箱运输组织的角度来看，完整的 集装箱运输组织理论应该包括空箱流的调运优化问题。从以上两个方面来看，结 点站间的空箱调运，其核心在于解决以下四个问题： ( 1 ) 确定调运的目标一若以利润最大化或成本最小化为目标，则考虑重点在 于能否取得最大收益而成本最小；若以满足客户的需求、以客户的满意度为目标， 则考虑重点在于是否能在最短时间内，以最快的速度，高质量地满足客户的需要； 或者是将成本的最小化和客户满意度结合起来，从双发的角度来考虑问题。 ( 2 如何调运确定需求结点与供应结点之间的空箱流动量，对哪些站点进 行调运，怎样达到最合理的调运。 ( 3 ) 何时调运空箱一决定调运空箱的时间。空箱的调运对时间具有一定的要 求，过晚的调运就会失去货源，影响经营的经济效益；过早地调运集装箱就会占 用大量的站场，需要较高的管理费用。因此，空箱调运对时间具有函数依赖关系， 北京交通大学硕士学位论文 2 集装箱空箱调运概述 应控制在一定的时间内，不能过早或过晚 ( 4 ) 空箱调运的径路确定空箱从需求结点到供应结点之间的运输径路，并 实现与重箱流径路之间的协调。由于现实中的集装箱供应地与需求地都不是固定 的，它们在某时期是供应地( 需求地) ，而在另一个时期是需求地( 供应地) ，因 此在一个确定的时期或计划期内，首先要确定所属各地集装箱空箱的供应量和需 求量，得出空箱的供应地和需求地。由于已经有了比较成熟的径路选择、优化的 理论和实际应用，本论文将不做详细介绍。 可以看出，结点站问空箱调运