基于需求分析的高铁快运选址规划研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：张彬（1990），男，陕西人，硕士研究生，场站及物流设计。-161-基于需求分析的高铁快运选址规划研究 张 彬 中铁第一勘察设计院集团有限公司线路运输院，陕西 西安 710043 摘要：摘要：高铁快运选址是发展高铁快运服务产品的重要环节。本文首先从高铁快运发展现状、发展条件以及需求三个方面分析我国高铁快运发展状况。其次，基于快递业务量预测以及高端快递业务市场数据，对高铁市场进行分劈并以此作为参考筛选出快运网络一、二级载体城市，然后分析快运基地建设影响因素构建相应规划指标，建立符合发展需求的覆盖模型，结合分级标准确定网络节点及其布局方案,希望本文的研究成果能为读者提供一定的参考价值。关键词：关键词：高铁快运；选址指标；运输节点；网络规划 中图分类号：中图分类号：U29 本文首先对我国高铁快运发展现状进行分析，并进一步分析其相应的发展条件，基于此对我国高铁快运需求进行预测分析，通过选取合理的快运基地指标构建了快运基地覆盖模型。论文旨在通过分析当前我国快递市场发展条件及需求，进一步对我国高铁快运网络进行选址规划研究，以此助力构建完善的快运服务体系并提升路网运用效率打造高端快运服务品牌，从而实现“高铁-快递”业务合作共赢。1 高铁快运发展现状 虽然我国高铁快运业务发展迅速，但总体来看占比偏小，且快运业务量占比不足 10%，市场份额小。我国高铁快运自 2010 年起至今经历了主要的两个阶段：探索发展阶段及业务推广阶段。其中，2010 年中铁快运公司最初的尝试起到原铁道部经过论证于13年下发试办通知确定以中铁快运公司为高铁快运经营主体为主要这一时期为探索期。而从 2014 年高铁快运服务正式推出到 2016 年铁路试水电商物流服务市场，再到 2017 年京沪高铁线推出的“高铁极速达”业务以及至今，这一时期为我国高铁快运业务的快速推广时期，如图 1 所示。2010中铁快运尝试在胶济线利用载客动车组运载快件广铁集团在广州南-长沙南利用高铁确认车运载快件20122013铁道部下发试办高铁快运通知，逐步确定中铁快运为经营主体中铁快运正式推出高铁快运业务20142017在北京西-长沙南试验拆座椅车厢模式 图 1 我国高铁发展历程 目前，全国已有 503 个车站、514 个城市能够办理高铁快运业务，范围覆盖了高铁列车能够到达的所有直辖市、省会城市和地、县级城市，且自 2016 年 10月中铁快运在全国便达到在 700 个城市设有 3000 多个营业机构。但是，高铁快运如今仍然面临发展瓶颈，如高铁快运发展路径不清晰，运力资源利用不充分，快运经营服务网络不健全、设施不配套以及快运产品体系不完善等问题。2 发展条件及需求预测 2.1 发展条件 高铁快运运输模式的发展需要满足经济、政策形势、以及高铁内外部发展等各类条件1。目前而言，快运运输业务已具备较好的发展条件，其主要表现为：2.1.1 消费结构的升级 随着电子商务和互联网经济的快速发展，我国居民消费方式进行了相应的升级，互联网购物、快递物流等高速发展，而高铁快运在一定程度上也能够满足当前消费者对物流服务的更高要求。此外，我国产业结构也正由“231 型”向“321 型”转变，而为适应第三产业的发展要求，以高铁快运为发展重点，加大快运物流的组织力度成为当前铁路的工作重点，且越来越大的白货市场需求也为高铁快运的发展提供良好条件。2.1.2 政策形势要求 2019 年我国交通强国建设纲要中要求打造全球“123 快运物流圈”（实现国内 1 天送达、周边国家2 天送达、全球主要城市 3 天送达），要求对高铁货运中国科技期刊数据库 工业 A-162-高时效装备进行研发创新，以支撑交通强国发展。其次，运输结构调整要求拓展高铁站货运服务功能，需进一步完善货运配套设施，因此从国家战略层面对高铁快运发展提出要求。2.1.3 行业竞争趋势 在快递运输市场中，高铁快运有着诸多的市场竞争对手，目前全国快递企业数量达到 11000 多家，主要市场份额掌握在大型快递企业手中，因此在目前快递运输业有着较大竞争压力的背景下，高铁快运需要不断提升自身服务水平，而快运平台以及信息化发展等则是高铁快运提升自身竞争力的重要方法。2.1.4 高铁快运内外部发展 高铁快运的发展离不开良好的内外部环境支持，就外部发展机遇而言，我国地方政府以及物流企业对发展高铁快运新业态呈现积极态势，此外人民对于多样化的服务产品以及优质的服务方式也有着更高的需求。从高铁快运内部发展来看，高铁路网有着充足的优势，在远期规划中高速铁路规模将达到4.5万公里，届时将建成以“八纵八横”主通道为骨架、区域连接线衔接、城际铁路补充的现代高速铁路网，同时将新建14个动车所，并在既有场站预留快运基地建设空间。因此，良好的内外部条件也是支撑快运业务发展的有力保障。2.2 需求预测 进行试点选址研究需对快运需求进行相关分析，总的来看我国快递市场总体规模迅速扩大，我国快递业务量从 2008 年 15.1 亿件增至 2019 年 635.2 亿件，且快递市场保持中高速增长态势，截止 2019 年快递业务增速为 25%与往年持平。就快递市场需求而言，我国快递市场区域集中度高，主要集中在沿海和省会城市，且以东南沿海地区最为密集，2019 年广东、浙江、江苏、上海、北京、福建、山东 7 个省（市）快递业务量占到总量的 73.58%。此外随着我国产业布局调整，快递网络结构下沉发展、网络中心向西发展，快递市场中心也正由南京区域向武汉区域移动，而武汉也将成为快递企业全国性分拨中心建设首选地。据此，进一步对快递业务量进行预测分析，预计到 2025 年、2035 年我国快递市场容量约达到 1800 亿件、4200 亿件。图 2 快递业务量增速预测 在测算高铁快运目标市场规模时，主要对标面向高端货源的顺丰速运业务量，基于顺丰速运中异地件当日达、次晨达、次日达比例，及顺丰速运高端快件业务量占全国高端快件的比例，结合社会快递业务量预测结果，推算高铁快运需求规模。此外，高铁快运目标市场为干线运输距离在300-2500公里内的当日达、次晨达、次日达快件，因此在对社会快递量进行分配时，主要从运输距离指标（只考虑干线运输距离在300-2500 公里内的快件）及时效性指标（只考虑时效为次日达及以上的快件）两个指标进行卡控2。基于以上预测思路测算2025年高铁快运主要通道OD 流量。结果显示，上海至北京（367850 件/日）、北京至上海（218675 件/日）、深圳至上海（191116件/日）、上海至深圳（183702 件/日）、上海至广州（183693 件/日）等通道流量最为集中。此外，根据快递行业统计惯例，因当日达、次晨达、次 日 达 三 种 产 品 在 异 地 件 中 的 比 例 约 为1:4.55:9.5 按照上述比例将高铁快运目标市场进行分劈，可得到分产品高铁快运目标市场规模，结果如表 1所示。表 1 分产品高铁快运目标市场规模预测结果 单位：亿件/年 产品 年度 当日达 次晨达 次日达 合计 市场份额 2025 年 8 34 70 112 7.8%2035 年 22 95 200 317 8.6%注：有效市场份额，即去掉国际件和同城件。3 高铁快运基地选址 3.1 快运基地选址模型 高铁快运物流基地载体城市布局需要重点考虑运23 37 579214020731240150763517864196050010001500200025003000350040004500业务量（亿件/年）中国科技期刊数据库 工业 A-163-输需求、成本以及城市服务水平因素。其中运输需求包括城市快递运量，成本包括仓储成本、运输成本、装卸搬运成本，城市服务水平包括服务覆盖范围以及服务能力。高铁快运载体城市布局因素运输需求成本城市快递服务水平城市快递业务仓储运输装卸搬运服务覆盖范围服务能力 图 3 高铁快运载体城市布局因素 由上，基于高铁快运载体城市布局因素，对全国各大城市进行排序，由高到低以 300km 集货半径对其他城市进行辐射，尽可能全面地覆盖全国快递业务量，最终形成高铁快运基地布局方案。基于此建立高铁快运基地布局模型如下：目标函数：minijijiijjjjiiji I j Jj Jj J i IZa d q xf zv q x(3-1)约束条件：,iijjji Iq xu zjJ(3-2),iijjji Iq xs zjJ(3-3),ijijx dRiI jJ(3-4)0,1,ijxiI jJ(3-5)0,1,jzjJ(3-6)其中：I为高铁快运需求城市集合；J高铁快运基地载体候选城市集合；ija表示需求城市到基地载体候选城市的单位运输费率；jf表示基地载体候选城市j办理快递业务的固定成本；jv表示基地载体候选城市j处理单位快递业务的运营成本；iq表示需求城市的快递需求量；ijd表示需求城市到基地载体候选城市的运输距离；ju表示基地载体候选城市的快递服务能力；js表示基地载体候选城市的最小快递量；R表示基地载体城市最大服务半径；ijx表示需求城市是否接收基地载体候选城市为其服务的 0-1 变量；jz表示是否选城市j作为基地载体城市；式(3-1)为快递运输总成本最小；式(3-2)表示基地载体候选城市的服务能力约束；式(3-3)表示基地载体候选城市需要满足最小运输量需求；式（3-4）表示需求城市i与载体候选城市j间距离小于载体候选城市最大服务半径时，基地载体候选城市才可为需求城市服务；式(3-5)、(3-6)为 0、1 变量约束。上述高铁快运基地布局模型为混合整数规划模型，分支定界法是求解该类模型的经典算法，因此拟采用分支定界法求解上述模型，并采用 CPLEX Studio 软件编程。CPLEX Studio 是一个将OPL集成开发环境、CPLEX求解器和CP求解器合并在一起的用于开发基于优化的分析型决策支持应用的综合工具包，可用于求解线性规划、二次规划以及混合整数规划等问题。分支定界法具体步骤如图 4 所示。输入不考虑整数约束条件不考虑整数约束的解整数约束条件设定变量Xk bk bkXk=bk+1整数约束条件整数约束条件最优解求解判定满足不满足分支求解求解满足满足不满足不满足注：Xk为任意未得整数解的整数变量 bk为Xk的非整数解 bk为bk对应的整数位 图 4 分支定界算法流程图 中国科技期刊数据库 工业 A-164-3.2 快运基地选址结果 在此将高铁快运基地分为一级、二级快运基地两个级别，分级标准主要依据该城市快递运输需求以及城市快递服务水平。快递运输需求主要参考城市快递运量，城市快递服务水平主要参考城市服务覆盖范围以及服务能力。表 2 高铁快运基地分级标准 指标 高铁快运基地 一级高铁快运基地 二级高铁快运基地 城市快递服务覆盖范围 大于等于 600km 大于等于 300km 城市快递服务能力 10 亿件 1 亿件 快递业务量 10 亿件 1 亿件 基于高铁快运基地分级标准，基本在全国形成以北京、上海、广州、深圳四个一线城市，外加面向华南地区的武汉，面向华东地区的杭州、面向西南地区的成都，面向中原地区的郑州，面向西北地区的西安，共计 9 个一级快运基地。再以一级快运基地为依托，在制造业较为发达的东南沿海地区，消费旺盛的人口稠密地区的省会城市或区域中心城市，规划建设二级快运基地3。3.3 快运基地建设要求 对于一级快运基地，应规划建设铁路物流基地，并在物流基地内部建设高铁快运作业区，同时规划高铁快运外溢区。其中，高铁快运作业区包括装卸站台、装卸线、分拨配送仓库等设施，设施规模及设计参数需满足高铁快运作业需求。高铁快运外溢区包括电商分拨中心、电商仓储区、流通加工区、冷链区、城市配送区等高铁快运业务相关功能区，满足高铁物流配套需求，提供信息交互、车货匹配、城市配送等物流增值服务。对于二级快运基地，可利用动车所内预留用地或周边用地新建高铁快运作业区，在用地条件允许的情况下，可毗邻规划快递企业分拨中心，减少公路短驳距离，提高快件分拨时效。高铁快运作业区包括装卸站台、装卸线、分拨配送仓库等高铁快运作业设施，根据高铁快运业务需求量合理确定作业区内设施规模4-6。装卸站台、分拨配送仓库设计参数要满足集装化器具水平搬运及汽车、动车组装卸要求，装卸线设计参数要满足整列短编高铁快运动车组到发需求，必要时要预留长编高铁快运动车组到发条件。4 结语 构建完善的高铁快运服务网络，对于充分推进高铁快运规模化、专业化发展，提升高铁快运产品市场竞争力和行业影响力，以及发挥行业优势降低物流成本提升高速铁路运用效率，打造高质量高铁快运业务产品，实现高铁与快递行业的“合作共赢，融合发展”等具有重要的现实意义。基于大量高铁、快递基础数据，结合当前高铁快运发展需求，以定性定量相结合方法建立数学模型对我国高铁快运网络规划进行研究，最终构建了高铁快运节点布局覆盖模型，设计出“一级-二级”快运基地布局方案，并提出“一级-二级”快运基地相关建设要求。参考文献 1Yuan Ke Zhang,Si Ping Qin.Research on the Feasibility of Express Freight Transport on High-Speed Railway in ChinaJ.Applied Mechanics and Materials,2013(25).2郭幸.我国高速铁路开展快运业务的模式评价D.北京:北京交通大学,2015.3刘启钢,丁小东,周凌云,等.高铁快运市场定位及产品谱系设计J.铁道运输与经济,2016,38(2):12-16.4孟毅美,荣文竽,盛芷馨.基于双层规划模型的高铁快运定价研究J.铁道运输与经济,2023(12):11.5刘中亮,张春来.推动高铁快运高质量发展的对策建议J.铁道经济研究,2023(5):1-7.6姜雯.高铁快运运输基地选址规划方法研究J.机械设计与制造工程,2019,48(05):76-78.基金项目：中铁第一勘察设计院集团有限公司科技研究计划课题(院科 15-01)。