快捷货运服务网络设计研究综述

服务网络设计是快捷货运运营管理层面的重要内容，也是交通运输领域的关键科学问题。本文分析了快捷货运服务网络设计的内涵，并从研究内容、优化模型、求解算法这3个方面对国内外相关研究现状展开详细论述。在研究内容上，对不同运输方式和多式联运进行归类总结，单一运输方式下和综合运输体系下的快捷货运服务网络设计都涵盖了路径规划、流量分配、时刻优化等方面，且内涵和外延都在不断拓展。在模型构建上，有基于节点-弧和基于路径两种角度的建模方式，其中，基于时空网络角度建模成为近年动态服务网络模型设计的重要方向；建模的背景以确定条件为主，不确定条件下的模型大多仅是考虑需求的不确定，并未揭示出各种不确定性参数对网络结构和流量分配的影响机制；所考虑的因素从初期的需求总量、服务成本、服务频率，逐渐增加能力约束、时刻影响、设备利用等方面。在求解算法上，以启发式算法为主，其中，大多基于智能算法，随着计算机运算效率的提高及商业求解软件功能的强大，基于列生成和基于模型松弛或分解的算法在近年呈上升趋势。最后，结合快捷货运内外部条件的变化，提出快捷货运服务网络设计在考虑低碳因素、不确定条件、演化机理等方面有待进一步研究的方向。     

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在集装箱多式联运系统中,内陆运输方式和路径的选择,对集装箱门到门运输过程的运输效果产生很大的影响.为更合理地组织多式联运,本文在充分考虑集装箱内陆运输路径因素的同时,研究集装箱多式联运在运输方式转换过程中节点作业随机特征对运输方式和路径选择的影响.以总成本最小为目标,建立带有时间约束的混合整数规划模型,通过图形变换,将问题转化为节点作业带有随机特征和运输时间约束的最短路模型.通过实例验证并对结果进行分析,求得的路径在成本和时间方面较合理,具有可操作性,可以成为多式联运路径选择的决策参考.     

低碳背景下的多式联运路径规划

低碳运输一直是世界各国关注的焦点,多式联运作为一种主要的运输组织形式,国内外的文献中却少有关于多式联运碳排放研究的文章.本文提出了运输总成本最小和运输碳排放总量最小的多目标0-1规划模型,构建运输总成本时不仅考虑了运输弧段上的运输成本、运输节点的换装成本、铁路车站及水运码头的存储成本还考虑了运输弧段与代理商的匹配关系.运输碳排放量则由运输过程碳排放和换装过程的碳排放构成.采用改进的带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对模型进行求解,算法能有效保存优秀个体和降低计算的复杂度.最后通过算例验证了模型和算法有效性.     

铁路枢纽内班列车流的组织优化研究

优化枢纽内班列车流的组织是提升班列组织效率的重要途径.基于班列作业时 间,反推可能的运输服务,构建枢纽内班列车流组织服务网络.通过将不同联弧能力进行 差异化设置,使其满足货运需求总量约束及班列组织对不同品类货物运量的要求.以运输 服务组织总费用最小为目标,构建铁路枢纽内班列车流组织的混合整数规划模型.该模型 在铁路运能逐步释放和提升的背景下,以满足枢纽内班列开行所要求的基本车流为约 束,而弱化了班列车流组织过程中区段和站点作业能力约束.最后通过算例验证了模型的 可行性和有效性.     

关联货运市场中客户决策行为与货流再分配

根据古典决策理论关于货主是理性人的假设,建立了货物的广义流通成本模型、广义采购成本模型、不同运输方式的关联度系数模型及广义采购成本对运价和运输速度的敏感度模型,分析了关联货运市场中客户决策行为与货流再分配的特点及其影响因素。发现不同运输方式运送同一货物会产生不同的广义流通成本,货主根据广义流通成本选择运输方式,关联度系数接近1时,关联市场竞争越激烈,广义采购总成本对运输价格和运输时间的弹性系数分别等于运费和货物在途成本占广义采购总成本的比例,货物时间价值相对稳定,因此,决定货主的运输方式选择和货流分配的力量来自货物本身和运输技术。     

考虑货运方式和客运硬时间窗的地铁客货共车运输优化

鉴于地铁网络在解决大城市居民出行问题上的成功实践,能否利用非高峰时段地铁线路的冗余运力缓解城市交通拥堵和货运压力,成为近年来城市货运领域的一个热点话题。本文研究了一个基于“客货共车”模式的地铁客货协同运输优化问题,特别考虑了货运需求的运输方式约束（即同一货物运输需求将完全通过地铁完成,或完全不依赖地铁）以及客货需求的时间窗约束,其目标是在必须满足乘客需求的情况下,充分利用地铁运力服务货运需求,同时减少货运对乘客的影响以及混合编组的工作量。货运需求的运输方式约束使得该问题被构建成一个非线性整数规划模型。通过线性化技术,将非线性整数规划模型转化为等价的线性整数规划模型,并利用商业求解器CPLEX进行求解。以北京地铁八通线为例的实验结果表明,所提出的方法能够有效解决所关注的问题,同时所得到的协同优化策略能够提高地铁线路的“客货共车”运输效率。为了进一步说明所考虑的问题特点,相关计算结果与已有研究进行了对比,这为地铁货运管理和决策提供了更多参考。     

多运输方式竞争下的铁路快捷货运定价方法

不同运输方式存在运输价格、安全性、时效性和便捷性等方面的差异,这几个 因素决定了货物运输的广义费用.客户总是选择对自身来说广义费用最小的运输方式.快 捷货物运输是铁路近几年开发的货运新品种,在定价方面主要依赖个人经验,缺乏理论 依据.为此,本文研究了多种运输方式竞争下铁路快捷货物运输的动态定价方法,提出用 户广义费用最小化模型和双层规划模型,并通过呼和浩特至北京的货运数据比较了这两 种定价模型对定价及总利润的影响.结果表明,双层规划模型优于广义费用最小化模型.     

高铁参与下考虑时间窗的生鲜品多式联运路径选择

针对生鲜品小批量、高时效的运输需求,提出将高铁作为一种运输方式参与到生鲜品多式联运中.考虑中间节点混合时间窗以及目的地收货软时间窗约束,以运输成本、中转成本、时间惩罚成本、蓄冷成本和质量损耗成本构成的总成本最小为目标,构建多式联运路径选择与运输方式组合模型.以"哈尔滨-昆明"区间多式联运为例进行算例分析,采用混合田口遗传算法求解,算例结果表明:考虑节点时间窗时选择"高铁+公路"路径运输组合方式更优;节点时间窗的存在虽然会在一定程度上造成时间价值成本的增加,但具有较强的现实合理性,说明模型能够有效地为生鲜品快速多式联运提供实用性的路径参考.     

神华铁路重载列车开行方案综合优化研究

通过分析神华铁路运输模式及车流组织方式,根据其具有的以列为单位调整以及对线路通过能力要求较高的特点,引入组合站改编能力约束和编组去向数约束,将重载列车开行方案和组合站布局两个问题进行综合协调,以组合时间耗费最小化、通道流量最大化、改编费用和组合站建设投资费用最低为目标,构建综合优化模型。最后,以神华包神铁路集团为背景的运输系统为算例,提出进行组合站优化扩能和运输组织的具体方案,为重载运输的发展起到理论支撑作用。     

考虑空间特征的货运方式选择行为模型

货运市场中铁路份额较低的一个重要原因是,铁路运输企业未能准确掌握托运人货运方式选择行为,并提供具有竞争力的货运服务.本文依据116家托运人的适应性行为调查数据,构建包含运输方式时间与费用,货物特征和选择惯性等属性的多项Logit模型及混合Logit模型,并引入空间特征与运输时间的交互项,揭示不同空间特征下运输时间对效用...     

考虑时间价值的中非多式联运路径与出海港选择

为区分细化不同货类的中非多式联运路径及出海港选择,将货物的时间价值作为一种运输成本。本文定义货物的时间价值成本由资金占用成本和货物价值损失两部分构成,考虑班轮的班期、运输报价及货物的时间价值,综合出海港的选择和到港运输路径、方式,构建路径选择模型,以期为实际的分货类出海港路径选择提供参考。通过深度优先遍历算法,求解长沙-德班算例。结果表明,班轮的班期、运输报价及货物的时间价值都将影响路径选择的结果。在运价调幅方面,对于高价值、高时间敏感度的货物,货主的出海港选择有较强的鲁棒性;对于低价值、低时间敏感度的货物,运费报价的调幅能在可控范围内(1000 USD·TEU-1 )实现货主对多个港口选择的变换,具有相对的灵活性和可控性。     

基于衔接组合的集装箱多式联运服务分段采购优化

为解决集装箱多式联运服务分段采购中的运输费用和运输时间优化难题,从多 式联运经营人的视角出发,提出了集装箱多式联运总费用最小化和总运输时间最小化的 双层优化目标.基于运输路径选择和时、空、量的衔接组合,结合托运人运单、集装箱多式 联运组织形式、集装箱交接地点、运输路段及方式、运输时间、运费率等要素约束,建立了 集装箱多式联运服务分段采购优化模型.运用自然约束语言设计搜索算法程序并求解.数 值实验分析结果表明,该模型及搜索算法不仅易于实施求解,而且应用效果良好,达到了 集装箱多式联运一体化无缝运输的目的.     

考虑铁路折扣的集装箱公路与多式联运博弈定价

针对考虑铁路运输规模折扣的集装箱公路直运与经陆港公铁联运的均衡定价问题,选用包含经济成本、时间成本和碳排放成本的集装箱公路直运与公-铁联运广义费用函数,构建上层以承运人利润最大化,下层以托运人广义费用最小化为目标的双层规划模型,结合算例采用基于灵敏度的启发式算法求解,并对托运人效用敏感权重系数进行敏感度分析,验证模型有效性。研究发现：公路和多式联运的价格博弈会促使双方运价下降;铁路运输规模折扣可以使多式联运通过降低运价提高货运分担率和利润,减少广义运输费用和碳排放;20%的铁路运输折扣可以使多式联运分担率从 29.44%增长至 45.37%,利润增加 14.20%,使所有集装箱运输广义费用下降 2.71%,碳排放减少16.70%;铁路直达海港可以使经陆港多式联运的货物分担率上升13.82%,利润上升33.27%,使所有集装箱运输广义费用下降4.24%,碳排放减少14.16%;托运人运输服务偏好会影响陆港的定价策略。     

混合不确定条件下绿色多式联运路径优化

主要研究了当运输时间、中转时间、客户需求和中转集拼货运量四重混合不确定因素服从随机分布时的绿色多式联运路径优化问题，运用随机优化理论，以运输成本、碳排放成本和时间惩罚成本为目标，建立混合不确定条件下绿色多式联运路径优化模型.通过对各子目标函数权重进行赋值，得出考虑不同成本因素的多式联运路径优化方案.探讨时间、需求和网络服务能力对多式联运路径优化结果的灵敏度分析，发现各成本随时间变动而变化的规律和边际运输成本最小时的服务时间；当货运量形成规模效应后可降低边际运输成本；不同网络服务规模的运输路径优化结果，以及满足客户不确定需求的最小网络配置.     

混合不确定条件下绿色多式联运路径优化

主要研究了当运输时间、中转时间、客户需求和中转集拼货运量四重混合不确定因素服从随机分布时的绿色多式联运路径优化问题,运用随机优化理论,以运输成本、碳排放成本和时间惩罚成本为目标,建立混合不确定条件下绿色多式联运路径优化模型.通过对各子目标函数权重进行赋值,得出考虑不同成本因素的多式联运路径优化方案.探讨时间、需求和网络服务能力对多式联运路径优化结果的灵敏度分析,发现各成本随时间变动而变化的规律和边际运输成本最小时的服务时间;当货运量形成规模效应后可降低边际运输成本;不同网络服务规模的运输路径优化结果,以及满足客户不确定需求的最小网络配置.     

中国货运结构优化的碳减排效应测度

管理部门和学界高度重视货运结构优化问题，因为过高的公路货运量导致货运碳排放居高不下，不利于早日实现“碳达峰、碳中和”目标。除货运结构外，货运碳排放受诸多因素影响，但研究者大多仅关注部分重点因素影响，对于货运结构优化的碳减排效应缺乏准确理解。为解决上述问题，本文利用“自上而下”法测算1999—2019年中国货运碳排放量，并构建综合考虑社会经济变量(如人均GDP)与货运特征变量(如货运分担率)的偏最小二乘回归模型，通过调整不同货运方式使用费用，模拟2030年不同政策刺激情景下货运结构优化的碳减排效应。结果表明：1999— 2019年，社会经济变量对货运碳排放增长的年均贡献度为73%，显著高于货运特征变量；公路、铁路和水路货运分担率变化对货运碳排放增长的年均贡献度分别为1.81%、-0.01%和-0.26%；2030 年公路货运量全部转为铁路或水路货运量的极端情景，难以实现单位GDP货运碳排放较2005年下降65%的标准；增加高碳货运方式使用费用的碳减排效应比降低低碳货运方式使用费用更显著。     

客货共运下机场线列车运行计划与货运分配方案协同优化

机场线具备利用富余能力开展城市货运服务的潜力。针对机场线客货共运问题，基于客货共载和货运专列两种货物运输形式，以考虑仓储、装卸及列车运行成本的货运净收益最大为目标，构建列车运行计划与货运分配方案协同优化模型，综合决策货运专列的编组停站方案、时刻表和货单分配。为快速求解模型，设计一维搜索算法对货运专列开行数量进行寻优。通过允许货运专列编组为0，保证搜索过程目标值单调递增，并利用Gurobi求解给定货运专列开行数量下的子问题。基于某市机场线案例结果表明，在不影响客运服务前提下，本文方法选择性满足货运需求，增加运营收益。相较于站站停模式，优化列车停站方案可增加5.2%的净收益；相较于固定编组模式，灵活编组在不同货运量和时效要求下可增加5%~35%的净收益，且时效要求较高时，灵活编组优势较为明显。     

低碳背景下港口群混合轴辐式运输网络优化

为了在节能减排的现实背景下对区域港口群运输网络进行优化,探究了港口群运输网络中的各项成本以及船舶、车辆碳排放的影响因素,引入了碳排放权重、成本系数和时间效用系数,在实现港口群运输网络总成本最小的目标下,构建了考虑碳排放的港口群混合轴辐式运输网络优化模型,最后应用算例计算分析了速度变化下25种情景的最优结果,并从中确定了海上航运网络、陆上集疏运系统的最优运量、运力配置方案,使该模型具有实用性和可行性.     

碳达峰下城市交通运输减排治理策略研究

随着我国城镇化和机动化进程的不断加快，交通运输行业的污染排放问题愈发严重，已经 成为碳排放的主要来源之一。通过政策手段有效治理城市交通运输污染排放是实现城市可持续 发展和2030年碳达峰目标的关键。本文在分析城市交通系统结构和各个要素因果关系的基础 上，将城市交通能耗与排放系统划分为：人口、经济、私家车、公共交通、物流与货运、交通基础设 施、能源消耗与排放等7个子系统，利用系统动力学方法建立城市交通减排治理决策模型，以哈尔 滨市为例进行策略仿真。在对模型进行方程设置、参数估计和有效性检验之后，利用Vensim软件 仿真模拟不同交通减排治理策略实施效果，并探讨如何通过不同策略组合实现城市交通碳达峰 目标，为碳达峰下城市交通减排治理提供决策依据和策略方案。