运输网络分析

一、运输网络分析

运输是指运输主体（人或者是货物）通过运输工具（交通工具和运输路径），由甲地移动至乙地，完成某个经济目的的行为。运输是一种衍生的经济行为，运输目的常常是为了辅助完成某些经济行为。同样，对于现代快递业来说，运输在快递活动中也是为了完成物件递送的经济行为，即通过快速地将货物运抵目的地而创造收益。

（一）现代快递运输网络的构成

现代快递运输网络主要由四部分构成，即现代运输方式、现代运输工具、现代快递运输线路以及现代快递运输节点。

1.现代快递运输方式

现代快递的运输方式主要有三大类，即公路运输、铁路运输和航空运输。

（1）公路运输。快递的公路运输是指以公路为运输线，利用汽车等陆路运输工具，做跨地区或跨国的移动，以完成物件位移的运输方式。公路运输是对外贸易运输和国内货物流转的主要方式之一。此外，公路运输既是独立的运输体系，也是车站、港口和机场物资集散的重要手段。

（2）铁路运输。快递的铁路运输是利用铁路进行物件运输的方式。铁路运输是利用铁路设施、设备运送旅客和货物的一种运输方式，在国际货运中的地位仅次于海洋运输。铁路运输与海洋运输相比，不易受气候条件的影响，可保障全年的正常运行，具有高度的连续性。铁路运输还具有载运量较大、运行速度较快、运费较低廉、运输准确、遭受损失的风险小等优点。但铁路运输也存在受轨道的限制、不能跨洋过海，铁路建设投资大等缺陷，使得其应用在一定的程度上受到限制。

（3）航空运输。航空运输是使用飞机、直升机及其他航空器运送人员、货物、邮件的一种运输方式。航空运输具有快速、机动的特点，是现代旅客运输，尤其是远程旅客运输的重要方式；同时也为国际贸易中的贵重物品、鲜活货物和精密仪器运输所不可缺。快递运输追求速度，因此，航空运输是远距离快递运输的首要运输方式。

2.现代快递运输工具

现代快递运输工具是在快递运输线路上，用于装载物件并使物件发生水平位移的交通设备。快递运输工具主要分成三类，即公路运输工具、铁路运输工具和航空运输工具。具体来讲，是指汽车、火车和飞机。

汽车是公路运输工具的核心，在现代快递运输中有着举足轻重的地位。在快递领域中使用的汽车种类很多，主要有:普通货车，包括轻型货车、中型货车和重型货车；以及厢式货车，主要包括高货厢货车和低货厢货车。

火车是人类历史上最重要的机械交通工具，也是铁路运输的核心。在快递领域中使用的火车主要有:棚车、铁路车列，也包括客运车列。

飞机是当前快递领域应用最为广泛的运输工具。特别是在国际快递中，飞机以其快速快、机动性强的特点，为现代快递服务企业所采用。用于快递领域的飞机主要是货运机，有时也包括客机。

3.现代快递运输线路

运输线路是供运输工具定向移动的通道，是运输工具赖以运行的物质基础。在现代快递运输网络中，主要的运输线路有公路、铁路和航线，其中公路和铁路为陆上运输线路，需较大投资来修建，运输中需引导运输工具的行进方向。航线主要起引导飞机定向飞行的作用。

从快递运输规划看，现代快递的运输线路，主要有三种类型，即往复式运输线路、环行式运输线路和汇集式运输线路。

（1）往复式运输线路。往复式运输线路是指车辆在两个装卸作业点之间的线路上，做一次或多次重复运行的运输线路。这种运输线路的几个形状可近似看作是直线型，分为单程有载往复式、回程部分有载往复式和双程有载往复式三种情况。这三种情况中，以双程有载往复式线路的里程利用率最高，单程有载往复式里程利用率最低，在实际的运输组织工作中，快递企业都尽量避免选择单程有载往复式运输线路。

（2）环行式运输线路。环行式运输线路是指车辆在若干个装卸作业点组成的封闭回路上，做连续单项运行的运输线路。在环行式运输线路的选择中，以里程利用率最高为原则。

（3）汇集式运输线路。汇集式运输线路是指车辆沿分布在运行线路上的各装卸作业点，依次完成相应的装卸作业，且每次货物装卸量均小于该车额定载重，直到整个车辆装满后返回出发点的行驶路线。

4.现代快递运输节点

现代快递运输节点是快递网络中连接运输线路的结节之处，是在快递邮件流通过程中，承担配送、搬运、信息处理等作业的场所。我们知道，快递活动是在线路和节点中进行的，其中，在线路上进行的活动主要是运输，快递要素中的其他所有功能要素，如包装、装卸、分货等，都是在节点上完成的。可见，快递节点是物流系统中非常重要的部分。实际上，物流线路上的活动也是靠节点组织和联系的，如果离开了节点，快递线路上的运动必然陷入瘫痪。

现代快递运输节点主要有三类，分别是公路运输节点、铁路运输节点和航空运输节点。

（1）公路运输节点。公路运输节点主要是指公路场站与公路枢纽。

公路场站一般包括货运站、停车场（库）、保修场（站）、加油站及食宿站等。公路运输货运站有时也称汽车站或汽车场，其主要功能包括货物的组织与承运、货物的交付、装卸、保管，以及运输车辆的停放、保修，等等。货运站多设于仓库、工业区或铁路货运站及货运码头的附近。

公路枢纽可分为客运枢纽和货运枢纽两大系统。快递运输中，主要使用货运枢纽。公路货运枢纽是具有运输组织管理、中转换装、装卸储运、多式联运、信息交换和生产生活辅助服务等基本功能的公路运输新型的物流服务系统，是交通部提出的公路主骨架、水运主通道、港站主枢纽和支持保障系统，即三主一支持的长远规划建设中的重要组成部分。我国的公路运输网主要是以国家干线公路（简称国道）为骨架、并由省道和县乡公路组成的四通八达的公路网。其中，省会城市、重要的经济旅游城市、港口城市等基本上都是公路枢纽所在地。

（2）铁路运输节点。铁路运输节点主要是指铁路车站与铁路枢纽。

铁路车站既是铁路办理客货运输的基地，也是铁路运输的基层生产单位，主要包括中间站、区段站和编组站。其中编组站是铁路网上集中办理大量货物列车到达、解体、编组出发、直通和其他列车作业，并为此设有比较完善的调车作业的车站，其主要任务是根据列车编组计划的要求，大量办理货物列车的解体和编组作业。对货物列车中的车辆进行技术检修和货运检查整理工作，并且按照运行图规定的时刻，正点接发列车。

铁路枢纽是指两条以上线路交汇或衔接，由若干车站、线路及一系列工具组成的运输生产综合体，是铁路运量的集中地和列车的交接点，是组织运输生产的中心环节，铁路枢纽同时也是省（区）的政治、经济中心，工业基础和水陆联运中心。铁路枢纽在货物运转方面，有各铁路方向之间的无改编列车和改编列车的转线，以及担当枢纽地区车流交换的小运转列车的作业；在货运业务方面，办理各种货物的承运、装卸、发送、保管等作业。

（3）航空运输节点。航空运输节点主要是指航空港。航空港按航线的性质可分为国际航空港和国内航空港；按在民航运输网络系统中所起的作用可分为大型枢纽航空港、干线航空港和支线航空港；按服务的对象可分为军用航空港、民用航空港和军民合用航空港。我国主要航空港有北京首都国际机场、广州白云国际机场、上海虹桥国际机场、深圳黄田机场、成都双流机场、西安咸阳机场、厦门高崎国际机场、昆明巫家坝机场、海口大黄山机场、重庆江北机场和杭州笕桥机场等。其中，北京是我国最大的国际航空港，开辟有通往五大洲的几十条国际航线。上海、广州也是我国重要的国际航空口岸。除此之外，乌鲁木齐、伊宁、西安、拉萨、大连、南京、厦门、汕头、海口、昆明、天津、杭州、福州、成都、重庆、桂林等地机场也承担部分国际航空港的功能。

（二）现代快递运输网络模式

1.快递运输网络模式的基本形态

根据现代快递运输网络节点和周转方式，可以将其运输网络模式的基本形态分为三类，即直达模式、中转模式和Hub模式，各类特点分述如下。

（1）直达模式

直达模式就是在每一对运输节点之间建立运输通道，形成网状运输网络，是时限最快的一种模式。直达模式如图4－2所示，在6个节点之间设立了15条运输线路。

图4－2　直达模式网络图

在运输节点数量相对较少，且每个节点之间的运输量达到一定规模的情况下，直达模式可以减少换装次数，降低中转货损，节省装卸费用，提高运输速度，产生比较好的效率和效益。但是，在运输节点过多，或者各节点之间的运输量规模较小或不平衡的情况下，完全采用直达模式会产生网络不经济，带来较大的成本支出。

（2）中转模式

中转模式就是设立一定数量的中转运输节点，将周围多个运输节点的运量集中到中转运输节点进行运量合并后再进行运输的网络模式。中转模式如图4－3所示，节点D和E是中转运输节点。

图4－3　中转模式网络图

通过将同方向不同运输量合并，可以充分利用固定设施和运输工具的能力，包括使用大型的运输工具和实现较高的实载率。中转模式能够合并运量，提高实载率。在运输节点数量众多，各节点间运量相对较低或不平衡的情况下，中转模式较为适用。

（3）Hub模式

Hub模式就是将所有的运输量集中到一个中心节点（Hub），然后再向各节点发运的网络模式。Hub模式如图4－4所示，节点E是中心节点。

图4－4　Hub模式网络图

通过Hub模式可以实现最大程度的合并运量，提高运输效率，但同时会出现不同程度的逆向运输和对流运输等情况，并带来一定的时间延长。尽管如此，Hub模式仍然是当前大多数快递服务企业所采用的运输模式。

2.不同层级的运输网络模式⁽¹⁾

在具体的快递企业运输模式设计中，运输路线具有层次性，根据地位和作用的不同，整个快递网络可划分为区间干线网、区内干线网和市内网三个层级，每个层级的运输网络模式呈现出不同的形态。快递运输网络设计中典型的结构形态如图4－5所示。

图4－5　快递运输网络设计中典型的结构形态

（1）区间干线网

区间干线网由区域之间中转中心的连接路线构成。实际中一般是省与省的中转枢纽之间的连接网络。区域的中转中心一般是区域内最大的集中处理区域内快件中转的集散点，区域之间的快件交换通过区间网络线路和区域中转中心组成的区间干线网完成，一般多使用飞机和大型陆运工具进行运输。

区间干线网采用最多的网络连接形态模式是两两直连的全连接网络，如图4－5（a）所示，各区的跨区域快件分别就近向各枢纽集货，枢纽间通过双向直连实现干线运输，其优点在于全网速度快，时效性高且成本较低，缺点在于各网络节点投入较高。第二种形态是集中枢纽结构，如图4－5（c）所示，呈纯轴辐式形态，即网络中只存在一个核心枢纽，各区收取的跨区域快件统一向该中心枢纽集中转运，分拣处理后又从该中心枢纽向各区派发，这一模式对于运力保障能力要求高。第三种是集中枢纽加直连结构，这种形态综合了前述两种结构形态的特点，呈混合轴辐式形态，即网络中的核心枢纽发挥转运功能，但各区之间货量足够大时也辅助以直连。

（2）区内干线网

区内干线网是连接区内城市之间的网络，主要负责区内快递业务处理和交换。区内快件通过区内多级中转点交换，进出口区域的快件通过与区间干线网相连的中转枢纽进行，各城市间主要利用快速汽运和特快列车，形成对区内各级城市的有效覆盖。在枢纽城市和下级城市之间主要以快速汽运专线直连，呈纯轴辐式形态。下级城市之间依据货量、距离、交通等多种因素决定是否直连，与枢纽城市一起构成的局部网络呈混合轴辐式形态。再下级城市间的直连相对于上级城市会逐渐减少，与最下级城市直接相连的局部轴辐式形态明显。区内干线网中包含图4－5（a）、（b）、（c）、（d）等多种网络形态，一般总体上呈多层混合轴辐式形态。

（3）市内网

市内网是一个城市区域内的网络，覆盖城市内各取送点和中转点，主要负责城域内的快递业务，以及进出口该城市的快件。多使用小型汽车或其他方便的交通工具。网络结构主要采用纯轴辐式、直线形、环形和混合形等几种形态，如图4－5（c）、（e）、（f）所示。城市内的快递网络部分一般可以单独看作一个系统来进行网络设计和构建。

（三）现代快递运输问题及其数学分析

对现代快递服务企业来说，在构建运输网络的时候，一个不能忽视的核心问题就是运输选择问题，即从大量的具有可行性运输方案中，包括运输线路、运输方式和运输工具等因素，找出一个使企业成本最低的运输方案，从而提高企业的运输效率。这个问题的解决，要通过数学模型的分析，找出求解方法，从而得出最优方案，运筹学中的相关模型较好地解决了运输问题。

现代快递运输问题的数学模型可如下表述:快递服务企业有m个接收快件的接收点，这些快件需要送往n个地区，令a₁、a₂、…、a_m表示企业的m个接收点的各自业务量，b₁、b₂、…、b_n表示送达n个终点的快递件数量，且∑a_i＝∑b_j，设x _ij表示运输起点i运往运输终点j的快递件业务量，w _ij表示对应的单位运费，则运输问题的数学模型如下: