第六章 運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)

第六章

運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)A起點(diǎn)BEGCDFGIHJ終點(diǎn)9084841261321269015048501321381206648156348圖

高速公路網(wǎng)絡(luò)示意圖本章學(xué)習(xí)目標(biāo)

了解運(yùn)輸方式及其特點(diǎn)。了解物流運(yùn)輸系統(tǒng)的功能及作用。掌握運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的類型及特點(diǎn)。掌握運(yùn)輸線路的選擇和優(yōu)化的方法。掌握多式聯(lián)運(yùn)的內(nèi)容、方式和原則。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《物流術(shù)語》對(duì)運(yùn)輸?shù)亩x:用設(shè)備和工具，將物品從一地點(diǎn)向另一地點(diǎn)運(yùn)送的物流活動(dòng)。其中包括集貨、分配、搬運(yùn)、中轉(zhuǎn)、裝入、卸下、分散等一系列操作。6.1物流運(yùn)輸系統(tǒng)物流運(yùn)輸系統(tǒng)的構(gòu)成要素運(yùn)輸結(jié)點(diǎn)運(yùn)輸線路運(yùn)輸工具物主物主與運(yùn)輸參與者承運(yùn)人

貨運(yùn)代理人

運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)人

政府

鐵路運(yùn)輸

1.鐵路運(yùn)輸使用鐵路列車運(yùn)送貨物。鐵路運(yùn)輸主要承擔(dān)中長(zhǎng)距離、大批量的貨物運(yùn)輸，在干線運(yùn)輸中起主要運(yùn)力作用。優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)量大、運(yùn)輸成本低、速度快、安全可靠、受氣候和自然條件影響小、連續(xù)性和準(zhǔn)確性高。缺點(diǎn)：建設(shè)投入大、只能在固定線路上行駛，靈活性差、需要其他運(yùn)輸方式配合與銜接。長(zhǎng)距離運(yùn)輸分?jǐn)偟絾挝贿\(yùn)輸成本的費(fèi)用較低，短距離運(yùn)輸成本很高。

公路運(yùn)輸

2.公路運(yùn)輸

指使用機(jī)動(dòng)車輛在公路上運(yùn)送貨物。主要承擔(dān)近距離、小批量貨運(yùn)，承擔(dān)鐵路及水運(yùn)難以到達(dá)地區(qū)的長(zhǎng)途、大批量貨運(yùn)，以及鐵路、水運(yùn)優(yōu)勢(shì)難以發(fā)揮的短途運(yùn)輸，是鐵路、水路運(yùn)輸方式不可缺少的接駁工具。

優(yōu)點(diǎn)：速度較快、范圍廣、靈活性大，便于實(shí)現(xiàn)“門到門”運(yùn)送，可直達(dá)運(yùn)輸。缺點(diǎn)：運(yùn)載量小，單位運(yùn)輸成本相對(duì)比較高，運(yùn)輸過程中震動(dòng)較大，易造成貨損貨差事故

水路運(yùn)輸3.水路運(yùn)輸使用船舶或者其他航運(yùn)工具，在江河、湖泊、運(yùn)河、海洋上載運(yùn)貨物的一種運(yùn)輸方式。

主要承擔(dān)中遠(yuǎn)距離、大批量的貨物運(yùn)輸。優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)量大、運(yùn)費(fèi)低、距離遠(yuǎn)、耗能少。適用于體積大、價(jià)值低、不易腐爛的產(chǎn)品。缺點(diǎn)：速度慢，受水域、港口、船期等條件限制經(jīng)營(yíng)方式：班輪運(yùn)輸和租船運(yùn)輸

（化工廠）管道運(yùn)輸5.管道運(yùn)輸

使用管道輸送氣體、液體、漿料與粉狀物體的一種運(yùn)輸方式。其運(yùn)輸形式是靠壓力推動(dòng)物體在管道內(nèi)移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。

與其他運(yùn)輸方式的最大區(qū)別：運(yùn)輸工具與線路合二為一。優(yōu)點(diǎn)：封閉運(yùn)輸，可避免貨損貨差，連續(xù)性強(qiáng)，運(yùn)量大，機(jī)械化程度高，運(yùn)輸費(fèi)用低，運(yùn)輸貨物無需包裝，節(jié)省包裝費(fèi)用。缺點(diǎn)：固定資產(chǎn)投資大，靈活性較差，對(duì)運(yùn)輸貨物有特定要求和限制。

航空運(yùn)輸

5.航空運(yùn)輸

使用飛機(jī)等航空器進(jìn)行運(yùn)輸。航空運(yùn)輸主要承擔(dān)體積小、價(jià)值高的貴重物品如科技儀表、珠寶、鮮活商品等，以及要求迅速交貨或要做長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)纳唐贰?/p>

優(yōu)點(diǎn)：速度快、安全準(zhǔn)確，可降低存貨水平、倉(cāng)儲(chǔ)費(fèi)用和包裝成本。缺點(diǎn)：?jiǎn)挝贿\(yùn)輸成本高，且受貨物的重量限制。

經(jīng)營(yíng)方式：班機(jī)運(yùn)輸和包機(jī)運(yùn)輸。

6.集裝箱運(yùn)輸以集裝箱為運(yùn)輸設(shè)備而進(jìn)行的一種現(xiàn)代化的先進(jìn)的運(yùn)輸方式。既適用于各種運(yùn)輸方式的單獨(dú)運(yùn)輸，又適用于不同運(yùn)輸方式的聯(lián)合運(yùn)輸。優(yōu)點(diǎn)：裝卸效率高、加速車船周轉(zhuǎn)、貨損貨差小、包裝費(fèi)用省、簡(jiǎn)化貨運(yùn)手續(xù)、降低貨運(yùn)成本、勞動(dòng)強(qiáng)度低。

是發(fā)展多式聯(lián)運(yùn)的基礎(chǔ)。運(yùn)輸方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)鐵路載運(yùn)量大、運(yùn)價(jià)較低、受氣候季節(jié)變化影響小工程造價(jià)高、工期長(zhǎng)、靈活性差、經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸里程200公里以上水運(yùn)載運(yùn)量大、運(yùn)輸成本低、適宜大宗、笨重貨物的長(zhǎng)途運(yùn)輸速度慢、受氣候季節(jié)變化影響大。運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性和靈活性無法與鐵路和公路相比公路中短途運(yùn)輸，自然條件適應(yīng)性好、靈活性好，基建投資相對(duì)較小，能實(shí)現(xiàn)“門對(duì)門”運(yùn)輸。運(yùn)價(jià)較高、運(yùn)量小航空速度快運(yùn)費(fèi)高、運(yùn)量小管道大量不間斷運(yùn)送、管理方便、受自然條件影響小無法承擔(dān)多種貨物運(yùn)輸，造價(jià)高6.1物流運(yùn)輸系統(tǒng)物流運(yùn)輸系統(tǒng)的功能產(chǎn)品和貨物轉(zhuǎn)移功能產(chǎn)品和貨物的儲(chǔ)存功能物流節(jié)點(diǎn)銜接物流運(yùn)輸系統(tǒng)的作用運(yùn)輸服務(wù)是有效組織物品輸入和輸出的關(guān)鍵運(yùn)輸影響著物流的其他構(gòu)成因素運(yùn)輸費(fèi)用在物流總費(fèi)用中占有較大比重

運(yùn)輸費(fèi)用占總物流費(fèi)用的比例6.1物流運(yùn)輸系統(tǒng)物流運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容確定運(yùn)輸戰(zhàn)略確定運(yùn)輸線路選擇運(yùn)輸方式運(yùn)輸過程控制運(yùn)輸速度與物流節(jié)點(diǎn)匹配程度運(yùn)輸成本運(yùn)輸一致性運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

運(yùn)輸合理化包括：路線合理化和裝載合理化物流運(yùn)輸系統(tǒng)的目標(biāo)運(yùn)輸系統(tǒng)的最優(yōu)化模型可以用下列模型來表示。最小化：總運(yùn)輸成本約束條件：客戶服務(wù)政策、運(yùn)輸能力其中，總運(yùn)輸成本包括以下費(fèi)用：貨運(yùn)、車隊(duì)、燃料、設(shè)備維護(hù)、勞動(dòng)力、保險(xiǎn)、裝卸、逾期或滯留費(fèi)用、稅收或費(fèi)用、跨國(guó)費(fèi)用。6.1物流運(yùn)輸系統(tǒng)6.2運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)供應(yīng)商零售商直接運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的種類有多種，各有利弊。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該各種網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn)合理利用。6.2運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)6.2運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)6.2運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)6.3送貨規(guī)劃與管理運(yùn)輸方式選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素商品性能特征運(yùn)輸速度和路程運(yùn)輸能力和密度運(yùn)輸費(fèi)用運(yùn)輸期限運(yùn)輸批量市場(chǎng)需求的緩急程度6.3送貨規(guī)劃與管理運(yùn)輸頻率的確定送貨頻率對(duì)運(yùn)輸成本、存貨持有成本、運(yùn)輸管理成本和客戶滿意度的影響如表6-1所示。6.3送貨規(guī)劃與管理運(yùn)輸線路選擇的方法：（二）經(jīng)驗(yàn)試探法（三）多起訖點(diǎn)問題的決策（一）最短路線法：起訖點(diǎn)不同的單一問題決策行車路線和時(shí)刻表的規(guī)劃與設(shè)計(jì)1．希爾平斯基曲線2．掃描法3.節(jié)約矩陣法運(yùn)輸規(guī)劃中的最大流路線問題：6.3送貨規(guī)劃與管理運(yùn)輸線路選擇的方法：（一）最短路線法起訖點(diǎn)不同的單一問題決策

網(wǎng)絡(luò)由節(jié)點(diǎn)和線組成，點(diǎn)與點(diǎn)之間由線連接，線代表點(diǎn)與點(diǎn)之間運(yùn)行的成本（距離、時(shí)間或時(shí)間和距離加權(quán)的組合）。

A起點(diǎn)BEGCDFGIHJ終點(diǎn)9084841261321269015048501321381206648156348圖1

高速公路網(wǎng)絡(luò)示意圖FA起點(diǎn)BE12612666348ICDGHJ終點(diǎn)90848413290150485013213812048156F圖1

高速公路網(wǎng)絡(luò)示意圖計(jì)算方法及步驟：1、起始點(diǎn)作為已解節(jié)點(diǎn)開始計(jì)算。2、根據(jù)離已解節(jié)點(diǎn)最短路線和距離計(jì)算未解節(jié)點(diǎn)。3、求解最短路徑。V1V3例題一用起訖法求圖中v1點(diǎn)到v7點(diǎn)的最短路徑。

v1到v7之最短路為v1→v6→v7，路長(zhǎng)P（v7）=4用起訖法求圖中v1點(diǎn)到v8點(diǎn)的最短路徑。

v5v7v3v2v4v6v1v84444657675519例題二v1到v8之最短路為v1→v2→v5→v7→v8，路長(zhǎng)P（v8）=156.3送貨規(guī)劃與管理（二）經(jīng)驗(yàn)試探法DDa)b)圖2運(yùn)輸路線示意圖當(dāng)運(yùn)行路線不發(fā)生交叉時(shí)，經(jīng)過各停留點(diǎn)的次序是合理的，同時(shí)，如有可能應(yīng)盡量使運(yùn)行線路呈菱形形狀。6.3送貨規(guī)劃與管理（三）多起訖點(diǎn)問題的決策1．運(yùn)輸線路圖上作業(yè)法：避免對(duì)流和迂回運(yùn)輸2．不含回路的圖上作業(yè)方案：①②④⑤⑥⑦⑧7-28③-7-86-84圖3

不含回路的調(diào)運(yùn)方案（7）①②④⑤⑥⑦⑧7-2（5）（8）8③-7（5）-8（2）6-84（8）（4）圖3

不含回路的調(diào)運(yùn)方案6.3送貨規(guī)劃與管理2．不含回路的圖上作業(yè)方案：6.3送貨規(guī)劃與管理3．含有回路的圖上作業(yè)方案7200（5）①②③④⑤⑥⑦⑧-28-846-850（7）50905050（5）（8）3050（4）90（2）100（8）圖4

含有回路的調(diào)運(yùn)方案6.3送貨規(guī)劃與管理1．希爾平斯基曲線（1）分割希爾平斯基曲線確定順序數(shù)值。6.3送貨規(guī)劃與管理1．希爾平斯基曲線（2）多個(gè)運(yùn)輸工具的分配。6.3送貨規(guī)劃與管理2．掃描法先分群再排路線用極坐標(biāo)表示各需求點(diǎn)的區(qū)位，然后任取一需求點(diǎn)為起始點(diǎn)，定其角度為零度，以順時(shí)針或逆時(shí)針方向，以車容量為限制條件進(jìn)行服務(wù)區(qū)域之分割，再借由交換法進(jìn)行需求點(diǎn)的排序，建構(gòu)車輛排程路線。6.3送貨規(guī)劃與管理3.節(jié)約矩陣法節(jié)約矩陣分析法的基本思想就是在安排為多個(gè)零售商運(yùn)送貨物時(shí)，在運(yùn)輸工具允許的范圍內(nèi)，選擇一組零售商形成組合，目標(biāo)是通過運(yùn)送配送中心組合內(nèi)零售商的貨物時(shí)，使節(jié)約的運(yùn)送距離最大。

節(jié)約矩陣法分為以下幾個(gè)步驟：第一步，確認(rèn)距離矩陣。第二步，確認(rèn)節(jié)約矩陣。第三步，將客戶劃歸不同運(yùn)輸線路的運(yùn)輸工具。第四步，為運(yùn)輸線路排定客戶送貨的順序。實(shí)例一某公司配送中心（DC）于某天上午收到來自7個(gè)不同客戶的訂單。配送中心及每個(gè)客戶的位置坐標(biāo)和訂貨量見表4-1。中心共有4輛貨車，每輛貨車的載質(zhì)量是200單位（1單位＝0.1噸）。用節(jié)約矩陣法確定每輛貨車的送貨客戶及送貨線路?？蛻糇鴺?biāo)及訂貨需求表

表4-1解：①根據(jù)公式

計(jì)算確定出距離矩陣見表2。

距離矩陣表

表2

配送中心客戶1客戶2客戶3客戶4客戶5客戶6客戶7配送中心0客戶1120客戶21780客戶32023200客戶481719140客戶5159416160客戶6172220410160客戶72128267132260②根據(jù)公式

計(jì)算確定出節(jié)約矩陣見表3。

節(jié)約矩陣表

表3

客戶1客戶2客戶3客戶4客戶5客戶6客戶7客戶10客戶2210客戶39170客戶436140客戶518281970客戶67143315160客戶7512341614320③將客戶劃歸不同的運(yùn)輸車輛。由表4-3可知，最大的節(jié)約來自客戶3和7，節(jié)約量為34，兩者總運(yùn)量為107，小于200，因此將3和7合并。與3或7相關(guān)的下一個(gè)最大的節(jié)約是3和6，節(jié)約量為33，三者總運(yùn)量為163，小于200，因此將3、7、6合并。與3、7、6相關(guān)的最大節(jié)約為3和2，節(jié)約量為17，四者總運(yùn)量為206，大于200，因此合并不可行，暫時(shí)停止本次合并。排除客戶3、6、7。接下來最大的節(jié)約來自2和5，節(jié)約量為28，兩者總運(yùn)量為135，小于200，因此將2和5合并。與2和5相關(guān)的最大節(jié)約來自2和1，節(jié)約量為21，三者總運(yùn)量為183，小于200，將2、5、1合并。剩下客戶4，訂貨量為30，將其并入3、7、6中，總運(yùn)量為193，小于200。這樣，將全部客戶分成2組：{1，2，5}，{3，4，6，7}，共用2輛貨車進(jìn)行運(yùn)輸。④排定每輛貨車的初始送貨線路。對(duì)于第一組{1，2，5}：從配送中心出發(fā)后距離最近的客戶是1，新增距離為12，將1納入線路中來。接下來如果納入2，新增最小距離為8；如果納入5，新增最小距離為9，因此將新增最小距離最小的客戶2納入線路。最后納入5。因此，第一組初始送貨路線為：DC－1－2－5－DC。采用同樣的方法可以確定出第二組的初始送貨路線，步驟不再詳述，給出最后結(jié)果為：DC－4－6－3－7－DC。⑤優(yōu)化送貨路線。本例采用二分法進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于第一組DC－1－2－5－DC，在DC與1和2與5的連線處切斷，把線路分成1－2和DC－5兩條，經(jīng)過4種組合計(jì)算后，得到優(yōu)化結(jié)果為DC－1－2－5－DC，與初始排定路線相同，因此這種排定已經(jīng)是最優(yōu)送貨路線。同理，可以得到第二組的最優(yōu)送貨路線為DC－4－7－3－6－DC。⑥運(yùn)用節(jié)約矩陣法對(duì)該配送中心進(jìn)行送貨線路優(yōu)化的結(jié)果見表4。

某公司某日送貨行程安排表

表4

貨車送貨路線行程長(zhǎng)度每輛貨車裝載量1DC－1－2－5－DC391832DC－4－7－3－6－DC49193已知某配送中心P0向5個(gè)用戶Pj運(yùn)輸貨物，其運(yùn)輸路線網(wǎng)絡(luò)、配送中心與用戶的距離及用戶之間的距離如下圖所示：途中括號(hào)內(nèi)的數(shù)字表示客戶的需求量（單位：噸），線路上的數(shù)字表示兩節(jié)點(diǎn)之間的距離，配送中心有3臺(tái)2t卡車和2臺(tái)4t卡車兩種車輛可供使用，①試?yán)霉?jié)約里程法制定最優(yōu)的配送方案？②設(shè)卡車行駛的速度平均為40km/h，試比較優(yōu)化后的方案比單獨(dú)向各用戶分送可節(jié)約多少時(shí)間？例題三例題三P3P2P4P0P1P5(0.9)(1.7)(1.5)(2.4)(1.4)541216128712613810⑴作運(yùn)輸里程表，列出配送中心到用戶及用戶間的最短距離。需要量P01.58P11.7812P20.96134P31.471595P42.41016181612P5表1各個(gè)節(jié)點(diǎn)間最短距離⑵由運(yùn)輸里程表、按節(jié)約里程公式，求得相應(yīng)的節(jié)約里程數(shù)。需要量P01.58P11.78（4）12P20.96（1）13（10）4P31.47（0）15（6）9（8）5P42.410（2）16（0）18（0）16（5）12P5表2各個(gè)節(jié)點(diǎn)節(jié)約里程數(shù)⑶將節(jié)約里程Sij進(jìn)行分類，按從大到小順序排列。表3各節(jié)點(diǎn)節(jié)約里程排序序號(hào)路線節(jié)約里程序號(hào)路線節(jié)約里程1P2P3106P1P522P3P487P1P313P2P468P2P504P4P559P3P505P1P2410P1P40⑷確定單獨(dú)送貨的運(yùn)輸線路，如下圖所示。P3P2P4P0P1P5(0.9)(1.7)(1.5)(2.4)(1.4)876810⑸根據(jù)載重量約束與節(jié)約里程大小，將各客戶節(jié)點(diǎn)連接起來，形成兩個(gè)配送路線。即A、B兩種配送方案。P3P2P4P0P1P5(0.9)(1.7)(1.5)(1.4)541687810A：（24km，5t）B：（34km，3.9t）①配送線路A：P0-P2-P3-P4-P0運(yùn)量qA=q2+q3+q4=1.7+0.9+1.4=4t用一輛4t車運(yùn)送，減少距離SA=10+8=18km②配送線路B：P0-P5-P1-P0運(yùn)量qB=q5+q1=2.4+1.5=3.9t<4t用一輛4t車運(yùn)送，減少距離SB=2km⑹與初始單獨(dú)送貨方案相比，計(jì)算總節(jié)約里程與節(jié)約時(shí)間?？倻p少里程：△S=SA+SB=20km與初始單獨(dú)送貨方案相比，可節(jié)約時(shí)間：△T=

△S/V=20/40=0.5h我國(guó)某市市內(nèi)交通主要是利用該市5號(hào)公路通行。后因路面需維修，該線路暫時(shí)不能行使車輛。因而市政交通部門的工程技術(shù)人員必須查明，該市區(qū)的其他幾條公路能否有把握分擔(dān)平時(shí)在5號(hào)公路流通的每小時(shí)6000輛的汽車穿過。6.3送貨規(guī)劃與管理運(yùn)輸規(guī)劃中的最大流路線問題：1346526475533726.4多式聯(lián)運(yùn)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

國(guó)際物流的各種運(yùn)輸方式海運(yùn)

大陸橋運(yùn)輸

鐵路運(yùn)輸

空運(yùn)

國(guó)際多式聯(lián)運(yùn)郵政傳遞

運(yùn)輸方式（internationalmultimodaltransport）

——按照多式聯(lián)運(yùn)合同，以至少兩種不同的運(yùn)輸方式，由多式聯(lián)運(yùn)經(jīng)營(yíng)人把貨物從一個(gè)國(guó)家境內(nèi)接管貨物的地點(diǎn)運(yùn)至另一個(gè)國(guó)家境內(nèi)指定地點(diǎn)交付的貨物運(yùn)輸。多式聯(lián)運(yùn)適用于水路、公路、鐵路和航空等多種運(yùn)輸方式。國(guó)際多式聯(lián)運(yùn)6.4多式聯(lián)運(yùn)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)必須具有一份多式聯(lián)運(yùn)合同必須使用一份全程多式聯(lián)運(yùn)單證必須是至少兩種不同運(yùn)輸方式的連續(xù)運(yùn)輸必須是國(guó)際間的貨物運(yùn)輸必須由一個(gè)多式聯(lián)運(yùn)經(jīng)營(yíng)人對(duì)貨物運(yùn)輸?shù)娜特?fù)責(zé)必須是全程單一運(yùn)費(fèi)費(fèi)率。

國(guó)際多式聯(lián)運(yùn)的特征(基本條件)6.4多式聯(lián)運(yùn)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)6.4多式聯(lián)運(yùn)系統(tǒng)規(guī)劃