馬波濤

（鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院規(guī)劃咨詢部助理研究員，北京 100038）

鐵路行包快運(yùn)節(jié)點(diǎn)等級(jí)劃分及布局方法研究

馬波濤

（鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院規(guī)劃咨詢部助理研究員，北京 100038）

鐵路行包快運(yùn)節(jié)點(diǎn)的等級(jí)劃分是其布局優(yōu)化的基礎(chǔ)，針對(duì)目前節(jié)點(diǎn)等級(jí)劃分大多依靠經(jīng)驗(yàn)而不夠客觀的問(wèn)題，采用重要度計(jì)算和聚類分析的方法，對(duì)全國(guó)行包快運(yùn)節(jié)點(diǎn)的等級(jí)進(jìn)行劃分，并在此基礎(chǔ)上給出節(jié)點(diǎn)布局的方法和建議。

鐵路行包快運(yùn)；節(jié)點(diǎn)等級(jí)；重要度；聚類分析；節(jié)點(diǎn)布局

鐵路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的選擇是鐵路網(wǎng)布局規(guī)劃的基礎(chǔ)性工作和重要內(nèi)容，直接影響鐵路網(wǎng)布局規(guī)劃層次的深度、路網(wǎng)布局方案的合理性和研究工作的繁雜程度。行郵和快速貨物運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)是鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，其節(jié)點(diǎn)的選取和布局同樣是行包快運(yùn)列車開行方案的基礎(chǔ)。對(duì)行包快運(yùn)節(jié)點(diǎn)所在城市及預(yù)期建設(shè)城市進(jìn)行等級(jí)劃分，對(duì)于優(yōu)化行包節(jié)點(diǎn)布局，完善行包開行方案具有重要意義。

目前我國(guó)行包快運(yùn)業(yè)務(wù)主要由中鐵快運(yùn)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱中鐵快運(yùn)）承擔(dān)，2009年中鐵快運(yùn)完成的行包發(fā)送量占全路行包發(fā)送總量的7.4%，其行包快運(yùn)節(jié)點(diǎn)主要有行包基地、行包快運(yùn)作業(yè)站、鐵路客站行包房和行包快運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)等形式[1]。對(duì)其等級(jí)的劃分沒(méi)有一致的方法，而是根據(jù)城市的行政等級(jí)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，主觀性太強(qiáng)。節(jié)點(diǎn)重要度是對(duì)節(jié)點(diǎn)重要程度進(jìn)行計(jì)算和排序的一種方法，結(jié)合聚類分析，可以找出節(jié)點(diǎn)的特征及其與經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)的內(nèi)在聯(lián)系，有效解決節(jié)點(diǎn)等級(jí)劃分不夠科學(xué)、客觀的問(wèn)題。

1 行包快運(yùn)節(jié)點(diǎn)重要度計(jì)算[1]

1.1 重要度計(jì)算方法

結(jié)點(diǎn)重要度是反映研究區(qū)域內(nèi)各結(jié)點(diǎn)功能強(qiáng)弱的特征參數(shù)。通常情況下，區(qū)域內(nèi)各結(jié)點(diǎn)由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和地理?xiàng)l件等方面的差異，其在交通網(wǎng)絡(luò)中所表現(xiàn)出的功能是有差異的，功能表現(xiàn)強(qiáng)的結(jié)點(diǎn)，說(shuō)明其所處地位重要。重要度是對(duì)結(jié)點(diǎn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的度量，是描述規(guī)劃區(qū)內(nèi)結(jié)點(diǎn)在交通網(wǎng)絡(luò)中所處地位、重要程度相對(duì)大小的一個(gè)量化的綜合指標(biāo)，受諸多因素的影響。重要度計(jì)算公式如下。

式中：Ii為某個(gè)時(shí)點(diǎn)第i結(jié)點(diǎn)的重要度；Ri，Gi，Si為第i結(jié)點(diǎn)（指標(biāo)可根據(jù)不同情況調(diào)整，下同）的人口、GDP、客貨運(yùn)輸量等；R軍，G軍，S軈為各結(jié)點(diǎn)平均的人口、GDP、客貨運(yùn)輸量等；α1，α2，α3為各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，一般采用相關(guān)系數(shù)。

1.2 結(jié)點(diǎn)的選取及重要度的計(jì)算

目前我國(guó)鐵路行包快運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)按照中鐵快運(yùn)的經(jīng)營(yíng)模式，分為分公司、營(yíng)業(yè)部和營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)等幾個(gè)級(jí)別。考慮到影響統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)選取的可行性，選取內(nèi)地地級(jí)及以上城市、部分已設(shè)立營(yíng)業(yè)部級(jí)網(wǎng)點(diǎn)的縣級(jí)市作為計(jì)算快運(yùn)重要度的結(jié)點(diǎn)，共計(jì)293個(gè)城市。

影響快運(yùn)重要度的因素較多，每個(gè)結(jié)點(diǎn)（城市）的人口、GDP和客貨運(yùn)輸量等都是影響行包快運(yùn)業(yè)務(wù)量的因素。對(duì)2007年中鐵快運(yùn)各營(yíng)業(yè)部行包發(fā)送量與對(duì)應(yīng)城市的相關(guān)指標(biāo)（包括市轄區(qū)非農(nóng)業(yè)人口、全市人口、全市GDP、市轄區(qū)GDP、全社會(huì)客運(yùn)量、鐵路客運(yùn)量、全社會(huì)貨運(yùn)量、鐵路貨運(yùn)量）進(jìn)行相關(guān)性分析，選取有效樣本161個(gè)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示結(jié)點(diǎn)行包發(fā)送量與以上8個(gè)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)依次為0.657、0.262、0.756、0.724、0.361、0.481、0.489和0.047，與前7個(gè)指標(biāo)正相關(guān)。結(jié)點(diǎn)行包發(fā)送量與市轄區(qū)人口的相關(guān)性大于全市人口，與全市GDP的相關(guān)性大于市轄區(qū)GDP，與鐵路客運(yùn)量的相關(guān)性大于全社會(huì)客運(yùn)量。因此計(jì)算選取市轄區(qū)人口、全市GDP、鐵路客運(yùn)量和全社會(huì)貨運(yùn)量作為計(jì)算結(jié)點(diǎn)快運(yùn)重要度的主要指標(biāo)。

在相關(guān)性分析的基礎(chǔ)上，利用選定的指標(biāo)，對(duì)293個(gè)城市快運(yùn)重要度進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 城市節(jié)點(diǎn)行包快運(yùn)重要度計(jì)算結(jié)果

2 行包快運(yùn)節(jié)點(diǎn)等級(jí)劃分

2.1 基于聚類分析的節(jié)點(diǎn)等級(jí)劃分方法

實(shí)際應(yīng)用中的聚類算法主要有“快速聚類分析方法”（K—Means Cluster Analysis）和“層次聚類分析方法”（Hierarchical Cluster Analysis）。聚類方法的選擇既要考慮數(shù)據(jù)的類型，又要考慮應(yīng)用的特定目標(biāo)[2]。影響行包快運(yùn)節(jié)點(diǎn)的變量眾多，需要將具有共同特征的變量聚在一起，選取具有代表性的變量作分析。本文選取層次聚類中能夠?qū)ψ兞窟M(jìn)行分類的R型聚類，首先進(jìn)行變量聚類，然后在變量處理結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行Q型聚類，即樣本聚類。

通過(guò)對(duì)影響變量的相關(guān)性分析可以進(jìn)行變量聚類。根據(jù)相關(guān)性分析，全市GDP和市轄區(qū)GDP兩個(gè)變量相關(guān)系數(shù)最大，具有明顯的同類特征，可聚為一類。此類變量中選取哪一個(gè)作為代表變量，可根據(jù)專業(yè)經(jīng)驗(yàn)決定。由于全市GDP變量與行包快運(yùn)量的相關(guān)性大，因此選用全市GDP作為代表性變量，其余各變量的聚類和代表變量選取依此類推。

樣本聚類可借助SPSS軟件聚類分析模塊中的兩步聚類過(guò)程。分類過(guò)程中第一步首先將樣本聚為許多小的子類；第二步對(duì)第一步形成的子類再次聚類，得到最好的類數(shù)。對(duì)于聚類過(guò)程中的距離測(cè)定，則采用似然距離測(cè)度，同時(shí)可以處理分類變量和連續(xù)變量。聚類數(shù)初始不確定，使用軟件依據(jù)Akaik判據(jù)（AIC）或貝葉斯判據(jù)（BIC）自動(dòng)選擇最佳聚類數(shù)。聚類為J時(shí)BIC的計(jì)算公式如下[2-3]：

式中：KA為連續(xù)變量個(gè)數(shù)；KB為分類變量個(gè)數(shù)；Lk為第k個(gè)分類變量的取值種類數(shù)；Nj為分類對(duì)象總個(gè)數(shù)；Nj為第j個(gè)聚類中對(duì)象的個(gè)數(shù)；為全部數(shù)據(jù)中第k個(gè)連續(xù)變量的方差估計(jì)；為第j個(gè)聚類中第k個(gè)連續(xù)變量的方差估計(jì)；Njkl第j個(gè)聚類中第k個(gè)連續(xù)變量取值為l的對(duì)象個(gè)數(shù)。

2.2 行包快運(yùn)節(jié)點(diǎn)等級(jí)劃分方案

考慮節(jié)點(diǎn)重要度計(jì)算結(jié)果已經(jīng)體現(xiàn)了變量聚類的過(guò)程，因此直接對(duì)293個(gè)節(jié)點(diǎn)重要度進(jìn)行樣本聚類分析，用SPSS軟件自動(dòng)聚類過(guò)程確定最佳聚類數(shù)。通常情況下，BIC值較小說(shuō)明模型較好，因此，如表2所示，按BIC最小值取最后的聚類結(jié)果，即聚為4類。有時(shí)BIC隨類數(shù)的增加而不斷減少，此時(shí)就要用變化值和變化率來(lái)確定最好的聚類結(jié)果。

表2 自動(dòng)聚類的貝葉斯判據(jù)

聚類分析的結(jié)果見(jiàn)表3，其中1類節(jié)點(diǎn)4個(gè)，2類節(jié)點(diǎn)22個(gè)，3類節(jié)點(diǎn)60個(gè)，4類節(jié)點(diǎn)207個(gè)。

表3 行包快運(yùn)節(jié)點(diǎn)聚類結(jié)果

3 行包快運(yùn)節(jié)點(diǎn)等級(jí)調(diào)整及布局方法

在實(shí)際應(yīng)用中，聚類分析結(jié)果需要根據(jù)鐵路網(wǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以滿足節(jié)點(diǎn)布局的要求。等級(jí)調(diào)整主要考慮以下因素：行包快運(yùn)節(jié)點(diǎn)與其他主要專業(yè)運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)（主要為集裝箱和特殊貨物運(yùn)輸）的統(tǒng)一布置，節(jié)點(diǎn)在路網(wǎng)中的位置和作用，節(jié)點(diǎn)的社會(huì)屬性（如行政等級(jí)等）。

根據(jù)中鐵快運(yùn)行包節(jié)點(diǎn)的等級(jí)劃分，考慮將行包基地的布局控制在第1和第2類節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)，將行包辦理站的布局控制在第3類節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)，而車站行李房、行包快運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的設(shè)置則不限于第4類節(jié)點(diǎn)。

目前，鐵道部已經(jīng)對(duì)集裝箱中心站和辦理站建設(shè)進(jìn)行了規(guī)劃[4]，行包快運(yùn)節(jié)點(diǎn)的建設(shè)必須與其統(tǒng)籌布置，因此，將烏魯木齊、昆明、蘭州等納入18個(gè)集裝箱中心站的城市節(jié)點(diǎn)由第3類歸入第2類；將柳州、?？凇⑽鲗?、銀川、防城港、寶雞、東山、阿拉山口等納入集裝箱辦理站的城市節(jié)點(diǎn)由第4類歸為第3類。

考慮節(jié)點(diǎn)的社會(huì)屬性及其在路網(wǎng)中的位置和作用，將處于路網(wǎng)盡頭或線路交匯處，且行包運(yùn)量較大的省會(huì)或其他重要城市節(jié)點(diǎn)如福州、南寧、拉薩、包頭、廈門等歸入第2類。

根據(jù)以上原則調(diào)整，最終得到1類節(jié)點(diǎn)4個(gè)，包括北京、上海、廣州、成都；2類節(jié)點(diǎn)27個(gè)，包括重慶、天津、武漢等，行包基地的設(shè)置可基本上與這兩類節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。3類節(jié)點(diǎn)65個(gè)，包括佛山、無(wú)錫、徐州等，行包辦理站的設(shè)置可基本上與之相對(duì)應(yīng)。4類節(jié)點(diǎn)197個(gè)，包括商丘、海拉爾、錦州、德州等。該類節(jié)點(diǎn)中如有新建鐵路車站，則應(yīng)同步設(shè)置行包房；該類節(jié)點(diǎn)若無(wú)鐵路車站，則應(yīng)發(fā)展無(wú)軌營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)，辦理相應(yīng)的行包快運(yùn)業(yè)務(wù)。

4 結(jié)論

隨著鐵路網(wǎng)特別是客運(yùn)專線網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)，行包快運(yùn)節(jié)點(diǎn)的功能、形式和布局將發(fā)生重大變化。為適應(yīng)這些變化，調(diào)整行包快運(yùn)節(jié)點(diǎn)功能，優(yōu)化和完善節(jié)點(diǎn)布局十分必要。

[1]洪雁,余巧鳳,馬波濤,等.鐵路行包運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃研究[R].北京：鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院，2010

[2]王爽,等.客運(yùn)節(jié)點(diǎn)等級(jí)劃分方法及列車開行方案求解策略研究[J].鐵道學(xué)報(bào).2011（3）：1-8

[3]盧紋岱.SPSS for Windows統(tǒng)計(jì)分析[M].3版.北京:電子工業(yè)出版社，2006

[4]戴新鎏,余巧鳳,馬波濤,等.中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃（2008年調(diào)整）研究[R].北京：鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院，2008

Nodes classification is the basis for nodes optimization of baggage and parcel express.In view of the current nodes classification reling on experience,and not enough objective,this article uses the method of critical degree calculation and cluster analysis to classify the nodes of baggage and parcel express.On this basis,the article gives the method of node layout and suggestions.

baggage and parcel express；node class；critical degree；cluster analysis；node layout

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1004-9746（2011）06-0009-03

魏艷紅）

2011-12-02）