王成林，屈曉芒，皇甫宜龍，孫秀榮

(北京物資學(xué)院 物流學(xué)院，北京 101149)

一、引 言

北京城市副中心的建設(shè)是為調(diào)整北京空間格局、治理大城市病、拓展發(fā)展新空間，也是推動(dòng)京津冀協(xié)同發(fā)展、探索人口經(jīng)濟(jì)密集地區(qū)優(yōu)化開發(fā)模式的需要。2017年2月，習(xí)近平總書記考察北京城市副中心時(shí)指出，“站在當(dāng)前這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)建設(shè)北京城市副中心，要有21世紀(jì)的眼光。規(guī)劃、建設(shè)、管理都要堅(jiān)持高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高水平，落實(shí)世界眼光、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、中國(guó)特色、高點(diǎn)定位的要求。不但要搞好總體規(guī)劃，還要加強(qiáng)主要功能區(qū)塊、主要景觀、主要建筑物的設(shè)計(jì)，體現(xiàn)城市精神、展現(xiàn)城市特色、提升城市魅力?！背鞘懈敝行牡慕ㄔO(shè)涉及到城市服務(wù)的各個(gè)方面，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞城市副中心的研究重點(diǎn)集中在城市空間布局[1]、戰(zhàn)略發(fā)展定位[2]、產(chǎn)業(yè)發(fā)展配套、人口控制策略[3]等方面，相對(duì)城市副中心的快速發(fā)展需要而言研究成果還有待拓展。國(guó)外對(duì)城市副中心的研究開始于 20 世紀(jì) 70 年代，主要集中于城市副中心 (Sub-CBD) 的形成機(jī)制及其與核心 CBD 的功能分工等方面[4]。Brasington[5]提出了城市區(qū)域的空間增長(zhǎng)理論模型，提出了城市副中心的形成動(dòng)力機(jī)制，認(rèn)為副中心的形成是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)內(nèi)生的結(jié)果。Sorensen[6]分析了全球化背景下，東京在建設(shè)世界城市過程中政府政策的引導(dǎo)作用，以及在產(chǎn)業(yè)協(xié)同方面副中心的功能。Wendland[7]以柏林為例，分析了城市副中心的歷史演變過程，詳細(xì)論述了交通等基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)城市的網(wǎng)絡(luò)布局特別是副中心發(fā)展的作用機(jī)理。Fielbaum等[8]提出了一種面向城市運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)范化設(shè)計(jì)的參數(shù)描述方法，針對(duì)交通系統(tǒng)底層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问?、區(qū)域與交通需求關(guān)系等關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究，并提出了城市單中心、多中心等多種空間布局形式的交通需求描述和設(shè)計(jì)方法。同時(shí)，針對(duì)洛杉磯等城市進(jìn)行了實(shí)證研究，提出解決交通運(yùn)輸問題的優(yōu)化策略。國(guó)內(nèi)對(duì)城市副中心的研究主要集中在從管理機(jī)制、城市功能、產(chǎn)業(yè)空間優(yōu)化、交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施完善角度進(jìn)行分析，但以提供建議為主，缺少理論指導(dǎo)下的實(shí)際效應(yīng)分析[9]。張鵬飛等[9]運(yùn)用地理集中度、不一致指數(shù)、空間相關(guān)性指數(shù)和分形理論等方法探究北京城市副中心的建設(shè)效應(yīng)。劉吉光等[10]以北京市城市副中心發(fā)展建設(shè)為依托，系統(tǒng)梳理城市交通管理再發(fā)展過程中存在的問題及解決對(duì)策，重點(diǎn)說明閉環(huán)交通管理模式、綠色交通發(fā)展理念、交通一體化發(fā)展等核心手段。王琳[11]提出，可以通過合理的城市軌道交通線網(wǎng)布設(shè)來引導(dǎo)城市由單中心向多中心的轉(zhuǎn)變，以實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展。在城市貨運(yùn)研究方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究重點(diǎn)不同，我國(guó)的貨物運(yùn)輸主要立足于城市發(fā)展建設(shè)，更多的考慮供給方或者需求方的利益，探索城市貨運(yùn)交通的最優(yōu)模式，改善貨運(yùn)發(fā)展現(xiàn)狀,而從系統(tǒng)的角度綜合研究城市貨運(yùn)相對(duì)較少。方利君[12]主要從適用范圍、通道形式、通行能力、經(jīng)濟(jì)可行性、承載工具能耗等五個(gè)方面對(duì)城市貨運(yùn)交通組織存在的3種模式(地下物流、城市快速貨運(yùn)通道、配送物流)進(jìn)行分析，為城市貨運(yùn)交通組織模式的選取提供參考。邵玉華，賈玉衛(wèi)[13]針對(duì)目前物流網(wǎng)點(diǎn)整體偏少并且布局不合理的問題，以貨物運(yùn)輸時(shí)效性和經(jīng)濟(jì)成本最小化為目標(biāo)，構(gòu)建基于改進(jìn)后P-中值選址模型，在標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法的基礎(chǔ)上采用CUDA并行編程模型求解以提高計(jì)算速度，最后進(jìn)行某區(qū)域物流網(wǎng)點(diǎn)的選址實(shí)例研究，驗(yàn)證算法的可行性。

綜上所述，國(guó)內(nèi)外有關(guān)城市副中心建設(shè)方面的研究還有待提升，特別是在北京城市副中心建設(shè)新的戰(zhàn)略定位大背景下，符合特大型城市副中心的貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展研究特別少；同時(shí)，可供借鑒的城市貨運(yùn)體系領(lǐng)域的系統(tǒng)性研究還相對(duì)匱乏。目前，研究重點(diǎn)多是以某一專業(yè)領(lǐng)域或某一企業(yè)作為研究對(duì)象進(jìn)行配送模式方面的優(yōu)化，并重點(diǎn)進(jìn)行利益博弈分配研究，缺乏對(duì)體系的系統(tǒng)性分析。另外，目前貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施布局研究在網(wǎng)點(diǎn)位置選取研究方面重點(diǎn)在于分析各個(gè)設(shè)施間的相互影響作用，優(yōu)化目標(biāo)局限在覆蓋范圍、建設(shè)成本等單一目標(biāo)，多優(yōu)化目標(biāo)有機(jī)結(jié)合的“組合式”決策模型研究較少，設(shè)施選址模型研究與客觀實(shí)際情況偏離較遠(yuǎn)，理論研究與實(shí)際應(yīng)用契合度低，缺乏一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文以城市副中心戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)為基礎(chǔ)，從系統(tǒng)的角度確定本區(qū)域公路貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)布局體系，科學(xué)預(yù)測(cè)貨運(yùn)需求，提出公路貨運(yùn)網(wǎng)點(diǎn)新的構(gòu)建模式，并進(jìn)行科學(xué)選址，為城市副中心公路貨運(yùn)發(fā)展提供一種新思路。

二、城市副中心公路貨運(yùn)發(fā)展現(xiàn)狀及問題分析

北京城市副中心規(guī)劃范圍即原通州新城規(guī)劃建設(shè)區(qū)，面積155平方公里，外圍控制區(qū)即通州區(qū)全區(qū)906平方公里，通州區(qū)與北京城市副中心一體化建設(shè)發(fā)展，與河北省廊坊北三縣地區(qū)協(xié)同發(fā)展，進(jìn)而輻射帶動(dòng)京津冀地區(qū)協(xié)同發(fā)展。

(一)公路貨運(yùn)發(fā)展現(xiàn)狀分析

1．區(qū)域道路系統(tǒng)建設(shè)分析

城市副中心內(nèi)部道路系統(tǒng)主要呈方格網(wǎng)狀布局，主要由主干路、次干路和支路組成。規(guī)劃道路總長(zhǎng)度約為734.5公里，其中，主干路228.8公里，次干路232.7公里，支路274.3公里，主干路、次干路、支路之間的長(zhǎng)度比例為1∶1.02∶1.2。道路網(wǎng)密度為5.55公里/平方公里，其中，干路網(wǎng)密度為3.48公里/平方公里，支路網(wǎng)密度為2.07公里/平方公里。

圖1 城市副中心道路系統(tǒng)

截至2017年年底，城市副中心及外圍控制區(qū)累計(jì)實(shí)施70余條重點(diǎn)道路建設(shè)和30余處道路微循環(huán)改造，公路里程達(dá)2 403公里，如圖1所示。城市副中心與中心城區(qū)、順義、亦莊新城、首都機(jī)場(chǎng)以及廊坊北三縣形成較為完備的交通網(wǎng)絡(luò)，京哈高速公路、東六環(huán)路、東部發(fā)展帶聯(lián)絡(luò)線等形成了運(yùn)輸通道骨干網(wǎng)絡(luò)。目前，城市副中心外圍控制區(qū)主要的貨運(yùn)流向以東南方向進(jìn)京為主，是北京市重要的物流保障基地。

2．貨運(yùn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)情況分析

城市副中心及外圍控制區(qū)內(nèi)交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)和郵政業(yè)地區(qū)年生產(chǎn)總值逐年增加， 2017年達(dá)到110 319萬元，較2012年增加了69.72%，年均增長(zhǎng)幅度達(dá)11.99%。其中，交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)和郵政業(yè)地區(qū)年生產(chǎn)總值占通州區(qū)第三產(chǎn)業(yè)地區(qū)生產(chǎn)總值的2.89%，占全區(qū)地區(qū)生產(chǎn)總值的1.46%。區(qū)內(nèi)取得道路運(yùn)輸經(jīng)營(yíng)許可的物流企業(yè)分布情況如圖2所示。

圖2 區(qū)內(nèi)道路運(yùn)輸經(jīng)營(yíng)許可物流企業(yè)分布圖

作為城市副中心及外圍控制區(qū)公路貨運(yùn)企業(yè)的主要服務(wù)對(duì)象，通州區(qū)內(nèi)工業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)等近年來都有較快的發(fā)展。2017年，通州區(qū)工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)6 411 844萬元，規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)374家，工業(yè)企業(yè)隸屬行業(yè)主要有汽車制造業(yè)、專用設(shè)備制造業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、農(nóng)副食品加工業(yè)等，生產(chǎn)產(chǎn)品對(duì)物流服務(wù)需要較多。區(qū)內(nèi)社會(huì)消費(fèi)品零售總額419.13億元，批發(fā)業(yè)和零售業(yè)地區(qū)生產(chǎn)總值達(dá)392億元。其中，限額以上批發(fā)企業(yè)150家，零售企業(yè)63家，連鎖經(jīng)營(yíng)門店共348個(gè)，商品交易市場(chǎng)43個(gè)，消費(fèi)增速始終居于北京市前列。

3．貨物運(yùn)載工具分析

通州區(qū)建設(shè)城市副中心以來，為實(shí)現(xiàn)綠色化、高端化和集約化的物流發(fā)展目標(biāo)，區(qū)內(nèi)貨運(yùn)車輛整體減少，2017年年底，通州區(qū)貨運(yùn)汽車擁有量為27 059輛，其中，普通車輛26 264輛，危險(xiǎn)化學(xué)品車輛795輛。區(qū)內(nèi)貨運(yùn)車輛較2012年減少了9.8%，但單車年貨運(yùn)量增長(zhǎng)了61.49%，顯著提高了車輛運(yùn)載率。6年內(nèi)貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量呈起伏變化狀態(tài)，但總體趨勢(shì)保持上升。

(二)公路貨運(yùn)問題分析

1.區(qū)域貨運(yùn)功能定位發(fā)生轉(zhuǎn)變

根據(jù)《北京城市總體規(guī)劃(2016年—2035年)》發(fā)展要求，城市副中心未來將重點(diǎn)圍繞行政辦公、商務(wù)服務(wù)和文化旅游三大功能定位展開，強(qiáng)化城市職能，加快產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)。在此背景下，區(qū)內(nèi)貨運(yùn)行業(yè)功能定位也隨之發(fā)生改變，將逐步由物流集散城市轉(zhuǎn)變成消費(fèi)型、文化型和旅游型城市，區(qū)域貨運(yùn)的主要功能將是保障內(nèi)需，改善民生，提升生活性服務(wù)業(yè)品質(zhì)。

2.區(qū)域貨運(yùn)管理水平有待提升

貨運(yùn)企業(yè)經(jīng)營(yíng)分散，缺乏分工協(xié)作，組織化、集約化程度低；貨運(yùn)車輛滿載率低，影響貨物運(yùn)輸效率，并間接增加交通管理難度；貨運(yùn)車輛臨時(shí)?？空加霉部臻g，快件貨車在道路兩側(cè)臨時(shí)開展裝卸、集貨等作業(yè)，在區(qū)內(nèi)造成了一定程度的交通擁堵，成為影響居民生活，造成城市管理隱患的突出問題。同時(shí)，貨運(yùn)車輛尾氣排放污染問題非常嚴(yán)峻，是城市副中心綠色化建設(shè)急需解決的問題。

3.區(qū)內(nèi)貨運(yùn)體系建設(shè)不完善

目前，通州區(qū)貨運(yùn)體系建設(shè)不完善，還難以滿足城市副中心的功能定位。一是綜合性貨運(yùn)樞紐建設(shè)還未實(shí)現(xiàn)，公路貨運(yùn)節(jié)點(diǎn)少且功能不完善；二是規(guī)?；?、網(wǎng)絡(luò)化經(jīng)營(yíng)的公路貨運(yùn)體系尚未形成，與之相配套的相關(guān)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量還有待提高。三是綜合貨運(yùn)組織指揮系統(tǒng)和信息化、網(wǎng)絡(luò)化信息共享平臺(tái)尚未形成。

三、基于主成分分析-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成的公路貨運(yùn)需求量預(yù)測(cè)研究

城市副中心未來將以行政辦公、商務(wù)服務(wù)和文化旅游為主導(dǎo)功能產(chǎn)業(yè)，因此，區(qū)域內(nèi)貨運(yùn)需求主體可以分為民生保障類、商務(wù)服務(wù)類和高端商貿(mào)類等。通過廣泛查閱相關(guān)文獻(xiàn)和專家咨詢[14]，從產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、消費(fèi)、人口、道路等方面分析了通州區(qū)公路貨運(yùn)需求影響因素，列舉出13個(gè)影響因素指標(biāo)，進(jìn)而預(yù)測(cè)通州區(qū)和城市副中心未來幾年的公路貨運(yùn)需求量，并按照統(tǒng)計(jì)比例計(jì)算城市副中心內(nèi)公路貨運(yùn)需求量，見表1。

表1 通州區(qū)公路貨運(yùn)需求影響因素分析表

通過比較不同的需求預(yù)測(cè)模型[15]，綜合得出BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由于擁有較強(qiáng)的非線性映射能力、高度自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)的能力以及一定的容錯(cuò)能力等優(yōu)點(diǎn)，可以較好地滿足研究需要。如果直接利用原始統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算，數(shù)據(jù)的繁雜性以及各個(gè)指標(biāo)之間的強(qiáng)相關(guān)性會(huì)使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，增加網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的負(fù)擔(dān)，降低訓(xùn)練效率[16]。因此，采用主成分分析-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合預(yù)測(cè)模型進(jìn)行城市副中心公路貨運(yùn)需求量預(yù)測(cè)。

(一)數(shù)據(jù)主成分分析

通過查閱通州區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒、北京市郵政行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)等資料，分析各個(gè)影響因素指標(biāo)，得出通州區(qū)公路貨運(yùn)需求預(yù)測(cè)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)見表2。

表2 公路貨運(yùn)需求預(yù)測(cè)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)表

續(xù)表2

數(shù)據(jù)來源：通州區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒、北京市郵政管理局等。

注：Y是通州區(qū)公路貨運(yùn)量(萬噸)，指一定時(shí)期內(nèi)由各種公路運(yùn)輸工具實(shí)際運(yùn)送到目的地并卸完的貨物數(shù)量。

針對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，影響因素力13與其他量化指標(biāo)間相關(guān)系數(shù)普遍較低，最小的相關(guān)性僅為0.436，相關(guān)性較弱；公路里程的長(zhǎng)短主要關(guān)系到公路貨運(yùn)的時(shí)效性和便捷性，對(duì)貨運(yùn)需求量的變化影響不是很大，所以，綜合考慮剔除“通州區(qū)公里里程”這一影響因素。然后，判斷樣本數(shù)據(jù)是否適合進(jìn)行主成分分析。通過KMO 和 Bartlett球形度檢驗(yàn)，KMO值為0.703，Bartlett球形度檢驗(yàn)Sig=0.000，小于0.01，表明原變量之間存在相關(guān)關(guān)系，適合做因子分析。最后，計(jì)算主成分得分系數(shù)矩陣，列出線性函數(shù)組合方程組，并計(jì)算主成分得分矩陣見表3。

表3 主成分得分矩陣

(二)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)

圖3主成分分析-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型圖

表4 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)表

經(jīng)過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多次訓(xùn)練，預(yù)測(cè)出2005—2017年公路貨運(yùn)量值，并與其實(shí)際貨運(yùn)量進(jìn)行誤差分析對(duì)比。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用主成分分析-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合模型預(yù)測(cè)貨運(yùn)量時(shí)，平均絕對(duì)誤差是1.812，平均相對(duì)誤差是0.096%，訓(xùn)練精度優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)值(平均絕對(duì)誤差是23.490，平均相對(duì)誤差是1.664%)。選用預(yù)測(cè)精度更高的主成分分析-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合模型對(duì)通州區(qū)2018—2025年的公路貨運(yùn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果如圖4所示。

圖4 公路貨運(yùn)量實(shí)際值和預(yù)測(cè)值對(duì)比分析圖

預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，未來 8年內(nèi)，通州區(qū)公路貨運(yùn)需求總量基本保持穩(wěn)定。 2018—2020年公路貨運(yùn)需求量略有下降，其主要是因?yàn)橥ㄖ輩^(qū)近幾年正在大力疏解不符合首都功能發(fā)展定位的產(chǎn)業(yè)，造成短期內(nèi)貨運(yùn)企業(yè)減少和需求下降。但是，未來通州區(qū)將形成以行政辦公、高端商務(wù)、文化旅游和高新技術(shù)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展格局，2020—2025年期間，通州區(qū)將逐漸承接中心城區(qū)40萬人口疏解任務(wù)，區(qū)內(nèi)公路貨運(yùn)需求量將逐漸回升。隨著區(qū)域功能定位的轉(zhuǎn)變和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，公路貨運(yùn)將從以往提供區(qū)域性物流服務(wù)逐漸過渡到保障首都民生或高端產(chǎn)業(yè)發(fā)展的物流服務(wù)；運(yùn)輸企業(yè)將調(diào)整業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)發(fā)展配送服務(wù)，適當(dāng)減少干線業(yè)務(wù)拓展；需求客戶將逐漸減少生產(chǎn)性運(yùn)輸需求，增加生活性和服務(wù)性產(chǎn)品運(yùn)輸需求。

分析目前城市副中心及外圍控制區(qū)的產(chǎn)業(yè)、人口等關(guān)鍵要素，目前，通州區(qū)全區(qū)公路貨運(yùn)需求量的55%左右用于重點(diǎn)保障城市副中心內(nèi)部的供應(yīng)。因此，我們用通州區(qū)全區(qū)公路貨運(yùn)需求量的55%來代表城市副中心的公路貨運(yùn)需求量，結(jié)果見表5。

表5 城市副中心公路貨運(yùn)需求量預(yù)測(cè)結(jié)果 單位：萬噸

四、城市副中心公路貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)

根據(jù)北京市物流發(fā)展規(guī)劃要求，未來將建設(shè)物流節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)體系，形成“大型綜合物流園區(qū)(物流基地)+公共配送中心+末端網(wǎng)點(diǎn)”的扁平化物流網(wǎng)絡(luò)體系，其中，末端網(wǎng)點(diǎn)也將發(fā)展為末端配送場(chǎng)地和末端營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)等多種形式。

(一)三級(jí)公路貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

基于該設(shè)計(jì)思想，提出城市副中心構(gòu)建三級(jí)公路貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)布局體系，即在城市副中心外圍建立一級(jí)城市分撥中心，實(shí)現(xiàn)貨物的統(tǒng)一集散、存儲(chǔ)，可以在通州區(qū)馬駒橋物流基地以及周邊廊坊、北三縣地區(qū)、天津武清等布局設(shè)置；北京城市副中心未來將圍繞行政辦公、商務(wù)服務(wù)和文化旅游三大功能定位進(jìn)行發(fā)展，因此，在功能聚集區(qū)需要配置集中式的物流運(yùn)作保障資源，因此，在城市副中心周邊地區(qū)建立若干個(gè)二級(jí)城市轉(zhuǎn)運(yùn)中心，進(jìn)行貨物分裝和配送，重點(diǎn)集中在主功能區(qū)附近；在城市副中心內(nèi)部社區(qū)聚集地建立若干個(gè)三級(jí)末端貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，重點(diǎn)滿足社區(qū)等物流服務(wù)需要，具體布局如圖5所示。

圖5 城市副中心公路貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)分布示意圖

圖5中，1A代表順義區(qū)空港物流基地+天竺綜合保稅區(qū)、1B代表通州區(qū)馬駒橋物流基地、1C代表平谷馬坊物流基地、1D代表大興京南物流基地、1E代表大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)空港物流中心、1F代表廊坊市香河縣—中國(guó)京津冀汽車零部件物流交易中心、1G代表天津市武清—環(huán)渤海農(nóng)產(chǎn)品交易物流中心，都是典型的一級(jí)城市分撥中心所在地。根據(jù)規(guī)劃，二級(jí)配送中心分別位于運(yùn)河商務(wù)核心區(qū)(2A)、行政辦公區(qū)(2B)、環(huán)球主題公園(2C)等三個(gè)重點(diǎn)功能區(qū)附近。同時(shí)，為滿足整個(gè)區(qū)域的物流要求將在城市副中心區(qū)域東北和東南方位設(shè)置兩個(gè)二級(jí)公共配送中心(2D、2E)，共計(jì)劃設(shè)計(jì)5個(gè)二級(jí)城市轉(zhuǎn)運(yùn)中心。未來貨物一般將先在一級(jí)城市分撥中心進(jìn)行集散，然后，根據(jù)客戶的需要組織城市配送工作。三級(jí)末端貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)主要承擔(dān)“最后1公里”的角色，負(fù)責(zé)末端需求客戶綜合業(yè)務(wù)服務(wù)。

(二)三級(jí)末端貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)布局設(shè)計(jì)

三級(jí)末端貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，主要是針對(duì)社區(qū)居民日常生活消費(fèi)所需貨運(yùn)需求，其主要作業(yè)活動(dòng)包括集貨、理貨、配送、揀選和自提等。根據(jù)末端配送網(wǎng)點(diǎn)的運(yùn)營(yíng)特性及服務(wù)功能，對(duì)網(wǎng)點(diǎn)功能區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)劃分，主要分為貨運(yùn)港灣區(qū)、貨運(yùn)停車場(chǎng)、快遞作業(yè)區(qū)、貨物自提區(qū)和小型前置倉(cāng)區(qū)5個(gè)區(qū)域，功能區(qū)示意圖如圖6所示。

圖6 三級(jí)末端貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)內(nèi)部布局規(guī)劃示意圖

三級(jí)末端貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)具有良好的交通運(yùn)輸條件，盡量靠近商業(yè)區(qū)、超市、居民社區(qū)、學(xué)校等需求集中的區(qū)域，滿足1公里生活服務(wù)圈的要求；網(wǎng)點(diǎn)周邊貨運(yùn)設(shè)施應(yīng)建設(shè)齊全，規(guī)劃貨車停車專用車位，配置通用的裝卸貨設(shè)備和電動(dòng)車充電設(shè)備等，并預(yù)留未來貨運(yùn)新技術(shù)發(fā)展空間；網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)應(yīng)根據(jù)周邊需求特點(diǎn)，設(shè)置略有差異化的功能區(qū)域，滿足不同人群的差異化需求。

五、三級(jí)末端貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的選址及實(shí)證分析

目前，城市副中心的一級(jí)城市分撥中心和二級(jí)城市轉(zhuǎn)運(yùn)中心根據(jù)北京市和城市副中心的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃及區(qū)位發(fā)展特點(diǎn)已經(jīng)初步確定具體位置，明確了服務(wù)功能，但三級(jí)末端貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的選址問題尚未解決，本文選取雙層規(guī)劃選址模型進(jìn)行布局規(guī)劃研究。

(一)雙層規(guī)劃選址模型的構(gòu)建

通過分析網(wǎng)點(diǎn)間的車輛配送路徑、運(yùn)輸配送效率、需求客戶服務(wù)滿意度和個(gè)性化選擇等因素，考慮到車輛配送路徑規(guī)劃屬于車輛配送方案最優(yōu)化問題，直接影響到的貨物運(yùn)輸?shù)某杀荆蕦④囕v配送方案最優(yōu)化(綜合成本最小化)作為雙層規(guī)劃模型的上層規(guī)劃目標(biāo)。而下層規(guī)劃目標(biāo)則考慮公路貨運(yùn)網(wǎng)點(diǎn)的運(yùn)輸配送效率最高，以及給需求客戶帶來的物流體驗(yàn)、配送服務(wù)等服務(wù)滿意度最大化等因素，即將貨運(yùn)網(wǎng)點(diǎn)的運(yùn)輸配送距離最短化作為雙層規(guī)劃模型的下層規(guī)劃目標(biāo)。

1.假設(shè)條件

為了方便模型構(gòu)建，結(jié)合城市副中心公路貨運(yùn)發(fā)展現(xiàn)狀，現(xiàn)設(shè)定以下約束條件：各級(jí)公路貨運(yùn)網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)成本、運(yùn)營(yíng)成本等成本已知；網(wǎng)點(diǎn)可以滿足客戶對(duì)貨物品種、數(shù)量和質(zhì)量等的需求；各配送路徑單次貨物運(yùn)輸量不超過車輛的載重量和容積；各網(wǎng)點(diǎn)車輛服務(wù)范圍限定在網(wǎng)點(diǎn)所在的貨運(yùn)需求區(qū)域內(nèi)。

2.符號(hào)說明

xi：0，1變量，表示是否選擇i為網(wǎng)點(diǎn)，是為1，否則為0；

vk：0，1變量，表示車輛k的工作/空閑狀態(tài)，工作為1，空閑為0；

yij：0，1變量，表示網(wǎng)點(diǎn)i是否為客戶j服務(wù)，是為1，否為0；

uik：0，1變量，表示網(wǎng)點(diǎn)i由車輛k進(jìn)行配送，是為1，否為0；

Cix：網(wǎng)點(diǎn)i的建設(shè)總成本(廣義)函數(shù)；

Cijq：客戶j的貨運(yùn)需求由網(wǎng)點(diǎn)i滿足時(shí)的費(fèi)用(廣義)函數(shù)；

Ciku：車輛k拉貨到網(wǎng)點(diǎn)i的費(fèi)用(廣義)函數(shù)；

O：配送車輛的運(yùn)營(yíng)成本；

P：貨運(yùn)網(wǎng)點(diǎn)預(yù)期總投入成本；

Q：車輛k的裝載能力；

qj：客戶j的日均貨運(yùn)需求量；

qij：客戶j的貨運(yùn)需求由網(wǎng)點(diǎn)i滿足的需求量；

ε1：網(wǎng)點(diǎn)上門取貨(或送貨上門)時(shí)考慮的運(yùn)輸配送效率權(quán)重；

ε2：客戶自行送貨(或上門自提)時(shí)考慮距離長(zhǎng)短的服務(wù)滿意度權(quán)重；

dij：網(wǎng)點(diǎn)i到客戶j的距離；

αi：網(wǎng)點(diǎn)i到客戶j的貨運(yùn)量中，客戶自行送貨(或上門自提)的比例；

1-αi：網(wǎng)點(diǎn)i到客戶j的貨運(yùn)量中，網(wǎng)點(diǎn)上門拉貨(或送貨上門)的比例；

3.模型構(gòu)建

假設(shè)有I個(gè)貨運(yùn)網(wǎng)點(diǎn)(i={1,2，…,m})，J個(gè)客戶需求點(diǎn)(j={1,2，…,n})，K個(gè)配送車輛(k={1,2，…,p})，則城市副中心公路貨運(yùn)網(wǎng)點(diǎn)選址模型具體如下：

上層模型U：

(1)

約束條件：

s.t. minU≤P

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

?i∈I,?j∈J,?k∈K

(7)

xi∈0,1，vk∈0,1，yij∈0,1，uik∈0,1

(8)

下層模型L：

(9)

約束條件：

s.t.yij≤xi

(10)

dij≤Lmax

(11)

(12)

?i∈I,?j∈J

(13)

xi∈0,1，yij∈0,1

(14)

(二)基于雙層規(guī)劃的網(wǎng)點(diǎn)選址實(shí)證

1.貨運(yùn)需求點(diǎn)識(shí)別

通過對(duì)北京城市副中心區(qū)域內(nèi)的北苑街道進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，識(shí)別出居民社區(qū)、商業(yè)中心、教育院校等各類貨運(yùn)需求點(diǎn)23個(gè)。其中，北苑街道社區(qū)數(shù)量17個(gè)，在計(jì)算各個(gè)社區(qū)的貨運(yùn)需求量時(shí)，將根據(jù)第三章的城市副中心公路貨運(yùn)需求總量，按人口比例計(jì)算出該街道人均貨運(yùn)需求量，進(jìn)而計(jì)算出各社區(qū)的日均貨運(yùn)需求量；北苑街道還存在2大商業(yè)中心和4大教育院校，通過走訪調(diào)研，統(tǒng)計(jì)出各貨運(yùn)需求點(diǎn)日均貨運(yùn)需求量，見表6。

另外，需求客戶選擇送貨上門與自行取貨的比例見表7。若用α表示送貨上門比例，則1-α表示客戶自行取貨的比例。

2.貨運(yùn)備選點(diǎn)初選及距離測(cè)定

首先，將23個(gè)貨運(yùn)需求點(diǎn)在地圖中進(jìn)行標(biāo)注；然后，利用聚類法將該街道的 17 個(gè)社區(qū)、2個(gè)商業(yè)中心和4所教育院校劃分為 6個(gè)區(qū)域，并確定各區(qū)域的重心位置，對(duì)6個(gè)重心位置進(jìn)行實(shí)地考察并作為初始備選點(diǎn)；最后，在百度地圖中測(cè)算出各備選點(diǎn)到各需求點(diǎn)的路徑距離，如圖7所示。

圖7 貨運(yùn)需求點(diǎn)及備選點(diǎn)分布示意圖

3.遺傳算法求解

表6 各貨運(yùn)需求點(diǎn)貨運(yùn)需求情況統(tǒng)計(jì)表

表7 各物流需求點(diǎn)客戶選擇送貨上門或自行取貨的比例

圖8 遺傳算法操作流程圖

為了方便模型計(jì)算求解，假設(shè)城市副中心北苑街道末端公路貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)投資預(yù)算為150萬。設(shè)ω1等于0.5，ω2等于0.5，用遺傳算法求解結(jié)果如圖9所示。當(dāng)進(jìn)化迭代100次左右之后，尋找到最優(yōu)解，迭代曲線不再發(fā)生變化，說明全局收斂，迭代曲線結(jié)果如圖9所示。

圖9 遺傳算法迭代收斂結(jié)果

根據(jù)遺傳算法求解結(jié)果，最終選取5個(gè)備選點(diǎn)，其中，備選點(diǎn)1服務(wù)于需求點(diǎn)8、9、17；備選點(diǎn)2服務(wù)于需求點(diǎn)2、4、15；備選點(diǎn)3服務(wù)于需求點(diǎn)1、7、12、14、18、19；備選點(diǎn)5服務(wù)于需求點(diǎn)5、6、10、11、16、20、22、23；備選點(diǎn)6服務(wù)于需求點(diǎn)3、13、21，見表8。

表8 公路貨運(yùn)網(wǎng)點(diǎn)選址結(jié)果

六、結(jié)論及啟示

(一)主要研究結(jié)論

本文深入分析了北京城市副中心公路貨運(yùn)發(fā)展現(xiàn)狀和問題，采用主成分分析—BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成的方法預(yù)測(cè)城市副中心公路貨運(yùn)需求量，構(gòu)建了適合城市副中心發(fā)展的三級(jí)公路貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)布局體系，基于車輛配送方案和客戶個(gè)性化選擇的雙層規(guī)劃模型對(duì)三級(jí)末端貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)選取進(jìn)行選址決策分析，結(jié)果表明：

1．新型特大城市的城市副中心建設(shè)對(duì)于貨運(yùn)服務(wù)提出新的需求，基于主成分分析-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成的公路貨運(yùn)需求量預(yù)測(cè)表明，北京城市副中心未來公路貨運(yùn)需求總量基本保持穩(wěn)定，主要是由產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)調(diào)整等原因?qū)е?，公路貨運(yùn)需求會(huì)發(fā)展結(jié)構(gòu)性變化。

2．未來城市副中心將構(gòu)建分層次的扁平化物流網(wǎng)絡(luò)體系，即包括一級(jí)城市分撥中心、二級(jí)城市轉(zhuǎn)運(yùn)中心和三級(jí)末端貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，三級(jí)末端貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)將重點(diǎn)面向社區(qū)等內(nèi)生需求，形成具有多種物流作業(yè)功能的綜合型基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)。

3．綜合考慮區(qū)域功能需要，可以將車輛配送方案最優(yōu)化作為雙層規(guī)劃模型的上層規(guī)劃目標(biāo)，將貨運(yùn)網(wǎng)點(diǎn)的運(yùn)輸配送距離最短作為雙層規(guī)劃模型的下層規(guī)劃目標(biāo)，基于雙層規(guī)劃選址模型可以很好地平衡各種因素的影響，具有良好的可實(shí)施性。

(二)啟示

1．應(yīng)加強(qiáng)頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)。為了促進(jìn)城市副中心公路貨運(yùn)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)布局規(guī)劃實(shí)施，應(yīng)重視依托新的城市副中心發(fā)展和管理理念，進(jìn)一步加強(qiáng)頂層優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計(jì)，要以新版北京物流專項(xiàng)規(guī)劃為指導(dǎo)，進(jìn)一步優(yōu)化區(qū)域物流資源配置，需要在更大空間尺度上規(guī)劃物流基礎(chǔ)設(shè)施資源，體現(xiàn)集約型、高效型和網(wǎng)絡(luò)化的規(guī)劃理念，形成新的貨運(yùn)產(chǎn)業(yè)格局。

2．應(yīng)強(qiáng)化重點(diǎn)功能區(qū)專項(xiàng)規(guī)劃設(shè)計(jì)。未來城市副中心功能區(qū)域集中，物流需求局部集聚特征突出，應(yīng)創(chuàng)新性地解決行政辦公區(qū)、運(yùn)河商務(wù)核心區(qū)和文化旅游區(qū)等關(guān)鍵區(qū)域貨運(yùn)保障問題。

3．應(yīng)加快物流新技術(shù)的應(yīng)用示范。目前，以智慧物流技術(shù)應(yīng)用為特征的現(xiàn)代物流體系不斷形成，應(yīng)注重新技術(shù)與新模式的良性發(fā)展互動(dòng)，提升區(qū)域貨運(yùn)服務(wù)能力。例如，發(fā)揮運(yùn)河商務(wù)核心區(qū)地下空間優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化物流基礎(chǔ)設(shè)施利用方式，提出新的立體式物流技術(shù)整體解決方案。同時(shí)，根據(jù)綠色貨運(yùn)的政策要求，推進(jìn)新能源配送車輛選型工程的發(fā)展，發(fā)展綠色物流技術(shù)，降低碳排放。