第 !卷 第 !期
!""!年 #月
交 通 运 输 工 程 学 报
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收稿日期9!"":;":;!:
作者简介9戴 禾<:=>?;@A男A江苏海安人A同济大学博士研究生A从事交通与运输系统规划研究B
文章编号9:#>:;:#C><!""!@"!;":"!;"D
物流基础设施布局模型
戴 禾A杨东援A李群峰
<同济大学 道路与交通工程系A上海 !"""=!@
摘 要9提出了一种确定物流基础设施布局的方法及将物流园区与货运通道网结合起来进行统一
规划的观点A强调物流基础设施布局不仅要求总运输费用最小A还应考虑经济E社会E环境等多个层
面的因素F确定物流基础设施布局的主要内容包括9确定物流园区的数量E提出物流园区与货运通
道布局的各种备选方案E物流园区可达性分析E货运通道网连通性分析E采用数据包络分析法选择
可行方案范围E用层次分析法确定最优方案F
关键词9物流G基础设施G数据包络分析G层次分析法
中图分类号9H:: 文献标识码9I
JKLMNOPMQRSMTSMUVWOVXWVYTZKWOZNXONZR
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’505)’.s%+2’)++-.)(/2’)(01%’2)2-%(0q025m1*)((-(4B
物流基础设施布局的内容主要包括物流园区的
数量与位置和货运通道的布局F物流园区提供了衔
接不同方向的货流E实现运输方式的转换E进行货物
分拣配载E货物存储保管E货物流通加工等功能G货
运通道则对物流园区之间E物流园区与重要交通枢
纽之间提供了必要的联系F因此A物流园区与货运通
道是密切配合E相辅相成的A它们之间应保持能力匹
配E衔接合理E布局协调一致F
确定物流基础设施布局方案的基本步骤包括9
根据货物需求确定物流园区的数量G提出物流园区
与货运通道布局的各种备选方案G计算各备选方案
的成本和效益指标G采用数据包络分析法初步筛选
出可行方案范围G综合考虑经济E社会E环境因素A采
用层次分析法确定最优方案F
$ 物流园区的数量
假定物流配送区域的物流需求量是平均分布
的A各物流园区位于服务区域的中心A对于一个面积
万方数据
为 !"物流总需求为 #的某区域"设物流园区的个
数为 $"则每个物流园区的服务范围的面积为 %&
!’$"每个物流园区的物流处理量为 (&#’$)
市域配送的平均距离与面积的关系为
*+& %,-
式中.-为平均配送距离参数"与配送区域的形状有
关"如当配送区域为圆形时"-为 /0123"当配送区域
为正方形时"-为 /0141"当配送区域为长宽比为 5
67的长方形时"-为 /0879,为非直线系数"一般可
取 507)
市域配送的主要内容包括配货:装载:运送:卸
载:返回几个过程"因此"可将其工作分为以下两类.
一类是与运输距离无关"而只与物流量有关的"如配
货:装载:卸载9另一类则与运输距离成正比的运输:
车辆的返回等)因此市域配送的物流成本可表示为
;+& <=> ?+@(
物流园区的建设费用包括两部分.一部分是征
地:仓库堆场建设:设备购买的费用"这部分费用与
物流园区的规模成正比"亦即和物流处理量成正比9
另一部分则是固定费用"如附属设施建设等)因此物
流园区的建设费用可用下式表示
;$& ;/> A(
区域性物流配送总成本可表示为
;B& <;+> ;$@$
综合上述分析"可得到总成本 ;B与物流园区数
量 $之间的关系为
;B&;/$>#?,-*!$C
5
7>#<=>A@
图 5 物流园区数量与总成本的关系
DEFG5 HIJKLEMNOPEQRILSIINJMFEOLETQKUVOWNXYRIUKNZLMLKJTMOL
由以上的分析可以得到如下的结论.
<5@随着物流园区数量的增加"平均配送距离缩
短"因此运输成本降低)但随着物流园区数量的增
加"运输成本降低的幅度逐渐减小)
<7@基础建设成本随物流园区数量的增加而增
加)
<1@还有一部分成本仅与物流处理总量相关"而
与物流园区个数无关"这部分成本可称为固定成本)
<8@总成本曲线随 $的变化是先降后升"即存
在一个最合理的$值使总成本最小)为使;B取最小
值"需使 $满足下式
$& *#?,- !
7;[ \/
7
1
] 物流园区布局的各种备选方案
物流园区的选址一般考虑布设在城市外围交通
条件较好的地区"既要减少对城市生活的干扰"又要
使运输成本尽可能降低"另外还需考虑与重要对外
交通枢纽紧密衔接)
确定货运通道的原则是能够紧密衔接各物流园
区与对外交通枢纽"减少货运车辆绕行"降低运输成
本"同时满足城市交通管理的要求)一般来讲"货运
通道尽可能应选择现有的货车具有通行权的道路"
但当通行能力不能满足货运需求或者路线方向不够
合理时"应考虑建设新的货运通道)
^ 可达性分析
货运通道上某点的可达性可用此点向其它各点
运送货物的总效率来表示)考虑某两点之间的货运
量为 ("距离为 +"运输速度为 _"静止状态的货物处
理<如装卸:分拣:配载等@时间为 B/"则效率为
‘/& (+
_> B/
为了考察距离因素对效率的影响"设单位货物
处理时间和运输速度为恒定"则运输效率可用下式
来表征
‘& 5+> +/
某点的可达性即为运输到所有需求点的总效
率"可表示为
A&a
b
5
+> +/Zc
对于单独一条长度为 d的货运通道"其上距端
点距离为 e的点的可达性<图 7@为
A&f
e
/
5
g> +/Zg>f
dCe
/
5
g> +/Zg&
JNC e
7> de> d+/> +7/
+7/
当两条货运通道相交时<交点在中点@"其上任
一点的可达性<图 1@为
A&JN<e>+/@C7JN<+/@>1JN<dCe>+/@C
1/5第 7期 戴 禾"等.物流基础设施布局模型
万方数据
图 ! 单独一条货运通道上
各点的可达性
"#$%! &’’())#*#+#,-./0)#/$+(
12(#$3,40))
!+/ 5!6789: ;<
式中=7为点距最近的端
点的距离><?7?5@!A
一般来说>货运通道
网络交汇点上的可达性优
图 B 两条相交的货运通道上
各点的可达性
"#$%B &’’())#*#+#,-./,C.
’2.))(D12(#$3,40))()
于通道上其它各点>重要
的物流节点都布设在通道
的交汇点上A
某物流园区对整个货
运通道网络的可达性可以
表示为此物流园区对每个
通道的可达性之和
E6 FGHIJ
K
LI<
EL
式中=E6FGH
为某物流园区对整个货运通道网络的
可达性MK为通道的边数MEL为某物流园区对第 L条
通道的可达性A
当货运通道网络形成的图中不存在圈时>此园
区的可达性 EL为
ELI N+/O9L<8 9<P6 +/O9LQ8 9<PN
式中=9L<和 9LQ分别是通道 L的两个端点到物流园区
的最短路A
当存在圈时>对圈上的路段应分两种情况=当从
物流园区到 L<点的最短路经过 LQ或从物流园区到
LQ点的最短路经过 L<时
ELI N+/O9L<8 9<P6 +/O9LQ8 9<PN
否则
ELI!+/
9L<8 9LQ8 5Q>!8 !9<
! 6
+/O9L<8 9<P6 +/O9LQ8 9<P
式中=5Q>!为从 L<点到 LQ点的距离A
R 货运通道的连通性
典型的货运通道的连接模式有以下几种=
图 S 完全图连接
"#$%S +(,($2043’.//(’,#./
图 V 树状连接
"#$%V W2(()304(’.//(’,#./
OQP完全图连接A每两个重要节点之间都有货运
通道连通>连通性最好>货运成本最低A常见于货运
量大X经济发达的区域O图 SPA
O!P树状连接A其是最简单的连通方式之一>每
两个节点之间的道路是唯一的A常见于货运量少X节
点小的区域O图 VPA
OBP星型连接A完全双图 YQ>F是一种特殊的树>
常见于核心节点与其他次要节点之间的连接>其特
点是中心节点的聚集性好O图 ZPA
图 Z 星型连接
"#$%Z [,02)304(’.//(’,#./
图 \ 环状连接
"#$%\ ]#/$)304(’.//(’,#./
OSP环状连接A相邻两节点的直达性较好O图
\PA
OVP日状或目状连接A连通性和建设费用介于环
状连接和完全图连接之间O图 P^A
图 ^ 目状连接
"#$%^ _020++(+’.//(’,#./
通常用于衡量路网连通性的指标包括路网密
度X平均网距X‘指数Xa指数X回路数Xb指数等A其
中最直观也最具有可比性的是每一节点连线的平均
数A即对于一个Oc>KP图>如果用度的平均值的 Q@!
来衡量货运通道网络的连通性A
‘I
J
c
LIQ
D($OdLP
!c I
K
c
则以上 V个货运通道网络示意图的连通性指数
分别为 !e<X<efX<e^XQe<XQeBA
g 采用数据包络分析法Ohi&P选择
可行方案范围
在若干个基础设施布局O包括园区和通道P方案
中>初步筛选较优的方案A成本指标包括=营运费用X
建设费用O新增的物流园区和新增通道建设PM效益
指标为=园区可达性X通道网络连通性A
方案比选实际的评价问题见表 QA
S<Q 交 通 运 输 工 程 学 报 !<<!年
万方数据
表 ! 采用数据包络分析方法选择可行方案
"#$%! &’(’)*+,-#))’.*#$(’.(#,/$01/+,-2345’*678
指标 权系数
决策方案
方案 ! 方案 9 方案 : ;
成本指标
效益指标
营运费用 <! =!! =!9 =!: ;
建设费用 <9 =9! =99 =9: ;
园区可达性 >! ?!! ?!9 ?!: ;
网络连通性 >9 ?9! ?99 ?9: ;
权系数为待定系数@分别对每个决策方案做相
对有效性分析
ABCDEFG
?!EF>!H ?9EF>F
=!EF<!H =9EF<9
I%J% ?!E>!H ?9E>F=!E<!H =9E<9K ! LEG !M9M:M;N
若 DEF等于 !或接近于 !M即可将此方案列入可
行方案的范围@
由于上式均为分式M应进行转化M令
OG !=!EF<!H=9EF<9MP!GO<!MP9GO<9MQ!GO>!MQ9GO>9
即可得到线性规划
ABCRG ?!EFQ!H ?9EFQ9
I%J% S =!ES =9EH ?!EQ!H
?9EQ9K F LEG !M9M:M;N
=!EFP!H =9EFP9G !
P!MP9MQ!MQ9T F
U 采用层次分析法LVWXN确定最优
方案
层次分析法的基本步骤可分为Y提出总目标Z建
立层次结构Z求同层权系数Z求组合权系数Z评价Z一
致性检验@对于物流基础设施布局问题M可以建立如
图 [所示的层次结构M具体计算方法这里不再赘述@
\ 结 语
物流基础设施布局问题不仅仅是物流园区的规
图 [ 利用层次分析法比选物流基础设施布局的最优方案
]^_%[ ‘abacJ^d_JeafgJ^Ah^aigbBdfjbf_^IJ^cI^djkBIJklcJlka
bBmflJnmlI^d_VWXAaJefi
划与选址问题M而是与货运通道网的建设紧密相关M
两者应结合起来统一规划@物流基础设施布局问题
也不仅仅是总运输费用最小的优化问题M它涉及到
经济Z社会Z环境等多个层面M因此适宜利用层次分
析法来选择最优方案@
参 考 文 献 Y
o’p’q’,)’/Y
r!s 丁立言M张 铎%物流基础rts%北京Y清华大学出版
社M9FFF%
r9s 胡运权%运筹学教程rts%北京Y清华大学出版社M
