基于物流系統(tǒng)接口模型的多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸優(yōu)化研究

何明珂 涂 超 王澤鵬

（北京工商大學(xué)，北京 100048）

基于物流系統(tǒng)接口模型的多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸優(yōu)化研究

何明珂 涂 超 王澤鵬

（北京工商大學(xué)，北京 100048）

多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸過(guò)程中多種運(yùn)輸方式的無(wú)縫銜接仍存在很多問(wèn)題，阻礙多種運(yùn)輸方式的優(yōu)化組合。現(xiàn)從物流系統(tǒng)接口的角度，首次提出多式聯(lián)運(yùn)中物流系統(tǒng)接口模型（Logistics System Interface Model），探討了物流系統(tǒng)接口在多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸中的作用，結(jié)合接口處的成本和運(yùn)輸過(guò)程的成本，構(gòu)建多式聯(lián)運(yùn)總運(yùn)輸費(fèi)用和總運(yùn)輸時(shí)間最小的雙目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，通過(guò)雙目標(biāo)整數(shù)規(guī)劃模型得到運(yùn)輸方式和路線的最優(yōu)組合 。結(jié)果表明通過(guò)物流系統(tǒng)接口模型可以進(jìn)一步改善多種運(yùn)輸方式的銜接，有利于優(yōu)化多式聯(lián)運(yùn)的運(yùn)輸組合。

接口 多式聯(lián)運(yùn) 物流系統(tǒng) 運(yùn)輸優(yōu)化

引 言

隨著中國(guó)與各國(guó)家在 “一帶一路”框架下謀求進(jìn)一步全球貿(mào)易的發(fā)展，公路、鐵路、港口等現(xiàn)代物流基礎(chǔ)設(shè)施已日趨完善，采用多式聯(lián)運(yùn)開(kāi)展貿(mào)易運(yùn)輸已成趨勢(shì)，但要多種運(yùn)輸方式無(wú)縫銜接還存在很多問(wèn)題，阻礙著多種運(yùn)輸資源的優(yōu)化組合。而實(shí)際中不同運(yùn)輸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換部分的銜接又是發(fā)展多式聯(lián)運(yùn)的運(yùn)輸方式的關(guān)鍵一環(huán)，研究多式聯(lián)運(yùn)過(guò)程中的接口無(wú)縫銜接，對(duì)發(fā)揮不同運(yùn)輸方式的組合優(yōu)勢(shì)，充分利用現(xiàn)有的綜合運(yùn)輸資源有重要意義，同時(shí)也能促進(jìn)現(xiàn)代化物流基礎(chǔ)設(shè)施的升級(jí)。

本文從物流系統(tǒng)的角度，提出多式聯(lián)運(yùn)中的物流系統(tǒng)接口模型，并建立多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸優(yōu)化的雙目標(biāo)規(guī)劃模型，模型中考慮多式聯(lián)運(yùn)中接口處銜接問(wèn)題，基于線性規(guī)劃設(shè)計(jì)相應(yīng)的算法程序，計(jì)算多式聯(lián)運(yùn)的運(yùn)輸模式與單種的運(yùn)輸方式在總費(fèi)用和總時(shí)間上的總體差異，探討多式聯(lián)運(yùn)的物流接口對(duì)多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸?shù)挠绊?。本文提出的物流系統(tǒng)接口模型以期完善多式聯(lián)運(yùn)組織運(yùn)營(yíng)理論，也為今后開(kāi)展多式聯(lián)運(yùn)工程建設(shè)提供參考。

1 多式聯(lián)運(yùn)中物流系統(tǒng)接口模型的建立

1.1 多式聯(lián)運(yùn)中節(jié)點(diǎn)和路徑的優(yōu)化文獻(xiàn)研究

楊華龍［1］等建立集裝箱多式聯(lián)運(yùn)服務(wù)分段采購(gòu)中的運(yùn)輸費(fèi)用和運(yùn)輸時(shí)間雙層優(yōu)化目標(biāo)，提出了集裝箱多式聯(lián)運(yùn)服務(wù)分段采購(gòu)優(yōu)化模型。賀竹磬［2］構(gòu)建時(shí)效性物流運(yùn)輸方式選擇的混合整數(shù)規(guī)劃模型，并設(shè)計(jì)遺傳算法對(duì)此求解，結(jié)果顯示通過(guò)聯(lián)合運(yùn)輸?shù)姆绞娇蓮恼w上達(dá)到物流實(shí)效性和成本的最優(yōu)。李麗［3］利用基于時(shí)間最少路徑的運(yùn)輸費(fèi)用模型，采用基于K最短路的遺傳算法，能較好地解決4PL對(duì)運(yùn)輸路徑和運(yùn)輸方式的選擇問(wèn)題。熊桂武［4］根據(jù)用戶對(duì)于貨物到達(dá)時(shí)間的需求具有模糊性設(shè)計(jì)算法求解。Hamdi［5］等通過(guò)建立雙目標(biāo)混合整型線性規(guī)劃模型求解出基于馬爾馬拉地區(qū)的多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)方案Chang［6］等從總運(yùn)輸成本和考慮環(huán)境問(wèn)題的外在成本兩方面設(shè)定最小目標(biāo)，構(gòu)建國(guó)際集裝箱在韓國(guó)公路、鐵路和近洋航線上的多式聯(lián)運(yùn)優(yōu)化模型。

現(xiàn)有文獻(xiàn)在從經(jīng)營(yíng)人角度在路線規(guī)劃方面提出一些多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸優(yōu)化模型，或者從戰(zhàn)略上對(duì)軸輻式網(wǎng)絡(luò)中樞紐布局和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)進(jìn)行決策［7］，對(duì)多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中不同運(yùn)輸方式銜接所產(chǎn)生的接口問(wèn)題并未充分考慮。本文將從物流系統(tǒng)的角度出發(fā)，通過(guò)剖析多式聯(lián)運(yùn)過(guò)程中銜接處接口的結(jié)構(gòu)和功能，構(gòu)建多式聯(lián)運(yùn)中物流系統(tǒng)接口模型，綜合考慮多式聯(lián)運(yùn)中的接口處的費(fèi)用和時(shí)間，以期優(yōu)化運(yùn)輸組合。

1.2 物流系統(tǒng)接口的理論發(fā)展

多式聯(lián)運(yùn)中多種運(yùn)輸方式一體化銜接是物流系統(tǒng)接口的重要研究?jī)?nèi)容。物流系統(tǒng)接口是指兩個(gè)或多個(gè)不同物流系統(tǒng)（或系統(tǒng)內(nèi)部不同要素）之間相互銜接并通過(guò)它彼此作用的部分，這在國(guó)內(nèi)外還是一個(gè)較新的研究領(lǐng)域。何明珂［8］在其專著 《物流系統(tǒng)論》中提出了物流接口無(wú)縫化的原理，闡述了物流接口無(wú)縫化的含義，提出實(shí)現(xiàn)物流接口無(wú)縫化的方法建議。

近幾年物流行業(yè)快速發(fā)展，物流系統(tǒng)接口得到更多的研究。宋文哲［9］首先對(duì)物流系統(tǒng)接口進(jìn)行深入研究，完善了物流系統(tǒng)接口的概念，分析了物流系統(tǒng)接口的類型、功能等，同時(shí)探討了物流系統(tǒng)接口無(wú)縫化的特征、意義和實(shí)現(xiàn)方法等。結(jié)合前人的研究成果，結(jié)合現(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)亟待解決的物流問(wèn)題將是物流系統(tǒng)接口進(jìn)一步研究的方向。

隨著多式聯(lián)運(yùn)在我國(guó)和其他國(guó)家貿(mào)易過(guò)程中應(yīng)用廣泛，推動(dòng)不同運(yùn)輸方式的一體化銜接，多式聯(lián)運(yùn)中接口研究是首要問(wèn)題，本文將對(duì)多式聯(lián)運(yùn)中的接口部分進(jìn)行探索研究。

1.3 多式聯(lián)運(yùn)中物流系統(tǒng)接口的分析構(gòu)建

多式聯(lián)運(yùn)過(guò)程中的 “轉(zhuǎn)接”是其重要特點(diǎn)和環(huán)節(jié)，它包括不同運(yùn)輸方式的合理轉(zhuǎn)換和貨物及其相關(guān)信息的無(wú)縫銜接，這其中會(huì)頻繁發(fā)生商流、物流、信息流和資金流的傳遞，并且需要通過(guò)物流系統(tǒng)接口在不同物流系統(tǒng)層次的有效專遞，才能完成高效的多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸過(guò)程，從而多式聯(lián)運(yùn)物流系統(tǒng)的接口是多式聯(lián)運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)作效率中的核心問(wèn)題。針對(duì)這一核心問(wèn)題，下文將分析多式聯(lián)運(yùn)中物流系統(tǒng)接口的功能和結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上提出基于多式聯(lián)運(yùn)的物流系統(tǒng)接口模型。

1.3.1 多式聯(lián)運(yùn)中物流系統(tǒng)接口的功能

多式聯(lián)運(yùn)的運(yùn)輸方式需要協(xié)調(diào)不同物流要素和各個(gè)不同部門(mén)，物流系統(tǒng)接口目的在于保證采用多式聯(lián)運(yùn)的運(yùn)輸活動(dòng)能順暢進(jìn)行，因此也就要求物流系統(tǒng)接口具有相應(yīng)的功能。

（1）銜接功能。物流系統(tǒng)接口處于采用多式聯(lián)運(yùn)過(guò)程中不同運(yùn)輸工具和運(yùn)作部門(mén)的連接處，這就要求物流系統(tǒng)接口具有銜接多種不同要素的功能。通過(guò)接口的銜接作用，可以將各種不同運(yùn)輸資源和物流要素結(jié)合成為整體，當(dāng)采用相同運(yùn)輸方式時(shí)也能使貨物快速通過(guò)，保障運(yùn)輸活動(dòng)的順暢進(jìn)行，達(dá)到整體運(yùn)輸效率最高的目的。

（2）轉(zhuǎn)換功能。多式聯(lián)運(yùn)涉及多種運(yùn)輸方式，不同運(yùn)輸方式的操作流程和管理部門(mén)各異，要將貨物完整高效地運(yùn)達(dá)目的地，要在接口處實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)輸方式的轉(zhuǎn)換功能，通過(guò)信息流的高速準(zhǔn)確傳遞，可提高接口的轉(zhuǎn)換功能效率。

（3）準(zhǔn)入/阻止功能。多式聯(lián)運(yùn)需多系統(tǒng)協(xié)同合作，物流系統(tǒng)接口是個(gè)半開(kāi)放狀態(tài)的系統(tǒng)，對(duì)于沒(méi)有經(jīng)過(guò)相互簽訂標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的要素，不能通過(guò)多式聯(lián)運(yùn)的接口實(shí)現(xiàn)順暢的運(yùn)輸活動(dòng)。

1.3.2 多式聯(lián)運(yùn)中物流系統(tǒng)接口的結(jié)構(gòu)

（1）基礎(chǔ)硬件層面

基礎(chǔ)設(shè)施。多式聯(lián)運(yùn)需要在多種可選擇的運(yùn)輸方式和路線形成的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行最優(yōu)選擇，完善的物流基礎(chǔ)設(shè)施是搭建多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)并開(kāi)展多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸?shù)那疤釛l件，物流基礎(chǔ)設(shè)施是物流各功能要素在參與物流活動(dòng)的過(guò)程中所需用到的各種公用設(shè)施，由各種不同的運(yùn)輸線路、運(yùn)輸線路的交匯與節(jié)點(diǎn)以及理貨終端構(gòu)成［10］。汽車站、火車站、港口、碼頭、機(jī)場(chǎng)、物流中心等節(jié)點(diǎn)是多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)，不同運(yùn)輸方式在此轉(zhuǎn)換，是各種運(yùn)輸方式的接口；而公路、鐵路、管道等人工建設(shè)的運(yùn)輸通道是多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的線，是連接不同轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)的物流接口。點(diǎn)線結(jié)合構(gòu)成多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施框架，通過(guò)先進(jìn)的信息技術(shù)無(wú)縫銜接。

基礎(chǔ)設(shè)備。多式聯(lián)運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)備是指多式聯(lián)運(yùn)活動(dòng)中實(shí)現(xiàn)貨物運(yùn)輸、裝卸搬運(yùn)等過(guò)程中所使用的工具，是除基礎(chǔ)設(shè)施外的物流系統(tǒng)接口硬件組成部分。這些設(shè)備可將不同的倉(cāng)儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)仍O(shè)施連接起來(lái)，是各種基礎(chǔ)設(shè)施的接口，包括運(yùn)輸中的汽車、火車、飛機(jī)和輪船等，裝卸搬運(yùn)中常見(jiàn)的叉車、傳送帶、升降機(jī)、龍門(mén)吊等，運(yùn)輸載體中的集裝箱、托盤(pán)、集裝箱氣囊等等，這些不同類型的設(shè)備，極大地提高了物流系統(tǒng)接口的運(yùn)作效率，促進(jìn)多式聯(lián)運(yùn)向一體化方向發(fā)展。

（2）操作服務(wù)層面

現(xiàn)實(shí)中，需要通過(guò)人或機(jī)器的實(shí)體操作使貨物能夠以多式聯(lián)運(yùn)的方式進(jìn)行運(yùn)輸，每個(gè)操作環(huán)節(jié)都是上一個(gè)環(huán)節(jié)與下一個(gè)環(huán)節(jié)的接口，比如需要通過(guò)裝卸搬運(yùn)將貨物裝入運(yùn)輸載體，再將其與各式運(yùn)輸工具接合起來(lái)；通過(guò)操作運(yùn)輸工具使貨物從多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)；在節(jié)點(diǎn)中運(yùn)輸方式的轉(zhuǎn)接需要合適的換裝方式將在運(yùn)輸載體中的貨物轉(zhuǎn)移到另一種運(yùn)輸工具中（見(jiàn)表1），同時(shí)完成信息物權(quán)交接以及驗(yàn)貨檢驗(yàn)等服務(wù)，這都是接口在操作層面中的體現(xiàn)。

多式聯(lián)運(yùn)是個(gè)復(fù)雜的多要素協(xié)同活動(dòng)，作業(yè)流程和規(guī)范是不同操作環(huán)節(jié)接口的軟件部分，實(shí)際操作中需要標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)流程和規(guī)范來(lái)指導(dǎo)，使各種操作環(huán)節(jié)高效銜接起來(lái)，如簡(jiǎn)化貨物檢驗(yàn)和換裝操作流程，減少因操作不合理帶來(lái)的等待時(shí)間和貨物損耗，同時(shí)還通過(guò)先進(jìn)的信息技術(shù)傳遞作業(yè)指令提高換裝效率。

表1 多式聯(lián)運(yùn)換裝方式

（3）組織管理層面

多式聯(lián)運(yùn)中通過(guò)系統(tǒng)的組織和管理來(lái)安排操作和業(yè)務(wù)執(zhí)行。開(kāi)展多式聯(lián)運(yùn)的組織需要有與外部聯(lián)系和業(yè)務(wù)的接口，也需要組織內(nèi)部人員和管理業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)。如業(yè)務(wù)銷售和客服是開(kāi)展多式聯(lián)運(yùn)的組織與多式聯(lián)運(yùn)客戶間的接口，路線調(diào)度部門(mén)是業(yè)務(wù)銷售與多式聯(lián)運(yùn)過(guò)程中與各運(yùn)輸部門(mén)和物流中心的接口。

1.3.3 多式聯(lián)運(yùn)中物流系統(tǒng)接口模型（Logistics System Interface Model）

由上述對(duì)多式聯(lián)運(yùn)物流接口的分析，提出多式聯(lián)運(yùn)中的物流系統(tǒng)接口模型，見(jiàn)圖1。

圖1 多式聯(lián)運(yùn)中物流系統(tǒng)接口模型

該模型由基礎(chǔ)硬件層、操作層和組織管理層構(gòu)成，每一層中的接口都是多式聯(lián)運(yùn)過(guò)程中重要的銜接部分，不同層次接口承擔(dān)的流通要素重點(diǎn)成分不同，基礎(chǔ)硬件層和操作層中的接口主要銜接是具體運(yùn)輸中實(shí)體貨物的流動(dòng)，主要是物流活動(dòng)的發(fā)生場(chǎng)所；組織管理層中的接口銜接著商流和資金流；信息流貫穿于每一個(gè)層次中，由于多式聯(lián)運(yùn)是個(gè)復(fù)雜的多系統(tǒng)協(xié)同活動(dòng)，過(guò)程中每一個(gè)接口都伴隨著信息準(zhǔn)確及時(shí)的傳遞和對(duì)接。

標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議是使物流、商流、資金流和信息流在多式聯(lián)運(yùn)的過(guò)程中能通暢運(yùn)行的保障，是提高運(yùn)輸效率的關(guān)鍵，標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議包括商業(yè)合同、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)范、一體化流程等協(xié)作中需要達(dá)成一致的共識(shí)，這部分共識(shí)在開(kāi)展多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸活動(dòng)前就應(yīng)該形成，如果說(shuō)多式聯(lián)運(yùn)物流系統(tǒng)接口模型中鐵路和公路等基礎(chǔ)設(shè)施是硬件基礎(chǔ)的話，標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議的支撐作用就是其軟件基礎(chǔ)。

構(gòu)建多式聯(lián)運(yùn)中的物流系統(tǒng)接口模型，最重要的目標(biāo)是為了改善多式聯(lián)運(yùn)整體的運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本，但接口處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)接等物流活動(dòng)，不可避免會(huì)增加貨物的在途時(shí)間，增大運(yùn)輸難度，但也正是接口的存在，可以銜接起多種運(yùn)輸方式的優(yōu)勢(shì)。在物流系統(tǒng)接口模型的框架下，進(jìn)行多式聯(lián)運(yùn)的運(yùn)輸活動(dòng)，考慮物流接口產(chǎn)生另外的時(shí)間和費(fèi)用時(shí)，優(yōu)化運(yùn)輸方式和路線是下面需要探討的問(wèn)題。

2 基于物流系統(tǒng)接口的多式聯(lián)運(yùn)中運(yùn)輸方式和路線優(yōu)化問(wèn)題

2.1 問(wèn)題描述

多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸過(guò)程在運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)即是多式聯(lián)運(yùn)中的物流接口，假設(shè)有一批用集裝箱裝載的貨物，從A地發(fā)往目的地B，途中需要經(jīng)過(guò)若干城市節(jié)點(diǎn)和運(yùn)輸路線構(gòu)成的多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸網(wǎng)路，相鄰的城市節(jié)點(diǎn)間可選擇不同的運(yùn)輸方式，而各運(yùn)輸方式的運(yùn)輸費(fèi)用、時(shí)間不同。集裝箱貨物在運(yùn)輸途中經(jīng)過(guò)的每個(gè)城市節(jié)點(diǎn)都有換裝接口，可轉(zhuǎn)換成不同的運(yùn)輸方式進(jìn)行下一階段的運(yùn)輸，當(dāng)貨物在接口發(fā)生運(yùn)輸方式的換裝時(shí)，需要一定的轉(zhuǎn)換費(fèi)用和轉(zhuǎn)換時(shí)間。若不改變運(yùn)輸方式，即不產(chǎn)生轉(zhuǎn)換費(fèi)用和轉(zhuǎn)換時(shí)間。轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間和轉(zhuǎn)運(yùn)成本［12］是多式聯(lián)運(yùn)中?？紤]的因素。采用多式聯(lián)運(yùn)的關(guān)鍵是運(yùn)輸路徑和運(yùn)輸方式的選擇［13］，也是多式聯(lián)運(yùn)物流系統(tǒng)接口模型中管理組織層的規(guī)劃部門(mén)這個(gè)接口的工作，將銜接起多式聯(lián)運(yùn)組織承擔(dān)的貨物運(yùn)輸和多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作。以最少的費(fèi)用和時(shí)間，通過(guò)多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中的路線和接口，將貨物從A地運(yùn)到B地，需要求解合理的運(yùn)輸路線和運(yùn)輸方式。

2.2 問(wèn)題建模

2.2.1 模型假設(shè)

（1）從物流中心發(fā)出的集裝箱貨物在運(yùn)輸過(guò)程中不補(bǔ)貨，不拆分，貨量恒定；

（2）運(yùn)量在相鄰城市間不可分割，即相鄰城市只能選擇一種運(yùn)輸方式；

（3）運(yùn)輸費(fèi)用與距離是線性函數(shù)；

（4）運(yùn)輸過(guò)程分階段進(jìn)行，同一階段中的城市間沒(méi)有運(yùn)輸路徑。

2.2.2 參數(shù)符號(hào)說(shuō)明

i：運(yùn)輸階段，i＝1，…，I；

Ai：i階段所有城市節(jié)點(diǎn)集合，e、f、g∈Ai；

W：所有運(yùn)輸方式集合，k、l∈W；

2.2.3 模型建立

模型的目標(biāo)函數(shù)以整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程中總費(fèi)用最小和總時(shí)間最小為目標(biāo)，總費(fèi)用包括運(yùn)輸費(fèi)用和轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用，總時(shí)間包括運(yùn)輸時(shí)間和轉(zhuǎn)換時(shí)間。式（3）表示相鄰階段2城市間若存在路線，只能選一種運(yùn)輸方式，運(yùn)量不能分割；式（4）表示在某一階段某節(jié)點(diǎn)城市，運(yùn)輸方式只能發(fā)生一次轉(zhuǎn)換；式（5）表示保障運(yùn)輸連續(xù)進(jìn)行；式（6）表示決策變量取整數(shù)0或1。

2.3 算例求解

2.3.1 解法說(shuō)明

為簡(jiǎn)化求解，將模型中雙目標(biāo)規(guī)劃問(wèn)題中的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行線性加權(quán)，假設(shè)費(fèi)用和時(shí)間在該運(yùn)輸問(wèn)題中同等重要，原目標(biāo)函數(shù)變?yōu)椋?/p>

圖2 多式聯(lián)運(yùn)中運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)和接口

其中取α＝0.5；β＝0.5。

將求解模型分為3步：

（1）根據(jù)假設(shè)，設(shè)定運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)（圖2）。圖4中A0為發(fā)貨城市，將集裝箱貨物經(jīng)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中若干城市節(jié)點(diǎn)，運(yùn)往目的城市A6，節(jié)點(diǎn)城市分別為A1、A2、A3、A4和A5，即為運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中的接口，接口處由于運(yùn)輸方式的轉(zhuǎn)換需要伴隨著資金流、商流、物流和信息流的暢通傳遞。圖4中有箭頭指向的線段即為兩城市間存在運(yùn)輸路徑和方向，并且有路徑相連的節(jié)點(diǎn)城市間有3種運(yùn)輸方式選擇：鐵路、公路和水路，可開(kāi)展多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸。

（2）為方便求解該問(wèn)題模型，將運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行階段劃分，節(jié)點(diǎn)城市也只用白圈和字母表示。節(jié)點(diǎn)城市A0作為發(fā)貨點(diǎn)位于第一階段，城市A1、A2和A3劃為第二階段，A4和A5歸為第三階段，目的地A6為第四階段，如圖3所示。

（3）擴(kuò)展虛擬運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)圖。為進(jìn)一步簡(jiǎn)化模型計(jì)算，在原有多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)圖基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個(gè)虛擬多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展圖，假設(shè)在有路徑的節(jié)點(diǎn)城市間，鐵路、公路和水路3種運(yùn)輸方式均可到達(dá)；除發(fā)貨點(diǎn)A0外，其他6個(gè)節(jié)點(diǎn)城市每個(gè)都擴(kuò)展成3個(gè)虛擬城市，即每個(gè)城市只代表一種運(yùn)輸方式可到達(dá)，擴(kuò)展后的虛擬城市還處于原有階段中，在最后，加設(shè)一虛擬目的地接收貨物，圖4中展示的是假設(shè)貨物沿A0—A1—A5—A6運(yùn)輸路徑擴(kuò)展成虛擬運(yùn)輸路徑的演變情況。其中A0是貨物起發(fā)點(diǎn)，A1－1、A1－2、A1－3是城市A1擴(kuò)展的3個(gè)虛擬城市，“－1”、“－2”、“－3”分別代表著到節(jié)點(diǎn)城市前的運(yùn)輸方式只能是鐵路、公路和水路。類似的，比如A5－1是A5擴(kuò)展的虛擬城市，意味著貨物到虛擬城市A5－1前的運(yùn)輸方式是鐵路，其他節(jié)點(diǎn)城市擴(kuò)展虛擬城市的運(yùn)輸方式劃分也一樣。不同的是，到A6－1、A6－2、A6－3之前和之后路線都分別是鐵路、公路和水路。

圖3 多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)階段圖

圖4 多式聯(lián)運(yùn)虛擬運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展過(guò)程圖

擴(kuò)展的虛擬運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的幾點(diǎn)注意：

（1）同一節(jié)點(diǎn)城市擴(kuò)展來(lái)的3個(gè)虛擬城市間沒(méi)有連接弧；原來(lái)不同階段節(jié)點(diǎn)城市間若存在路線，則由其擴(kuò)展的3個(gè)虛擬城市之間兩兩有路線連接；若原節(jié)點(diǎn)城市間若沒(méi)有路線連接，則各自擴(kuò)展的3個(gè)虛擬城市之間也沒(méi)有運(yùn)輸路徑。（2）擴(kuò)展的虛擬多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)圖類似有向圖，其中每條弧上的權(quán)重有費(fèi)用權(quán)重和時(shí)間權(quán)重，費(fèi)用權(quán)重包括：兩節(jié)點(diǎn)城市間運(yùn)輸費(fèi)用和運(yùn)輸方式在節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換費(fèi)用；時(shí)間權(quán)重包括：兩節(jié)點(diǎn)城市間運(yùn)輸時(shí)間和運(yùn)輸方式在節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換時(shí)間。（3）在擴(kuò)展的虛擬運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中，將沒(méi)有路線連接的節(jié)點(diǎn)城市間的運(yùn)輸費(fèi)用和運(yùn)輸時(shí)間都設(shè)為一個(gè)充分大的整數(shù)，而貨運(yùn)終點(diǎn)A6擴(kuò)展出來(lái)的A6－1、A6－2、A6－3，他們到終點(diǎn)A6的運(yùn)輸費(fèi)用和運(yùn)輸時(shí)間都為0。由此，原問(wèn)題轉(zhuǎn)化為通過(guò)虛擬多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，從節(jié)點(diǎn)A0到節(jié)點(diǎn)A6的最短路徑問(wèn)題，用數(shù)學(xué)規(guī)劃軟件LINGO11.0來(lái)求解最短路徑。

2.3.2 算例數(shù)據(jù)

圖4中多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)圖中，有路線連接的各節(jié)點(diǎn)城市間不同運(yùn)輸方式的運(yùn)輸費(fèi)用和運(yùn)輸時(shí)間見(jiàn)表2。

表2 有路線的各節(jié)點(diǎn)城市間運(yùn)輸費(fèi)用和運(yùn)輸時(shí)間

在節(jié)點(diǎn)城市發(fā)生的不同運(yùn)輸方式轉(zhuǎn)換時(shí)，轉(zhuǎn)換費(fèi)用和轉(zhuǎn)化時(shí)間見(jiàn)表3。

表3 運(yùn)輸方式的轉(zhuǎn)換費(fèi)用和轉(zhuǎn)化時(shí)間

2.3.3 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)上述對(duì)模型的解法說(shuō)明，結(jié)合算例數(shù)據(jù)，采用LINGO11.0求解，得出采用多式聯(lián)運(yùn)方式得到的目標(biāo)函數(shù)及運(yùn)輸路線和運(yùn)輸方式。同時(shí)，通過(guò)對(duì)比分別只用水路、公路和鐵路的運(yùn)輸方式，采用多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸過(guò)程中，雖然在接口處產(chǎn)生了多余的費(fèi)用和時(shí)間，但綜合了各種運(yùn)輸資源后仍產(chǎn)生一定的多式聯(lián)運(yùn)組合優(yōu)勢(shì)。

表4 采用各運(yùn)輸方式的求解比較

由表4看出，采用多式聯(lián)運(yùn)方式運(yùn)輸貨物，比用單一運(yùn)輸方式在費(fèi)用上有優(yōu)勢(shì)。時(shí)間上多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸與單一鐵路運(yùn)輸花費(fèi)的總時(shí)間相同，由于多式聯(lián)運(yùn)過(guò)程中有一次水路與鐵路的運(yùn)輸方式轉(zhuǎn)換，增加了總的貨運(yùn)時(shí)間，若能改善多式聯(lián)運(yùn)中轉(zhuǎn)換運(yùn)輸方式的銜接，提高接口處的轉(zhuǎn)接效率，多式聯(lián)運(yùn)將會(huì)在綜合運(yùn)輸中發(fā)揮更大作用。

多式聯(lián)運(yùn)的物流系統(tǒng)接口使貨物能綜合利用多種運(yùn)輸資源，開(kāi)展多式聯(lián)運(yùn)，但也在運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生額外的費(fèi)用，增加貨物在途時(shí)間，因此，還需對(duì)于多式聯(lián)運(yùn)中的物流系統(tǒng)接口進(jìn)行進(jìn)一步的研究，以降低貨物在接口處產(chǎn)生的延遲和多余費(fèi)用。

3 結(jié) 論

本文在研究物流系統(tǒng)和多式聯(lián)運(yùn)的基礎(chǔ)上，分析了多式聯(lián)運(yùn)中物流系統(tǒng)接口的結(jié)構(gòu)，歸納多式聯(lián)運(yùn)中物流系統(tǒng)接口的3種功能，首次提出基于多式聯(lián)運(yùn)的物流系統(tǒng)接口模型。該模型將多式聯(lián)運(yùn)中接口分為基礎(chǔ)硬件層、操作層和管理層，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，使多式聯(lián)運(yùn)中物流、商流、資金流和信息流憑借不同層次的物流接口準(zhǔn)確而高效地流通，保障多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)，提高采用多式聯(lián)運(yùn)方式的運(yùn)輸效率，改善接口處銜接以降低成本。

多式聯(lián)運(yùn)中，接口處的物流活動(dòng)會(huì)增加整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程中的時(shí)間和費(fèi)用等成本，基于物流系統(tǒng)接口模型進(jìn)行運(yùn)輸方式的優(yōu)化組合使多式聯(lián)運(yùn)在總費(fèi)用和總時(shí)間上花費(fèi)得到改善。物流接口在多式聯(lián)運(yùn)中廣泛存在，若能從基礎(chǔ)硬件層、操作層和管理組織層等各個(gè)層次提高接口的銜接效率、降低成本，從而帶動(dòng)信息流、資金流、商流和物流的高效流通，對(duì)多式聯(lián)運(yùn)工程的實(shí)施有很大促進(jìn)作用。如何根據(jù)各層次接口的特點(diǎn)，提出改善接口的銜接效率，將是本課題進(jìn)一步的研究方向。

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Research on Multimodal Transport Combination Optimization Based on Logistics System Interface Model

He Mingke Tu Chao Wang Zepeng
（Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China）

In the multimodal transport process，there are still many problems of the perfect connection of multimodal transport，which would hinder the optimal combination of multimodal transport.From the perspective of the logistics system interface，this paper proposes the logistics system interface model in multimodal transport for the first time，discusses the functions of logistics system interface in multimodal transport，establishes a bi－level programming problem of the combination of the lowest cost and minimized total transport time，and obtains the optimal combination of modes of transport and transit routes through the double objective integer programming model.The result demonstrates that through the logistics system interface model，the connection of multimodal transport can be further optimized which can optimize the combination of multimodal transport.

interface；multimodal transport；logistics system；transportation optimization

10.3969/j.issn.1004－910X.2016.12.002

F224

A

（責(zé)任編輯：王 平）

2016—07—03

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目中的課題（項(xiàng)目編號(hào)：2015BAD18B05）；北京市哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：19005418027/ 009）；北京市教委特色科研團(tuán)隊(duì)資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：19008001078）。

何明珂，北京工商大學(xué)商學(xué)院教授，博士，博士生導(dǎo)師。研究方向：物流系統(tǒng)理論與方法、供應(yīng)鏈管理。涂超，北京工商大學(xué)商學(xué)院碩士研究生。研究方向：物流系統(tǒng)接口、供應(yīng)鏈管理。王澤鵬，北京工商大學(xué)商學(xué)院碩士研究生。研究方向 ：供應(yīng)鏈管理。