中欧班列更适合集结化还是独立运营?遗传算法告诉你答案

又到了年末总结的时候,一串串可观的数字振奋着每一个中欧班列人。2020年,中欧班列的开行城市超过50个,累积开行量超过1.24万列,新增开行线路不胜枚举。一面有老牌班列城市稳坐钓鱼台,一面又有黑马城市后来居上。疫情给中欧班列带来的机遇让这场数字狂欢更胜于往年,在市场的欢呼声背后,老生常谈的问题依然存在:这么多城市、这么多线路各自为营,这有利于中欧班列的长远和良性发展吗?

这个问题并非没有受到重视。去年年中,中央投资2亿元建设成都、郑州、重庆、西安和乌鲁木齐五大集结中心。预计在未来两年,这一格局会发生变化。班列的集结化不仅是业内的人心所向,也成为学术界的研究热点。这五大集结中心的选择依据的是单个城市的区位条件、基础设施等,而今天要分享的一项研究是基于科学算法,从运输成本的角度对各班列城市进行整合考虑,得出了班列运输网络规划的最优方案。

研究结论是,成都、郑州和营口适合做其他城市的集结中心,乌鲁木齐和西宁适合独立运营其线路。

各自为战

目前中欧班列的主要线路为西线、东线和中线三条,西线由阿拉山口或霍尔果斯口岸出境,途径哈萨克斯坦、白俄罗斯到达欧洲;东线和中线分别由二连浩特或满洲里出境,跨越俄罗斯再延伸至欧洲。此外,由中国和吉尔吉斯斯坦边境口岸吐尔尕特出境,途径中亚至欧洲的替代线路仍在发展中。

这项研究是由同济大学的吴玥辉等学者于2019年发表的。研究指出,中欧班列尽管在时效性上远高于海运,但其高运价使得不少货主犹豫不决,而减少运营成本能有效降低运费,提高市场竞争力。

中欧班列的运营成本高的原因有两方面。其一,各班列公司采用的是直接运输模式(Direct Transportation Mode),即点到点的运输,这意味着班列线路的重复率很高,比如义新欧、汉新欧、湘欧都经过西安,而西安还有自己的班列。大量重合的线路带来的影响是:货源分散导致集装箱储存成本高;内部竞争削弱了中欧班列在国际货运领域的议价能力;一些货源不足的线路被迫牺牲载货率以保障时效性和稳定性。其二,由于回程货量少,很多集装箱只能在欧洲出售或空着运回中国,各班列公司各自承担这笔费用,使中欧班列整体运输成本很高。

可以怎么开?

基于这一现状,研究认为发展中心辐射型的运输网络能有效降低总体成本。但中心辐射型网络并不意味着所有的货源都要在固定的城市集结后才能发往欧洲,而应当根据实际情况保留一些城市的独立线路运营。为了选择最优质的枢纽城市,该研究采用了遗传算法。通俗的讲,就是考虑到各个可能的因素,像物种进化一样模拟可能的发展,并从中得出最佳解决方案。

班列运营成本包括:运输成本(包括载货集装箱和空集装箱)、集装箱储存成本(常规储存成本和安全保障成本)、由于运输需求不稳定而产生的集装箱等待费用、集结中心建设和运营成本。具体来说参考了中欧班列2016年的运营数据和运价,当时一共有18个城市运营班列,其运行量如下图所示。而城市之间的运输主要采用铁路或高速公路。

研究结果显示,在一部分城市集结货源比各城市独立开行班列要节约17%的成本。就这一模型而言,成都、郑州和营口适合做集结中心,乌鲁木齐和西宁适合独立运营其线路。成都服务于中国西部,从西线运货到欧洲;营口负责北部,走东线;郑州负责中部、东部和南部,从西线和中线。这样一来,运输线路从18条缩减为6条,但并没有增加很多内陆运输,只有几个货量不高的城市需要绕路,而这恰恰可以保障这些货源不足的线路的时效性和稳定性。此外,研究还考虑到了空集装箱的回程问题,从欧洲返回郑州和营口的空箱可以走海路,因为两者离海港距离很近,而其他城市从铁路原路返回。

启发

这一研究采用的是2016年的数据,而如今中欧班列的版图出现了一些变化,比如长安号的开行量一跃位居榜首,而营口似乎渐渐淡出这个榜单。具体的城市选择或许并不完全适用于当下,但我们仍然可以从中获得不少思考和启发。

其一,建设集结中心和独立运营并不冲突。中国地理范围广阔,人口和生产量密度较高的东部、中部和南部适合建立集结中心,以避免线路的高度重复,实现资源的合理配置。而西部如乌鲁木齐等城市,优越的地理位置和相对落后的生产力使其更适合独立运营中欧线路,而不是成为集结中心。

其二,将空集装箱的洲际流转纳入海运的大循环当中,铁路和海路是互为补充而不是互相竞争的关系,中欧班列的运营成本一部分来自于对空箱的运输,而不少班列城市临近海港,完全有能力利用大体量的海上运输来解决这个棘手的问题。同时集结中心的选择也应该把这一因素考虑在内,完全依托内陆城市或许并不是万全之策。

其三,在制定政策的过程中应该有更多科学依据的支撑,业界和学界需要进行广泛的对话,自说自话带来的只是一方的“想当然”和另一方的“英雄无用武之地”。业界可以看到行业正在发生的变化,而学界可以看到行业未来可能发生的变化,两者对于合理的决策缺一不可。

这是Railfreight.cn新开设的学术研究解读板块,希望以通俗易通的语言向业界传达学术届的声音。如有理解错误或涉及侵权,欢迎联系和指正。

参考文献:Wu, Y., Lin, C., & Huang, J. (2019). Network planning location model for China Railway Express. Transportation Research Record , 2673 (2), 263-274.

作者:Shi, Huilin

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中欧班列更适合集结化还是独立运营?遗传算法告诉你答案

又到了年末总结的时候,一串串可观的数字振奋着每一个中欧班列人。2020年,中欧班列的开行城市超过50个,累积开行量超过1.24万列,新增开行线路不胜枚举。一面有老牌班列城市稳坐钓鱼台,一面又有黑马城市后来居上。疫情给中欧班列带来的机遇让这场数字狂欢更胜于往年,在市场的欢呼声背后,老生常谈的问题依然存在:这么多城市、这么多线路各自为营,这有利于中欧班列的长远和良性发展吗?

这个问题并非没有受到重视。去年年中,中央投资2亿元建设成都、郑州、重庆、西安和乌鲁木齐五大集结中心。预计在未来两年,这一格局会发生变化。班列的集结化不仅是业内的人心所向,也成为学术界的研究热点。这五大集结中心的选择依据的是单个城市的区位条件、基础设施等,而今天要分享的一项研究是基于科学算法,从运输成本的角度对各班列城市进行整合考虑,得出了班列运输网络规划的最优方案。

研究结论是,成都、郑州和营口适合做其他城市的集结中心,乌鲁木齐和西宁适合独立运营其线路。

各自为战

目前中欧班列的主要线路为西线、东线和中线三条,西线由阿拉山口或霍尔果斯口岸出境,途径哈萨克斯坦、白俄罗斯到达欧洲;东线和中线分别由二连浩特或满洲里出境,跨越俄罗斯再延伸至欧洲。此外,由中国和吉尔吉斯斯坦边境口岸吐尔尕特出境,途径中亚至欧洲的替代线路仍在发展中。

这项研究是由同济大学的吴玥辉等学者于2019年发表的。研究指出,中欧班列尽管在时效性上远高于海运,但其高运价使得不少货主犹豫不决,而减少运营成本能有效降低运费,提高市场竞争力。

中欧班列的运营成本高的原因有两方面。其一,各班列公司采用的是直接运输模式(Direct Transportation Mode),即点到点的运输,这意味着班列线路的重复率很高,比如义新欧、汉新欧、湘欧都经过西安,而西安还有自己的班列。大量重合的线路带来的影响是:货源分散导致集装箱储存成本高;内部竞争削弱了中欧班列在国际货运领域的议价能力;一些货源不足的线路被迫牺牲载货率以保障时效性和稳定性。其二,由于回程货量少,很多集装箱只能在欧洲出售或空着运回中国,各班列公司各自承担这笔费用,使中欧班列整体运输成本很高。

可以怎么开?

基于这一现状,研究认为发展中心辐射型的运输网络能有效降低总体成本。但中心辐射型网络并不意味着所有的货源都要在固定的城市集结后才能发往欧洲,而应当根据实际情况保留一些城市的独立线路运营。为了选择最优质的枢纽城市,该研究采用了遗传算法。通俗的讲,就是考虑到各个可能的因素,像物种进化一样模拟可能的发展,并从中得出最佳解决方案。

班列运营成本包括:运输成本(包括载货集装箱和空集装箱)、集装箱储存成本(常规储存成本和安全保障成本)、由于运输需求不稳定而产生的集装箱等待费用、集结中心建设和运营成本。具体来说参考了中欧班列2016年的运营数据和运价,当时一共有18个城市运营班列,其运行量如下图所示。而城市之间的运输主要采用铁路或高速公路。

研究结果显示,在一部分城市集结货源比各城市独立开行班列要节约17%的成本。就这一模型而言,成都、郑州和营口适合做集结中心,乌鲁木齐和西宁适合独立运营其线路。成都服务于中国西部,从西线运货到欧洲;营口负责北部,走东线;郑州负责中部、东部和南部,从西线和中线。这样一来,运输线路从18条缩减为6条,但并没有增加很多内陆运输,只有几个货量不高的城市需要绕路,而这恰恰可以保障这些货源不足的线路的时效性和稳定性。此外,研究还考虑到了空集装箱的回程问题,从欧洲返回郑州和营口的空箱可以走海路,因为两者离海港距离很近,而其他城市从铁路原路返回。

启发

这一研究采用的是2016年的数据,而如今中欧班列的版图出现了一些变化,比如长安号的开行量一跃位居榜首,而营口似乎渐渐淡出这个榜单。具体的城市选择或许并不完全适用于当下,但我们仍然可以从中获得不少思考和启发。

其一,建设集结中心和独立运营并不冲突。中国地理范围广阔,人口和生产量密度较高的东部、中部和南部适合建立集结中心,以避免线路的高度重复,实现资源的合理配置。而西部如乌鲁木齐等城市,优越的地理位置和相对落后的生产力使其更适合独立运营中欧线路,而不是成为集结中心。

其二,将空集装箱的洲际流转纳入海运的大循环当中,铁路和海路是互为补充而不是互相竞争的关系,中欧班列的运营成本一部分来自于对空箱的运输,而不少班列城市临近海港,完全有能力利用大体量的海上运输来解决这个棘手的问题。同时集结中心的选择也应该把这一因素考虑在内,完全依托内陆城市或许并不是万全之策。

其三,在制定政策的过程中应该有更多科学依据的支撑,业界和学界需要进行广泛的对话,自说自话带来的只是一方的“想当然”和另一方的“英雄无用武之地”。业界可以看到行业正在发生的变化,而学界可以看到行业未来可能发生的变化,两者对于合理的决策缺一不可。

这是Railfreight.cn新开设的学术研究解读板块,希望以通俗易通的语言向业界传达学术届的声音。如有理解错误或涉及侵权,欢迎联系和指正。

参考文献:Wu, Y., Lin, C., & Huang, J. (2019). Network planning location model for China Railway Express. Transportation Research Record , 2673 (2), 263-274.

作者:Shi, Huilin