鐵路運營物資區域聯合儲備中心選址研究

彭丹陽

（中土集團埃塞俄比亞工程有限公司，北京 100038）

1 引言

在鐵路部門生產運營背景下，需要對鐵路運營物資進行集中管理，由于物資種類多、總庫存量大，不同區域的鐵路局對物資管理和儲備效果存在一定的差異性，要求建立統一的區域鐵路運營物資儲備中心，合理劃分物資管理與儲備區域，做到人、財、物資源的合理配置，全面提升鐵路部門的整體經濟效益與社會效益。

2 鐵路運營物資區域聯合儲備中心選址問題綜述

基于生產和運營的需要，鐵路部門要采取區域聯合儲存的方式對運營物資進行管理。因此，需要結合實際情況，建立鐵路運營物資區域聯合儲備中心，依托鐵路部門各管理主體職責的落實，綜合地域與資源的優勢，共同實施運營物資聯合儲備戰略，減少倉儲物資種類的重復儲備，降低庫存總量，有利于節約物資倉儲管理費用。同時，通過有效的物資資源整合與優化，提升鐵路部門整體倉儲及物資管理水平。基于此，不同區域鐵路部門之間產生緊密聯系，針對物資區域聯合儲備中心選址問題進行整體布局和規劃，促進運營戰略物資的統籌發展，確保物資供應與配置的時效性，加快實現鐵路生產運營效益最大化。

3 鐵路運營物資區域聯合儲備中心選址策略分析

3.1 選址原則

鐵路部門針對運營物資區域聯合儲備中心選址問題，經過詳細且周密的部署與實地考察后，形成科學的選址原則與完整的選址方案，綜合考慮鐵路部門生產運營的特殊性要求，逐步落實物資區域聯合管理與儲備工作，保障鐵路運營物資的實時供應，為鐵路運營提供必要的資源支持。鐵路運營物資區域聯合儲備中心選址期間，要遵循經濟性、適應性、時效性以及協調性選址原則，根據鐵路部門區域聯合發展的實際狀況，以物資儲備中心選址資金為基礎，明確選址總費用的最低標準，對運營物資進行科學保管與儲存，確保資源的準時供應，構建區域鐵路物資協調儲備體系，滿足鐵路部門生產運營需求，從而實現區域鐵路運營資源的合理配置，推進不同地域之間的和諧統一。

3.2 戰略目標

鐵路部門運營物資區域聯合儲備中心選址期間，需要制定明確的戰略性選址目標，綜合考慮鐵路部門生產運營活動的特殊性要求，在保證物資及時供應的前提下，通過資源的整合與共享，降低物資聯合儲備與管理規模，最大限度地縮減選址成本，提高鐵路部門戰略物資的綜合利用率，實現區域運營物資統籌規劃與合理調配，加快鐵路部門運營物資管理模式的轉型升級，優化物資管理與儲備結構，構建和諧統一的鐵路運營資源儲備格局[1]。

3.3 構建選址模型

3.3.1 確定備選點

針對鐵路運營物資儲備中心選址工作，要根據區域內的鐵路局整體布局結構，對物資儲備中心備選點進行確定，綜合考慮物資儲備條件、庫存管理規模、位置空間布局以及中心建設成本等因素，結合鐵路運營網絡實際構建情況確定備選點。

3.3.2 建立選址矩陣

鐵路運營物資儲備中心選址模型的構建需要依托選址矩陣。將供需可達、成本最優作為物資儲備中心選址目標，根據全國范圍內某一區域鐵路局整體分布規律，在該區域內部選取m個備選點，設為s1，s2，s3，…，sm，結合備選點分布情況，選取n 個臨時物資緊急供應點，記為d1，d2，d3，…，dn，以此構建規格為m×n 的選址矩陣A，從鐵路部門運營物資供需關系與物資供應時間兩方面考慮，將a 作為核心影響因素，對物資備選點進行篩選，同時利用公式對物資儲備中心適當位置進行推算。根據運營物資選址與物資供應效率之間的關系，需結合實際情況，對物資供應時間的滿意程度進行確定，通過數學函數的形式呈現出來，具體內容詳見表1。

表1 鐵路運營物資供應時間滿意度函數類型與適用條件分析表

3.3.3 建立數學規劃模型

鐵路部門結合運營物資儲備中心備用選址地點，利用影響選址決策的相關信息，繪制數學模型并求出最優解。將決策變量記為x1，x2，x3，…，xm，其中，，將儲備點對區域內部鐵路局的覆蓋能力作為限制性條件，約束條件為，ATx≥1，xi=（x1，x2，x3，…，xm）T。其中，AT系數作為數據分析矩陣，最右端基本向量均為1。必要時需根據實際情況自行設計選址模型，簡化鐵路運營物資區域聯合儲備中心選址搜索流程，有效提高最優解求解效率[2]。

3.3.4 改進聚類算法

k-means 作為當前應用較為廣泛的聚類方法，在鐵路運營物資區域聯合儲備中心選址期間，以項目聚類為主要目標，通過明確區域規劃的方式，將各聚類項目進行單獨分析，發揮其強大的信息數據采集功能，利用對應的公式計算備選中心物資及能源的實際供應情況。由于傳統k-means 聚類分析系統對物資儲備中心選址系數的精準度要求較高，需要引入密度指數，對k-means 聚類算法進行適當改進。以密度思想為基礎，利用密度指數確定聚類中心，設各聚類項目數據點為Xi，鄰域半徑為R（R＞0），當i 取值固定時，j=1,2，…，n，Pi為Xi的密度指數，具體表示為。期間，相關人員要對鐵路局物資集中儲備中心選址聚類結果的相似度進行確定，按照鐵路局空間分布情況，對鐵路局運營物資區域聯合儲備與管理能力進行綜合分析，以城市經濟為基礎，構建引力因子模型，將交通運輸距離作為首要考量項，對影響物資供應距離與時間的因素進行二次分析，具體計算模型為d，其中，Ni、Nj分別為鐵路局i 與j 的運營物資聯合采購與儲備產生的經濟額；dij為鐵路局i 與鐵路局j 影響運營物資聯合選址的距離因素；u 為調節物流網絡劃分時受聯儲物資需求特性的影響程度。根據鐵路局區域聯合儲備期間對物資的需求程度不同，所計算的距離因子對區域聯合物資儲備中心選址模型分析結果產生影響，在其他條件不變的情況下，u 數值越大，表明該區域范圍內鐵路運營物資運輸受距離影響程度越小，反之則要以距離為主要考量因素，當u=0 時，物資運輸距離即為歐氏距離。

3.3.5 最優選址矩陣求解

鐵路運營物資區域聯合儲備中心選址矩陣下，確定聚類中心候選點及聚類數目，當聚類數目K=6 時，矩陣內各數據之間的平方和值最小，此時項目的聚類效果為最佳。以全國鐵路局聚類分布格局為參考，選取沈陽、北京、上海、廣州、成都、武漢等地為目標，結合改進的k-means 算法聚類，在最優情況下，對不同區域物資儲備中心選址進行分析，最終的聚類結果詳見表2。

表2 鐵路局運營物資區域聯合儲備中心選址矩陣聚類結果一覽表

3.3.6 儲備中心選址

結合表2 中不同城市范圍內鐵路局的聚類結果，需要對儲備中心進行區域劃分，明確覆蓋區域內選址參數設置指標，以鐵路列車運行機組中的配件區域聯合儲備為例，當K=6 時，對單位時間內鐵路運營物資供應的時間成本、滿意度、懲罰效果以及運輸價值進行確認，結合運營物資供應需求的敏感系數，對聯合區域儲備中心備選地址進行選擇，具體選址情況如表3 所示[3]。

表3 鐵路運營物資聯合區域儲備中心備選地址進行選擇

3.3.7 選址結果分析

利用分支系統對鐵路運營物資區域聯合儲備中心備選點矩陣進行搜索后，獲取精準的儲備點選取方案，從而降低備選點重復搜索概率，優化聯合儲備中心地址優選路徑，以運輸距離最短的備選點為最優解，解決覆蓋區域內鐵路運營物資供應的時效性問題。期間要綜合運用多種選址模型與數學矩陣進行求解，從資源供需關系與經濟性選址兩方面出發，對不同區域內的儲備中心備選點進行對比和分析，根據項目聚類結果，結合冗余保障、響應速度、區域規劃及附加效應等因素，對儲備中心最終建設地址進行優選。

4 結語

綜上所述，鐵路局針對運營物資區域聯合儲備中心選址問題，出于經濟性與運輸時效性考慮，通過確定備選點、構建數字矩陣及選址模型等方式，充分發揮k-means 聚類算法的應用優勢，對傳統計算模型進行適當改進，以供需關系為基礎，對物資運輸距離進行控制，最終實現對鐵路運營物資區域聯合儲備中心建設地址的最優選擇。