我国铁路快捷货物运输发展历程与研究进展

Development History and Research Progress of Railway Express Freight Transportation in China

摘要

“双碳”目标的刚性约束对交通运输绿色低碳发展要求及传统经济向数字经济转型带来的运输需求变革，为铁路快捷货物运输发展带来机遇。基于经济社会发展、快运产品实践及学术研究3方面考虑，将我国铁路快运分为普铁快运发展及以高铁快运为代表的谱系化发展2个阶段。利用文献计量方法进行中英文研究概况梳理。从运输组织方案角度对普铁快运、高铁快运研究进行综述。最后提出深化旅客列车行包运输方案实时编制、单条高铁线路快捷货物运输与旅客列车运输计划协同优化、复杂路网下高铁快运网络化运输组织方案设计的研究展望。

Abstract

The low-carbon green development in transportation required by the stringent constraints of the “carbon peaking and carbon neutrality” goal and the changes in the transportation demand as a result of the transition from a traditional economy to a digital economy provide opportunities for railway express freight transportation. Firstly, in consideration of China's economic and social development, express product practice, and academic research, the railway express development was divided into two stages: conventional railway express development and the systematized development represented by high speed railway express. Secondly, a bibliometric approach was employed to provide a research overview of both Chinese and English literature. A review was conducted on the research of conventional and high speed railway express from the perspective of transportation organization plans. Finally, prospects were proposed for strengthening the real-time preparation of luggage and package transportation plans of passenger trains, optimizing the coordination between express freight transportation and passenger train transportation plans under single track conditions, and designing transportation organization plans for complex high speed railway express networks.

Graphical abstract

关键词

铁路运输 / 快捷货物 / 行包 / 快运班列 / 高铁快运

Key words

Railway Transportation / Express Freight / Luggage and Package / Express Train / High Speed Railway Express

0　引言

在我国经济由高速增长转向高质量发展的深刻变革下，我国货物运输总体需求将由高速增长过渡为平稳增长。在这一过程中，大宗货物运量预计于2030年达到峰值，高价值、小批量、高时效货物运输需求将呈现快速上升态势^[1]。以快递业为例，2024业务量达到1 751亿件，同比增长21%。其中，异地业务量占比达到89%。传统快捷货物运输方式以公路与航空为主，然而公路快运时效性弱、环境污染大，航空快运成本高、稳定性差。与两者对比，铁路快运时效性强、环境污染小、稳定性强、运输成本适中，250 km/h时速下在700~1 500 km和快捷货物运输需求产生较强适配^[2]。另一方面，铁路低碳属性也为铁路快运发展带来机遇。2020年提出的“双碳”目标任务是我国经济社会发展的刚性约束。交通运输业是碳排放的重要领域，公路运输碳排放占整个行业比重更超过80%。而铁路运输能耗低、碳排放少，通过发展铁路快运实现运输结构调整，可以为交通运输领域碳减排作出重要贡献。交通运输部、国家铁路局等贯彻落实《中共中央、国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》的实施意见也进一步提出大力发展高铁快递、优化运输结构的任务。

着眼于“双碳”目标的实现、综合运输效率的提升以及物流成本的降低，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》首次在国家发展规划纲要中提出发展高铁快运等铁路快捷货运产品的要求。《交通强国建设纲要》《国家综合立体交通网规划纲要》分别提出研发更高时速轮轨货运列车^[3]以及发展高铁快运等铁路快捷货物运输产品^[4]的要求，为我国铁路快捷货物运输发展提供了指引。

事实上，我国铁路于1992年便已开始了快捷货物运输业务，1997年开始相继开行了“五定”班列、行包快运专列、行邮特快专列，2012年则开通了高铁快运业务，至今已经形成了涵盖高铁快运、特快专列、快速专列、普速班列在内的谱系化产品。以2024年“双11”网购为例，铁路部门使用超过1 500列含高铁快运柜的载客动车组列车、44列预留车厢动车组列车、35列确认列车进行高铁快运服务，使用252列普速旅客列车、8列特快货物班列开展普速铁路快运服务，有效助力了高效流通体系建设和经济社会高质量发展。

实践发展需要与理论研究实现良性互动。目前我国铁路快运发展在实践上提出了新的问题，需要理论研究予以解答。比如高铁快运的出现，改变了原有高速铁路仅进行旅客运输服务的规划理念，需要在运输组织、车站设计、作业组织、货物装载及市场营销等方面进行系统性的理论探究，以支撑实践发展。本研究以运输组织为重点，兼顾对快运产品、场站设施及运输装备的说明。相关文献中，杨浩^[5]于2000年梳理了我国铁路快运的发展概况，从系统技术装备、组织管理制度角度提出了21世纪铁路快运的发展展望。徐利民^[6]则对法国、德国、日本等国家铁路快运产品进行了总结，并根据国外铁路快捷货运特点，结合我国铁路快运实际，提出了构建多层级快运网络、提升产品服务质量、加快场站设施建设、研发运载装备等建议。以上2篇文献主要聚焦于宏观层面的发展战略探讨，并未对学术研究进行归纳。张玉召^[7]从研究内容、模型构建和算法设计等角度出发对快捷货运服务网络设计问题进行了详细综述，主题相对比较广泛，涉及到铁路、公路、航空等多种运输方式，尚缺少对于铁路快运的聚焦。另外，如Transportation Research Part A/B/E、《铁道学报》等国内外交通运输领域权威学术期刊以铁路快运为主题的研究近年来也日趋丰富。因此需要进一步提炼，为后续学术研究提供借鉴。

基于以上背景，从发展历程及理论研究2个层面进行梳理总结，以期为我国铁路快运未来发展提供参考。

1　发展历程

1.1　阶段划分

快捷货物主要指的是高价值、小批量、高时效的货物，以铁路、航空及公路等为主要运输方式，快捷货物运输过程如图1所示。关于综合运输下的快捷货运资源配置问题可参见有关专著^[8]。本研究主要对铁路快捷货物运输进行介绍。

目前关于我国铁路快捷货物运输的发展历程介绍中，普遍以杨浩于2000年提出的阶段划分为基础。杨浩将我国铁路快捷货物运输分为3个阶段^[5]，即早期(20世纪60年代—1992年)、中期(1992—1997年)、近期(1997年起)。随着实践发展，徐利民以快运货物班列的推出为标志，对第三阶段进行了进一步细分，划分为1997—2012年、2012年至今^[6]。

经过近十年来铁路大力发展，我国铁路快运产品进一步丰富，学术研究关注度越来越高。根据文献查阅及整理，2012年前论文94篇，占比41.6%；2012年至今论文132篇，占比58.4%。

经济社会发展、铁路快运产品实践以及学术论文研究为我国铁路快运发展阶段划分提供了新的依据。一是经济社会发展对铁路快运提出了更高的要求。我国经济社会发展2012开始由高速增长向高质量发展过渡，第三产业对经济增长贡献升高，大宗货物运输需求趋于平稳，以快递等为代表的快捷货物运输需求增加，国家对铁路快运发展提出了更高要求，政策举措不断出台。如2013年《铁路主要技术政策》提出发展不同速度等级快捷货运产品，2019年《交通强国建设纲要》提出研发高速轮轨货运列车，2020年中央财经委员会第八次会议提出强化高铁货运能力建设，2024年《有效降低全社会物流成本行动方案》提出探索用好高铁快运功能，关于铁路快运发展政策意见的密集出台在2012年前尚不多见。二是铁路部门于2012年通过产品创新形成了以高铁快运为特色的谱系化快运产品。为充分发挥高速铁路边际能力，提升运输效益，2012年首次运用确认列车进行小规模快递运输。经过十余年探索，2023年7月成都—昆明开行常态化高铁快运专列，2024年1月郑州—重庆间利用确认列车执行快捷货物运输任务，2024年10月广元—成都—贵阳环线高铁快运列车正式开通，2025年1月开始在郑州—青岛、南昌—金华间常态化利用确认列车办理快运业务，高铁快运进入大批量运输阶段，在全国产生广泛影响，这在2012年前也是尚未形成的。三是学术研究层面的国内外论文主要集中在2012年后，且逐渐以高铁快运研究为主。

基于此，在以上阶段划分基础上，将我国铁路快捷货物运输发展历程分为1992—2012年普速铁路快运发展及2012年后以高铁快运为代表的谱系化发展2个阶段。我国铁路快捷货物运输发展阶段划分如图2所示。

1.2　普铁快运发展

1.2.1　产品演变

20世纪90年代后，我国改革开放步伐加快，高附加值货物占比增大。因应于市场需求演变，铁路部门于1992年开始开办集装箱快运直达列车。90年代中期，铁路运输系统逐渐出现亏损。为实现扭亏为盈，1998年铁路部门决定在原有编挂旅客列车行李车传统普通行包运送方式基础上开行行包快运专列以实现运输效益提升，当年行包运量大幅提高，较1997年增长74.1%。

21世纪后，我国经济的高速发展带动了快捷货物运输需求增加。在市场分析基础上，铁路部门于2004年开行行邮专列，丰富了快运产品种类。普铁快运产品运量在2011年达到1 411万t最高水平。1997—2013年普铁快运发送量演变如图3所示。

受物流企业发展、铁路运价调整及营销手段单一等因素综合影响，普铁快运产品发送量自2012年开始出现大幅下滑。为更好适应市场需求，铁路部门进行货运组织改革，将行邮特快专列、行包快运专列分别更名为特快货物班列、快速货物班列，普速铁路快运产品如表1所示。

其中，快速班列界定中包含快速货物班列、多式联运快速班列及中欧班列等产品，本研究中普速铁路快捷货物运输分析以快速货物班列(行包快运专列)为重点。

1.2.2　运输装备

快捷列车的研制涉及转向架、制动系统、安全监控等关键技术，其中以转向架技术为核心。20世纪90年代前，我国铁路货车多采用8A型转向架，最高运行速度仅为60~70 km/h。1998年，基于齐齐哈尔车辆厂研制的装用K1，K2型转向架的P65型棚车，全路开行行包快运专列14对，开始了铁路快捷货物的专列运输^[9]。

2003年，四方机车车辆厂和唐山机车车辆厂以25T型客车为基础设计了25T型行邮专列车辆，在铁路第五次大提速背景下，铁路部门于2004年在京沪、京广、京哈三大干线开行行邮特快专列，运行速度达到160 km/h，是截至目前我国普速铁路货物运输最高速度等级产品，编组13~17辆之间。特快班列开行情况如表2所示。

2012年以来，为实现快捷货运的高速化，科学技术部、中国国家铁路集团有限公司(原中国铁路总公司)等开始对120 km/h公铁联运、160 km/h快捷货运及250 km/h及以上高速货运列车进行研制部署，截至目前尚未进入大规模应用。

1.2.3　场站设施

快速货物班列运输主要依托铁路物流基地展开。我国铁路物流发展起步较晚，2012年后铁路逐步由运输企业向物流企业转型。以此为契机，铁路部门逐渐依托既有铁路货场、集装箱中心站等资源，于2015年在全路布局规划建设物流基地。2020年第4季度列车运行图中，物流基地始发跨局快运班列占比达到77%。但在多式联运一体化服务及信息化智能化水平上与市场需求仍存在差距^[10]。

1.3　高铁快运发展

1.3.1　产品发展

高铁快运是随着快递和高铁发展而兴起的新兴铁路快运产品，较传统铁路快运在技术水平、运输效率及质量上有更大提高，促进了生产要素的更高效配置。运用高铁进行快捷货物运输前提在于我国高速铁路存在运能紧张与能力富余并存状态，运能紧张体现在热门线路(如京沪高速铁路)的区域性紧张及节假日、春暑运期间的时间性紧张，能力富余表现为部分线路能力利用富余以及车厢能力富余。如我国部分长大干线列车运输中，8节编组的动车组列车大约有3节车厢的能力富余^[11]。

高铁快运业务首先以确认列车进行快递运输形式展开。确认列车是维修天窗结束后开行的第一列不载客动车组列车，用以确认线路运营的安全性，在局管内开行。原广州铁路(集团)公司于2012年首次运用动车组确认列车进行快递运输探索。随后高铁快运进入蓬勃发展阶段，2013年铁路货运业务增加高铁快运类别，2016年首次尝试利用载客动车组运送批量快件，2018年北京西至长沙南进行移除1节二等座车厢座椅进行快件运输，2020年完成整列移除座椅进行快件运输实践。这些运营实践为大规模展开高铁快运积累了经验、提供了基础，2014—2024年高铁快运业务收入开始逐渐上升。高铁快运业务运营收入情况如图4所示。2023年开始，高铁快运发展进入常态化大批量发展阶段，全年开行成都至昆明间常态化高铁快运专列300余列。

1.3.2　运输装备

高铁快运运输装备主要有3类：一是载客动车组列车；二是经客运动车组列车改造后的高铁快运专列；三是货运动车组列车。对应的运输模式分为高铁载客动车组捎带运输(快运柜)、客货混编运输(预留车厢)、确认列车运输以及快运专列运输(货运动车组)。高速铁路快捷货物运输模式如图5所示。捎带运输与客货混编运输在同一动车组列车上同时运送乘客和快捷货物，也有研究将两者共同界定为运力共享模式，适用于小批量快捷货物运输。确认列车与快运专列运输模式采用整列进行快捷货物运送，属于专用列车模式，适用于较大批量运输。目前运营实践中的成都—昆明间常态化高铁快运专列采用CRH2A型动车组货运改造而成，时速350 km高速货运动车组虽然于2020年下线，但还未投入使用。

1.3.3　场站设施

运用高铁线路进行快捷货物运输是一项系统工程，需要路网及场站等基础设施配套衔接。截至2024年底，我国高铁运营里程达到4.8万km，“八纵八横”主通道建成约80%，为高铁快运发展提供了路网基础。车站方面，全路高铁快运业务办理站占全国高铁车站总数已超过五分之一。虽然初具规模，但高铁车站进行快运作业尚缺乏仓储、货物乘降、装卸及车辆等的配套，导致以既有高铁车站为载体进行大规模高铁快件运输受限。

高铁快运物流基地是高铁快运作业另一主要场所，其建设依托于动车段(所)、存车场等展开，2021年全路动车(车辆)段12个，动车所70个。根据分析测算，在既有场地新建或有征地条件可以进行高铁快运物流基地建设的动车所为54个^[12]，新建动车所也已对高铁快运作业条件进行预留，如南宁、潍坊分别依托南宁第二动车所、潍坊北存车场对高铁快运物流基地进行规划设计。也有研究对物流基地功能区划分^[13]及平面布置^[14]等问题进行了探讨。但由于高铁快运物流基地建设尚在探索中，其内部功能区设计以及组织流程等尚未形成统一规范，对于高铁快运物流基地的大规模建设还缺少支撑。

2　研究概况

工程科学研究以社会需求为牵引，以实现“实践-理论-实践”的螺旋式上升。20世纪末，我国铁路货物运输送达速度仅为8.6 km/h，运输质量较差，相关科研单位开始进行研究^[15]。以下从中文、英文2个层面，利用文献计量方法进行研究概况分析。

2.1　中文研究概况

我国铁路快捷货运产品总体分为高铁快运和普铁快运两类，普铁快运根据运输模式不同可进一步分为快运班列产品和行包运输产品。为量化分析国内铁路快运研究总体概况，以“高铁快运”“高铁货运”“铁路快运”“快运班列”“行包”“快捷货物”“快捷货运”等为篇名，在CNKI平台进行文献检索，期刊来源选取EI、核心、CSSCI以及CSCD，共计184篇文献，其中1992—2011年91篇，2012—2024年93篇。利用VOSviewer进行计量分析，得到铁路快运研究关键词网络(中文)如图6所示。高被引频次论文如表3所示，高下载量论文如表4所示(截至2024年12月9日)。

根据图6、表3、表4分析如下。

（1）从研究时间来看：行包运输研究集中在2010年之前，快运班列研究集中在2010—2015年。高铁快运研究集中在2015年之后，总体与我国铁路快运发展实践一致。

（2）从研究内容来看：行包运输研究总体较为分散，涉及信息化建设、基地选址、营销对策研究。快运班列研究以开行方案设计为主，同时对定价及市场营销问题也略有涉及。高铁快运研究以货流分配、列车开行方案设计、产品设计为主。

（3）从论文关注度来看：高铁快运是目前的研究热点，高下载量的7篇论文中6篇以高铁快运为主，且集中在2020年及之后。其中，刘启钢等^[16]关于高铁快运市场定位及产品设计的研究关注度最高。

2.2　英文研究概况

以“rail express”“railway express”“high-speed rail freight”“high-speed rail cargo”为篇名，在Web of Science平台进行文献检索，期刊来源选取SCI、SSCI，共150篇文献。其中中欧班列(China Railway Express)研究最为丰富，由于本研究不涉及中欧班列，因此剔除以其为主题的文献及其他不相关文献，得到核心文献42篇。其中，2011年及以前论文3篇，2012年至今论文39篇，研究人员以中国学者为主。利用VOSviewer进行计量分析，得到铁路快运研究关键词网络(英文)如图7所示，引用频次前10位论文如表5所示(截至2024年12月9日)。

根据图7、表5可知：英文文献中以高铁快运为主，高频次被引的10篇论文中9篇以高铁快运研究为主题。具体分为3类：一是高铁快运网络设计及可行性^[17]研究；二是高铁航空快捷货物运输之间竞合关系研究；三是包括货流分配及开行方案等在内的高铁快捷货物组织方案研究，这一类目前受关注度最高。

3　研究进展

根据上文分析，目前铁路快捷货物运输领域研究以货流分配及开行方案设计等在内的运输组织方案研究关注度、丰富度最高，因此从其角度出发对普铁快运、高铁快运研究进行梳理。

3.1　普铁快运组织方案研究

普速铁路快捷货物运输组织方案研究主要分为行包运输方案编制及快运班列开行方案设计2个方面。普速铁路快捷货物运输研究情况如表6所示。

（1）行包运输方案编制。普通行包运输方案编制是行包运输组织的基础，可以更好对装车计划进行规范^[24]。行包运输方案编制分为直通和管内2类，以直通为重点，核心在于实现不同路网规模下行包运输需求与旅客列车服务供给间的合理匹配，重点集中在路径生成与流量分配2个方面。建模方式主要分为基于弧段建模(arc-based)和基于路径建模(path-based)2类，基于弧段建模中决策变量为每一弧段上的流量，适用于小规模网络，当网络规模增大，约束及变量会迅速增加。既有研究根据建模方式、研究目标及问题规模的差异进行了不同的探讨。基于路径建模方面，沈睿^[18]以运输费用最小为目标，对行包运输方案编制问题进行了研究，问题规模相对较小。朱晔等^[19]则以运输收益最大为目标，在规模上进一步扩大。针对行包运输的时效性要求，王泽等^[20]将研究目标设置为运输时间最短，基于时空网络，采用基于弧段的建模方法对大规模问题进行求解，在6 h左右得到了结果，求解效率还有待提高。

（2）快运班列开行方案设计。快运班列开行方案设计是在运输需求基础上，以线路通过能力及车站作业能力等为约束限制，确定班列编组内容、运行径路、装(卸)车组织站、开行频次等内容，体现为战术层面的研究。主要解决思想是首先确定运行径路备选集，随后基于备选集构建流量分配模型，从而确定班列开行方案。既有研究根据目标、约束和规模的不同展开了不同的讨论。其中，王莹等^[21]在未考虑线路通过能力及车站作业能力背景下，构造了以运输收益最大化为目标的线性规划模型，对快运班列开行方案设计问题进行了系统分析。张玉召等^[22]进一步考虑了货主的需求，将出发点从运输企业转移到了货主，研究目标拓展为最大限度满足货主需求和最小化货主成本，并对编成辆数进行了灵活处理，构建了双目标非线性整数规划模型，一定程度上平衡了运输生产和货主需求。张家瑞等^[23]在目标函数中考虑了对潜在货流的吸引影响，以班列开行效益和潜在货流预期收益最大化为目标构造线性整数规划模型，促进了班列开行的补流满编，提升了企业效益。除班列开行方案问题研究外，也有研究进行了开行方案与车底运用的协同优化^[25]。

3.2　高铁快运组织方案研究

与普速铁路快捷货物运输组织方案研究对比，高速铁路快捷货物运输组织方案研究更为丰富。根据运输模式的不同进一步分为旅客列车捎带运输方案、客货混编运输方案、专列运输组织方案设计3个方面。高铁快运组织方案研究情况如表7所示。

3.2.1　旅客列车捎带运输方案编制

高铁快运旅客列车捎带运输主要采用快运柜及部分列车富余空间展开，所研究问题的关键在于实现高铁旅客列车时空服务网络约束下的快捷货物运输方案编制，以实现快捷货物运输需求与旅客列车服务供给之间的高效匹配与衔接。与普通行包运输方案编制区别在于：一是普通行包运输以行李车运输，装载量相对较大，而快运柜等载货量相对较小；二是高速铁路旅客列车停站时间较短，对需要中转接续的快件运输方案编制提出了更高要求。相关研究分为单条线路运输方案编制研究和带中转的网络层次运输方案编制研究两类。

单条线路方面，刘勇等^[26]基于给定的旅客列车时刻表和高铁快运办理站信息，以高铁快运对客运作业影响最小为目标，构建了捎带模式下高铁快运组织方案的非线性整数规划模型，决策快捷货物的停站和装卸车计划。姚玉莹等^[27]将目标拓展为列车运行成本和延误时间惩罚成本最小，采用基于时空网络的弧段建模方式，构建了0-1整数规划模型，决策快捷货物运输需求与备选动车组列车间的匹配关系。以上研究考虑的均为直达运输方案的编制，带中转的网络层次下的旅客列车捎带方案设计可以提升运营效率、扩大高铁快运产品竞争力，是重要的研究方向。杨喜梅等^[28]首次针对网络条件下快捷货物组织方案进行了研究，引入了需求路径类型及列车装载状态辅助变量，提出了以运送时间最短为目标两阶段配装方案编制方法。第一阶段通过K短路算法确定路径备选集，第二阶段进行流量分配确定装载方案，实现了对10条线路、1 000个需求大规模问题的求解。

以上均是给定旅客列车时刻下的研究，戚建国等^[29]探讨了客货共运对旅客列车停站方案和时刻表的影响，对货物运输方案、时刻表及货运办理站选择进行了联合优化。算例结果显示在不到1%的旅客旅行时间增加和1.5%停站数量增加下，可以满足68%的快捷货物运输需求。

通过梳理可以发现，旅客列车捎带运输方案编制研究呈现由单条线路直达转向带中转的网络层面研究的趋势，不同中转次数带来的难度不同，还需要进一步考虑多次中转下网络层面的旅客列车捎带运输方案编制研究。同时单线向网络层面的转变导致问题规模的扩大，这也对中转换乘构模策略以及高效求解算法的设计提出了要求。

3.2.2　高速铁路客货混编运输方案编制

高速铁路客货混编下运输方案编制核心在于实现旅客、快捷货物运输需求与列车服务供给之间的匹配。与旅客列车捎带运输方案编制问题主要区别在于：一是客货混编下运输方案的编制需要统筹考虑旅客与快捷货物运量需求；二是客货混编条件下旅客列车时刻表约束更为显著。

单条线路方面，Xu等^[30]研究了单线场景下客货混编列车能力分配问题，建立了确定性需求下以收益最大为目标的线性规划模型，和随机性需求下的非线性规划模型，采用线性化技术将非线性规划转化为混合整数线性规划进行求解。Xu等^[31]进一步考虑了需求的时效性影响，在随机性需求下构建了两阶段随机规划模型，求解上首先将随机规划转化为等价的非线性规划，随后利用线性化技术将非线性规划转化为线性规划进而利用求解器进行求解。杨京帅等^[32]聚焦于包括捎带和客货混编在内的运力共享模式，考虑货物在中间站点的中转，以直达路径和中转路径描述需求和车次关联关系，构建了以利润最大化为目标的非线性规划模型，经线性化处理后设计多装载规则遗传算法求解。不同于以上研究，Li等^[33]聚焦在网络层面运力共享下的运输方案设计，以成本最小化为目标，考虑了货物中转对旅客服务的影响，构建了基于路径建模的混合整数规划模型，采用Benders分解算法进行求解。

另外，城市轨道交通领域客货混编问题研究中，Di等^[39]研究了给定列车时刻表下的车厢分配和流量控制问题，潘寒川等^[40]进一步进行了与时刻表的协同优化，对于高铁快运客货混编下运输方案制定具有借鉴意义。

通过梳理可以发现，高速铁路客货混编运输方案编制研究呈现由确定性需求向随机性需求、由单条线路到网络、由给定旅客列车运行图到运输方案与时刻表协同优化的趋势，但目前对货物装卸时间及运输时限的考虑还相对有限，需要深入探究网络条件下运输方案设计、与时刻表的协同优化以及不同程度旅客列车时刻表调整对总体效益的影响。

3.2.3　专列运输组织方案设计

高速铁路运输组织以路网规划、运力分布、客货运输需求为基础，进行运输计划和调度指挥研究。运输计划包括开行方案、运行图、动车组运用、车站到发线运用及乘务计划等，侧重于战术层次。调度指挥在于执行计划过程中对基本计划产生偏离时进行列车运行实时调整，聚焦于运营层面。目前研究以开行方案设计为主。专列开行方案是从快捷货物需求到列车流的组织方案，以“按流开车”为基本组织原则，是专列运行计划编制的基础，问题解决思想与快运班列开行方案设计一致，首先确定备选集，随后进行快捷货物流量分配，从而确定停站方案、开行区段、开行频次等内容。

单条线路方面，Yu等^[34]针对高铁货运列车开行方案设计问题，首先构建了以运营成本最低为目标的备选集生成模型以剔除明显不合理方案，随后以企业收益最大为目标构建货流分配模型确定停站方案等内容，对于备选集的生成采用列生成算法进行求解。晁宇宏等^[35]则首先进行图定列车的快运箱配装，对于剩余需求基于给定的备选专列数量，以运营成本最小为目标进行快运专列开行方案优化模型构建，采用模拟退火算法进行求解。陈婉茹等^[36]从需求异质性和不确定性角度出发，以总运营成本最低为目标进行货运专列开行方案设计，运用三角模糊变量描述不确定性需求，采用改进的变邻域搜索算法进行求解，提升了专列的装载率。Li等^[37]进一步考虑了货流的中转，将单条线路开行方案设计拓展到了网络层面，求解过程中针对大规模问题的复杂性设计了融合Benders分解和分支切割相结合的算法进行求解，以中国高铁网为案例背景进行了有效性验证。

以上研究侧重于战术层面探讨，没有考虑到实际运营层面旅客列车运输组织对快运专列开行的影响，在此背景下需要在既有旅客列车运行图中针对快运专列进行加线设计，属于新增列车运行线插入问题。针对运营层面考虑旅客列车时刻表约束的快运专列配装方案设计研究中，高如虎等^[38]在新增专列及开行方案确定前提下进行了快运专列时刻表与配装方案综合优化，采用线性化技术将所构建的非线性规划转变为线性规划，运用求解器进行求解。除以上内容外，也有研究进行了高铁快运多模式货流分配^[41-42]及高铁公路联合运输优化^[43-44]等问题的探讨。

通过梳理可以发现，既有研究多在专列开行已经确定的前提下展开，在目前高速铁路以客为主背景下，如何针对不同区域产业发展以及线路能力运用不同的高铁快运模式需要深入分析。另外，借鉴夕发朝至旅客列车开行研究，可以进一步探究夜间高铁快运专列开行与天窗的协同优化问题^[45]。

4　展望

4.1　实践层面

（1）完善场站服务设施。场站是快捷物流服务的基础，当前铁路(高铁)快运场站存在智能化、自动化水平不高等问题，货物装卸、搬运效率较低。《“十四五”现代物流发展规划》进一步提出了加快铁路(高铁)快运基础设施网络建设的任务。具体而言，一是普速铁路快运场站在运输服务基础上拓展配送、存储、分拣等功能，提升智能化、自动化水平；二是已建成高铁车站辅助配置包括集装器具、装卸搬运工具等专用技术装备，适时进行适货改造，提升作业效率；三是新建高铁车站设计之初统筹考虑客货流需求进行规划建设，根据快捷货物运输作业流程设计快捷货物作业组织办法；四是结合地方产业发展需求，路地企三方合作，以动车段(所)、存车场等为依托建设铁路(高铁)物流基地。

（2）推广投入运输装备。当前普速铁路快运产品在速度上以120 km/h为主，加之两端接驳导致竞争力不高。高速铁路虽具有速度优势，但载客动车组列车及确认列车运输快捷货物装载量小，制约因素多，无法在中长距离展开大批量运输。2024年印发的《交通物流降本提质增效行动计划》进一步提出了研发和推广高铁物流装备的意见。具体而言，一是普铁快运开展160 km/h快捷货车试运行工作，提升运输效率；二是做好已近退役年限的和谐号动车组货运改装工作；三是在非繁忙线路区段试验开行350 km/h高速货运动车组并辅以配套设施建设，提升竞争优势。

4.2　研究层面

（1）丰富铁路快捷货运场站规划配置理论与方法研究。一是在宏观层面基于快运市场需求分析，研究铁路快运网络化节点布局，合理确定多层级节点数量、位置、类型及规模，形成系统化布局方案；二是微观层面以减少客货流线交叉、提升物流作业效率为原则，针对铁路货运场站、既有高铁车站、新建高铁车站，根据快捷物流服务要求，从流线设计、作业时间标准、站台布局等方面进行差异化分析，识别作业过程瓶颈与约束，研究制定作业与流线组织标准。

（2）深化铁路快运运输组织方案设计理论与方法研究。一是开展“一日一图”背景下旅客列车行包运输方案编制研究。行包运输依托于普速铁路旅客列车展开，既有研究主要关注于给定条件下区域性运输方案编制，在当前铁路运输根据市场需求实行“一日一图”的背景下，需要分析“一日一图”对行包运输方案设计的影响机制，编制出在旅客列车供给条件不断变动条件下具有鲁棒性的行包运输方案，实现对运行图的快速响应。二是开展单条高铁线路快捷货物运输与旅客列车运输计划协同研究。快捷货物运输规模较小时，在以客为主背景下进行运输方案设计尚为可行，但随着快捷货物运输需求的增加，若不与旅客列车进行协调，高铁快运服务能力将受到极大制约。目前既有研究中多是在给定旅客列车时刻表下进行运输方案设计，未来还需要深入探讨快捷货物运输方案编制与高铁客运列车开行方案、时刻表及动车组运用等运输计划的相互作用机理，以系统最优为目标，实现单条高铁线路下运输计划的协同编制。三是开展复杂路网下高铁快运网络化运输组织方案设计研究。我国高速铁路的显著特点在于成网运营规模大、客流波动性强、线路通过能力差异大，目前受场站、装备及运输组织限制，高铁快运成网运营优势尚未发挥。未来随着快捷货物运输规模的扩大，大规模常态化成网运营带来的中转接续约束使得网络化运输组织方案的设计变得更加复杂，一方面需要尽可能实现全局性优化，另一方面还需要保证高效的求解效率，这对模型构建以及算法设计都提出了新的挑战。

5　结论

通过梳理我国铁路快捷货物运输发展历程及研究进展，得到结论如下。

（1）基于我国经济社会发展、铁路快运产品实践以及学术论文研究情况，我国铁路快捷货物运输发展可以划分为1992—2012年普铁快运发展、2012年至今以高铁快运为代表的谱系化发展2个阶段。

（2）国内外铁路快捷货物运输研究中以高铁快运为主要研究对象，研究时间集中在2012年之后。研究内容以运输组织方案设计为重点，兼具对铁路快运市场定位、基地选址以及定价问题的探讨。

（3）高速铁路快捷货物运输组织方案研究根据运输模式可分为旅客列车捎带运输方案、客货混编运输方案、快运专列运输组织方案设计3个方面。研究内容呈现出由确定性需求向随机性需求、由单条线路到网络、由给定旅客列车运行图到运输方案与时刻表协同优化的特点。求解方法中线性规划模型以列生成、Benders分解及启发式算法为主，非线性规划模型经线性化转化后主要使用求解器求解。

（4）铁路快捷货物运输的发展取决于枢纽场站、运载工具以及运输组织的协调统一。未来在实践上还需要进一步完善场站服务设施，不断推广投入运输装备，在理论上还需要进一步深化铁路快捷货运场站规划配置以及铁路快运运输组织方案设计的研究，实现生产实践与理论研究的良性互动。

（5）以高铁快运为代表的铁路快运产品在新时代方兴未艾，“双碳”目标刚性约束以及传统经济向数字经济转型为我国铁路快捷货物运输的发展提供了难得机遇，需要政府部门、运输企业及科研单位等协同努力，实现以政策支持为保障、实践探索为核心、理论研究为基础的铁路快运研究体系，不断进行更深层次、更广领域的探究，更好支撑现代化铁路快捷货物运输体系建设。

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基金资助

国家自然科学基金项目(71173177)