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摘 要：本文主要研究基于利润的航空货运枢纽优化设计问题，通过研究，明确该问题的关键点在于构建航空货运枢纽网络，确定枢纽选址和各个节点之间的分配关系。我们分析了单分配策略、多分配策略以及r-分配策略，以多分配策略为基础建立了相应模型。在多分配策略下，我们还对允许非枢纽节点之间直接连接的版本进行建模，通过查阅资料和分析，从中选择最优的连接路徑，使得枢纽设计最优。
关键词：利润;航空枢纽;分配;枢纽网络
一、航空枢纽网络的研究现状
通过总结文献，我们研究了基于利润的航空枢纽优化设计。介绍了航空枢纽问题的相关研究和基于利润的网络设计问题的相关研究。对航空货运枢纽网络问题研究比较深入，针对枢纽网络的各个分类的研究也做了全面分析，各类模型的算法研究也做了总结。文献中基于利润的航空货运枢纽网络设计研究较少，且目前局限于使用定性模型研究，研究手段单一，从利润的角度考虑并不能很好的应用于航空货运枢纽网络规划实际。并且相关算法研究较少，因此针对基于利润的航空货运枢纽网络设计问题，都将做进一步地深入分析，本文将围绕此课题展开研究。
我国的民航运输虽然起步比较晚，但是发展迅速。近三十多年来，我国民航运输取得的惊人的成就，发展速度远高于其它的交通运输方式。对于国内运输市场来说，航空运输在国际市场中占据了主体地位，航空运输在高附加值和鲜活品运输市场中具有绝对的优势。尽管我国航空运输取得了长足的进步，但是与航空强国相比，我国的航空运输还有很大的提升空间。我国的年人均乘机次数较低，仅为美国的 1/17，全国的客、货年周转量也仅为美国的1/5 左右，具有较大的差距。这种差距也能反映出我国航空运输仍然具有较大的发展潜力。
航空运输业现在的发展状况，总体业绩增长呈现平稳状态。随着我国经济的迅速发展，京津翼地区经济继续增长、“一带一路”带来新的增长机遇，人们对于快速出行的需求更加迫切，出行频率也进一步增加，货物运输需求也在逐年增加，这就使得我国航空运输的市场进一步扩大，民航业整体业绩出现平稳较快增长的态势，发展现状较好。
二、基于利润的航空枢纽网络模式研究
我们介绍了新的模式来确定需求节点使航空货运枢纽设计的利润最优。我们分析了单分配策略、多分配策略以及r-分配策略，以多分配策略为基础建立了相应模式。在多分配策略下，我们还对允许非枢纽节点之间直接连接的版本进行分析，同时和间接连接的版本进行比较，从中选择最优的连接路径，使得枢纽设计最优。我们在这篇论文中所做的贡献是引入新的问题并建立新模式来确定枢纽，设计枢纽网络，路径需求，以实现利润最优。
本文中，主要解决基于利润的航空货运枢纽优化设计问题。从利润角度看，我们考虑一部分需求的可能性。在这方面，我们假设一些需求没有利润时不考虑需求服务，这个假设实际上对枢纽网络设计提供了现实框架。从枢纽优化角度看，我们分析了枢纽的个数和枢纽网络连接，选择合适的分配策略，使得航空货运枢纽网络设计最优。
我们给出了一系列节点间需要服务的需求。需求通过节点间来定义，来确定哪些O-D对需要服务，以及怎样为他们服务使得利润最优。考虑到利润，这个问题衡量的是收入和成本之间的权衡，以确定哪些O-D对服务。在这方面，假定如果提供一些O-D对没有利润，它们可以不提供服务。
我们假设枢纽有处理这些需求的能力，在这种情况下，一个O-D对的需求可以被完全满足，如果它是有利可图的，并且需求的部分满足将是不合理的。枢纽处理的需求量可能反过来影响将要建立的枢纽的容量。然而，我们没有考虑在我们的模型中要建立的枢纽的容量。枢纽的容量取决于各种因素，包括与频数和调度相关的决策。例如，机场枢纽的容量取决于每小时或每天最大的飞机起降次数。类似地，在快递配送网络中，转运中心的容量取决于可以在一小时内处理的包裹数量。由于在本研究中我们没有对时间维度进行建模，因此很难对枢纽的容量进行评估和说明。我们问题的目标是使航空货运总利润最优。总利润是用总收入减去总成本计算出来的。收益来自于满足每一对O-D的需求。
三、基于利润的航空枢纽网络研究的意义和影响
航线网络是进行航空运输的的基础，只有构建了航线网络，才能在其基础上组织进行运输生产活动。布局科学合理的航线网络布局对航空运输生产有着推进作用，它能够提高民航运输企业能力，改善航空运输的效率;而布局不合理的航线网络则会增加民航企业的成本，降低航空运输的效率。因此，航线枢纽网络的决策是否科学合理对航空运输起着决定性的作用。第三方物流企业，航空公司出现整合，扩展业务时不能合理规划新网络，或者规划时忽视了网络的经济性，并不能较好的应用于航线网络规划实际，难以保证航空公司得到合理、经济、高效的航线网络。在航空公司的航线网络设计中，这些成果无法对决策者进行有效的辅助，从而不能保证航空公司得到合理、经济、高效的航线网络，损害了航空公司的效益。因此，本文充分研究和借鉴国内外的相关研究成果，针对基于利润的航空货运枢纽设计优化问题展开一系列的研究，从而能够为一些企业的航空货运枢纽设计提供决策辅助。
1.现实意义
在一些应用场景中，航空货运枢纽优化问题一直在增加，如：航空乘客设计，货物运输网络，航空货物运输，航空快递运输和邮局快递。我们的模型为这些场景的新枢纽选，网络规划设计提供了现存意义。我们假设的模型可以为评估新枢纽选址和最优路径选择提供工具，同时确定可以服务的O-D对。
利润最优在航空和地面运输行业有潜在的运输应用前景。举一个例子，航空公司扩大他们的规模时，网络规划者必须设计他们的运输网络，他们第一次进入也可能需要通过联盟、合并和收购公司来修改已经建立的中心枢纽网络所涉及的决策是确定哪些城市将成为其网络一部分，即哪些城市将成为其网络的一部分将 提供服务，同时航空货运代理公司和第三方物流公司提供相关支持。
2.理论意义
这些结果提供了在何处定位枢纽、如何设计枢纽网络、服务需求的哪一部分以及如何路由流的见解。拥有两个以上枢纽的最赚钱的枢纽间网络设计结果是不完整的。探讨了不同分配策略之间的权衡以及允许直接连接的影响。允许直接连接的多重分配模型获得最佳净利润值，不允许直接连接的单一分配模型获得最低利润值。在最优解中，分配策略的选择并没有导致中心位置的显著差异。分析了规模折扣经济对总利润的影响。结果表明，规模经济导致的运输成本折现越高，决策者获得的利润越高。
对于未来的研究，可以针对所引入的问题开发精确的求解方法或启发式算法。考虑到解决某些实例所需的计算量，需要高效的解决算法来解决实际大小的实例。未来的另一个研究方向将是在拟议的模型中纳入更实际的规模经济计算。在模型中嵌入不确定性是另一个值得研究的领域。
参考文献
[1] 刘世明，皮晓芳，赵文德.广州建设粤港澳大湾区交通物流枢纽网络研究综述[J].中国商论，2020，02：1-2+6.
[2] 两部委启动2020年国家物流枢纽建设[J].珠江水运，2020，06：34.
[3] 乐美龙，郑文娟，吴明功，王泽坤.不确定需求下航空公司枢纽网络优化设计[J].北京航空航天大学学报，2020，4604：674-682.
[4] 姜玉宏，王丰，林勇，肖骅，郭立卿.国家物流枢纽网络军民融合发展研究[J].中国储运，2020，07：156-158.
关键词：利润;航空枢纽;分配;枢纽网络
一、航空枢纽网络的研究现状
通过总结文献，我们研究了基于利润的航空枢纽优化设计。介绍了航空枢纽问题的相关研究和基于利润的网络设计问题的相关研究。对航空货运枢纽网络问题研究比较深入，针对枢纽网络的各个分类的研究也做了全面分析，各类模型的算法研究也做了总结。文献中基于利润的航空货运枢纽网络设计研究较少，且目前局限于使用定性模型研究，研究手段单一，从利润的角度考虑并不能很好的应用于航空货运枢纽网络规划实际。并且相关算法研究较少，因此针对基于利润的航空货运枢纽网络设计问题，都将做进一步地深入分析，本文将围绕此课题展开研究。
我国的民航运输虽然起步比较晚，但是发展迅速。近三十多年来，我国民航运输取得的惊人的成就，发展速度远高于其它的交通运输方式。对于国内运输市场来说，航空运输在国际市场中占据了主体地位，航空运输在高附加值和鲜活品运输市场中具有绝对的优势。尽管我国航空运输取得了长足的进步，但是与航空强国相比，我国的航空运输还有很大的提升空间。我国的年人均乘机次数较低，仅为美国的 1/17，全国的客、货年周转量也仅为美国的1/5 左右，具有较大的差距。这种差距也能反映出我国航空运输仍然具有较大的发展潜力。
航空运输业现在的发展状况，总体业绩增长呈现平稳状态。随着我国经济的迅速发展，京津翼地区经济继续增长、“一带一路”带来新的增长机遇，人们对于快速出行的需求更加迫切，出行频率也进一步增加，货物运输需求也在逐年增加，这就使得我国航空运输的市场进一步扩大，民航业整体业绩出现平稳较快增长的态势，发展现状较好。
二、基于利润的航空枢纽网络模式研究
我们介绍了新的模式来确定需求节点使航空货运枢纽设计的利润最优。我们分析了单分配策略、多分配策略以及r-分配策略，以多分配策略为基础建立了相应模式。在多分配策略下，我们还对允许非枢纽节点之间直接连接的版本进行分析，同时和间接连接的版本进行比较，从中选择最优的连接路径，使得枢纽设计最优。我们在这篇论文中所做的贡献是引入新的问题并建立新模式来确定枢纽，设计枢纽网络，路径需求，以实现利润最优。
本文中，主要解决基于利润的航空货运枢纽优化设计问题。从利润角度看，我们考虑一部分需求的可能性。在这方面，我们假设一些需求没有利润时不考虑需求服务，这个假设实际上对枢纽网络设计提供了现实框架。从枢纽优化角度看，我们分析了枢纽的个数和枢纽网络连接，选择合适的分配策略，使得航空货运枢纽网络设计最优。
我们给出了一系列节点间需要服务的需求。需求通过节点间来定义，来确定哪些O-D对需要服务，以及怎样为他们服务使得利润最优。考虑到利润，这个问题衡量的是收入和成本之间的权衡，以确定哪些O-D对服务。在这方面，假定如果提供一些O-D对没有利润，它们可以不提供服务。
我们假设枢纽有处理这些需求的能力，在这种情况下，一个O-D对的需求可以被完全满足，如果它是有利可图的，并且需求的部分满足将是不合理的。枢纽处理的需求量可能反过来影响将要建立的枢纽的容量。然而，我们没有考虑在我们的模型中要建立的枢纽的容量。枢纽的容量取决于各种因素，包括与频数和调度相关的决策。例如，机场枢纽的容量取决于每小时或每天最大的飞机起降次数。类似地，在快递配送网络中，转运中心的容量取决于可以在一小时内处理的包裹数量。由于在本研究中我们没有对时间维度进行建模，因此很难对枢纽的容量进行评估和说明。我们问题的目标是使航空货运总利润最优。总利润是用总收入减去总成本计算出来的。收益来自于满足每一对O-D的需求。
三、基于利润的航空枢纽网络研究的意义和影响
航线网络是进行航空运输的的基础，只有构建了航线网络，才能在其基础上组织进行运输生产活动。布局科学合理的航线网络布局对航空运输生产有着推进作用，它能够提高民航运输企业能力，改善航空运输的效率;而布局不合理的航线网络则会增加民航企业的成本，降低航空运输的效率。因此，航线枢纽网络的决策是否科学合理对航空运输起着决定性的作用。第三方物流企业，航空公司出现整合，扩展业务时不能合理规划新网络，或者规划时忽视了网络的经济性，并不能较好的应用于航线网络规划实际，难以保证航空公司得到合理、经济、高效的航线网络。在航空公司的航线网络设计中，这些成果无法对决策者进行有效的辅助，从而不能保证航空公司得到合理、经济、高效的航线网络，损害了航空公司的效益。因此，本文充分研究和借鉴国内外的相关研究成果，针对基于利润的航空货运枢纽设计优化问题展开一系列的研究，从而能够为一些企业的航空货运枢纽设计提供决策辅助。
1.现实意义
在一些应用场景中，航空货运枢纽优化问题一直在增加，如：航空乘客设计，货物运输网络，航空货物运输，航空快递运输和邮局快递。我们的模型为这些场景的新枢纽选，网络规划设计提供了现存意义。我们假设的模型可以为评估新枢纽选址和最优路径选择提供工具，同时确定可以服务的O-D对。
利润最优在航空和地面运输行业有潜在的运输应用前景。举一个例子，航空公司扩大他们的规模时，网络规划者必须设计他们的运输网络，他们第一次进入也可能需要通过联盟、合并和收购公司来修改已经建立的中心枢纽网络所涉及的决策是确定哪些城市将成为其网络一部分，即哪些城市将成为其网络的一部分将 提供服务，同时航空货运代理公司和第三方物流公司提供相关支持。
2.理论意义
这些结果提供了在何处定位枢纽、如何设计枢纽网络、服务需求的哪一部分以及如何路由流的见解。拥有两个以上枢纽的最赚钱的枢纽间网络设计结果是不完整的。探讨了不同分配策略之间的权衡以及允许直接连接的影响。允许直接连接的多重分配模型获得最佳净利润值，不允许直接连接的单一分配模型获得最低利润值。在最优解中，分配策略的选择并没有导致中心位置的显著差异。分析了规模折扣经济对总利润的影响。结果表明，规模经济导致的运输成本折现越高，决策者获得的利润越高。
对于未来的研究，可以针对所引入的问题开发精确的求解方法或启发式算法。考虑到解决某些实例所需的计算量，需要高效的解决算法来解决实际大小的实例。未来的另一个研究方向将是在拟议的模型中纳入更实际的规模经济计算。在模型中嵌入不确定性是另一个值得研究的领域。
参考文献
[1] 刘世明，皮晓芳，赵文德.广州建设粤港澳大湾区交通物流枢纽网络研究综述[J].中国商论，2020，02：1-2+6.
[2] 两部委启动2020年国家物流枢纽建设[J].珠江水运，2020，06：34.
[3] 乐美龙，郑文娟，吴明功，王泽坤.不确定需求下航空公司枢纽网络优化设计[J].北京航空航天大学学报，2020，4604：674-682.
[4] 姜玉宏，王丰，林勇，肖骅，郭立卿.国家物流枢纽网络军民融合发展研究[J].中国储运，2020，07：156-158.