湘江集裝箱運(yùn)輸營運(yùn)組織方案研究

楊 峰，劉方舟

(1.湖南省交通運(yùn)輸廳規(guī)劃辦公室，湖南長沙 410001;2.長沙理工大學(xué)，湖南長沙 410075)

0 引言

湘江航運(yùn)對湖南綜合交通運(yùn)輸發(fā)展而言其作用是不可或缺的。它不僅能幫助內(nèi)地與沿海的更好溝通、有效帶動沿江經(jīng)濟(jì)，而且對湖南經(jīng)濟(jì)與國際市場銜接，推動國際貿(mào)易合作等方面都有著其它運(yùn)輸方式所不能替代的意義。湘江集裝箱運(yùn)輸有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，但目前湘江集裝箱船營運(yùn)仍存在船型雜、技術(shù)狀況差、船齡老化、船舶結(jié)構(gòu)不合理等問題，與運(yùn)輸需求相比存在不小的差距。所有這些，都讓湘江航運(yùn)發(fā)展面臨著新的挑戰(zhàn)，并且對湘江船舶運(yùn)輸組織做出了更高的要求。為了使豐富的岸線資源得以充分利用并形成帶狀經(jīng)濟(jì)，構(gòu)成沿江產(chǎn)業(yè)與水運(yùn)發(fā)展相互促進(jìn)的局面，有必要為湘江船舶運(yùn)輸組織尋求技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)能高效的方案。

1 航線配船的方法

論證中航線配船采用的是整數(shù)線性規(guī)劃方法。整數(shù)規(guī)劃是規(guī)劃論中較新的一個分支，主要用于研究控制變量只能取整數(shù)的相關(guān)規(guī)劃。關(guān)于航線配船的問題上，船舶的艘數(shù)作為控制變量，只有在取整數(shù)值時才有意義。

本文中航線配船擬采用分枝定界法進(jìn)行求解。戴金(R.J.Dakin)和 Land Doig等人在1960年最先提出的本方法，此法被廣泛用于求解整數(shù)規(guī)劃問題，在求解純整數(shù)規(guī)劃問題與求解混合整數(shù)規(guī)劃問題方面均可使用。該方法的主要思路是:先求出相應(yīng)的線性規(guī)劃最優(yōu)解，看其是否為證書，若此不符合整數(shù)條件，則將原問題分枝為若干個子問題，繼續(xù)求解，直到求出最優(yōu)整數(shù)解。分枝定界法的分枝原則是利用整數(shù)規(guī)劃的相鄰整數(shù)點(diǎn)之間無可行域的特點(diǎn)，按相鄰整數(shù)為邊緣進(jìn)行分枝。分枝定界法的算法依據(jù)的是整數(shù)規(guī)劃的最優(yōu)值不優(yōu)于與之相對應(yīng)的線性規(guī)劃的最優(yōu)值的原則。

2 航線配船采用的衡準(zhǔn)指標(biāo)及數(shù)學(xué)模型

對于航線配船時的衡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，本文采用平均年費(fèi)用AAC指標(biāo)。多航線、多船型的航線配船問題均可用本模型解決。

數(shù)學(xué)模型為:

式中:i為不同規(guī)格集裝箱船型的數(shù)目;j為航線數(shù);Xij為i種載箱量的集裝箱船型在j航線上的艘數(shù);aij為市場對第i種載箱量的集裝箱船型在j航線上的最小艘數(shù)要求，aij≥0;Xi為i種船型在各航線的總數(shù);AACij為i種載箱量的集裝箱船型在j航線上的平均年費(fèi)用;Qij為i種載箱量的集裝箱船型在j航線上的年運(yùn)量;Qj為所有船型的船舶在j航線的年運(yùn)量，j=1，2，3，…，n;Q 為所有航線上年總運(yùn)量;Q0為實(shí)際需求量;Qj0為各航線上的實(shí)際年需求量。

3 計算運(yùn)量的確定

以湘江集裝箱運(yùn)輸市場目前情況和發(fā)展前景為出發(fā)點(diǎn)，在歷年運(yùn)量統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，經(jīng)預(yù)測可知:2005年湘江水路集裝箱運(yùn)量約11萬TEU，2010年約21萬TEU;根據(jù)湖南省水運(yùn)“十二五”規(guī)劃，湘江集裝箱運(yùn)量占全省內(nèi)河集裝箱運(yùn)量約75%，因此預(yù)測2020年集裝箱總運(yùn)量將為約90萬TEU。

3.1 2010年計算運(yùn)量的確定

從2010年21萬TEU的預(yù)測年運(yùn)量中扣除2005年的運(yùn)量后，長沙—城陵磯—上海航線2010年按新增運(yùn)量10萬TEU進(jìn)行配船。所配船舶均為新造船。

3.2 2020年計算運(yùn)量的確定

2010年后岳陽松陽湖集裝箱碼頭將建成投入使用。據(jù)運(yùn)量預(yù)測和分析，湘江國際集裝箱運(yùn)輸在上海洋山中轉(zhuǎn)運(yùn)量約占總運(yùn)量的50%，另外50%則是要上海外高橋中轉(zhuǎn)的運(yùn)量。因此岳陽松陽湖—洋山航運(yùn)線按新增44萬TEU配船。

長沙—城陵磯—上海航線在2020年的運(yùn)量為46萬TEU，考慮到現(xiàn)有船舶在2020年即將報廢，因此該航線按新增運(yùn)量20萬TEU進(jìn)行配船，2010年新增船舶繼續(xù)營運(yùn)。所配船舶均為新造船。

4 各營運(yùn)組織方案優(yōu)化

湘江集裝箱船舶營運(yùn)組織方式的設(shè)定應(yīng)主要考慮以下幾方面:結(jié)合湘江集裝箱運(yùn)輸實(shí)際、具有可操作性，湘江航道水位季節(jié)性變化大，優(yōu)化船型，便于組織和管理。綜合考慮以上因素，為滿足未來湘江國際集裝箱運(yùn)輸?shù)男枨?，我們設(shè)定了干支直達(dá)型、干支靠港型、分航段運(yùn)輸型、江海直達(dá)運(yùn)輸型這四種主要的營運(yùn)組織方式作為方案對比分析。

4.1 干支直達(dá)型營運(yùn)組織方案

干支直達(dá)型營運(yùn)組織方案的航線配船屬于單航線配船，配船模型中航線變量j取為1。經(jīng)編程上機(jī)計算，干支直達(dá)型集裝箱船代表船型主要參數(shù)見表1，干支直達(dá)型營運(yùn)組織方案的航線配船結(jié)果見表2。

表1 干支直達(dá)型營運(yùn)組織方案中干支直達(dá)型集裝箱代表船型主要參數(shù)表

表2 干支直達(dá)型營運(yùn)組織方案的航線配船結(jié)果

從計算結(jié)果可見:

1)干支直達(dá)型營運(yùn)組織方案中180 TEU級干支直達(dá)型集裝箱船是主力船型。

2)在大力發(fā)展180 TEU級干支直達(dá)型集裝箱船的同時，為完成航線新增年運(yùn)量，還需要160 TEU級、120 TEU級、80 TEU級等干支直達(dá)型集裝箱船加以輔助。

經(jīng)編程上機(jī)計算后，其他方案計算結(jié)果如下。

4.2 干支靠港型營運(yùn)組織方案

干支靠港型營運(yùn)組織方案中包括了干支靠港船型和支流船型，其中支流船型完成枯水期從長沙—城陵磯轉(zhuǎn)運(yùn)集裝箱的任務(wù)。這一部分轉(zhuǎn)運(yùn)的集裝箱運(yùn)量是由于枯水期航道水深條件限制使得干支船型減載運(yùn)營而產(chǎn)生的。從計算結(jié)果可見:干支靠港型營運(yùn)組織方案的主力船舶是120 TEU級干支靠港型集裝箱船以及40 TEU級支流集裝箱船型。同時需要80 TEU級干支靠港型集裝箱船和20 TEU級支流集裝箱船型加以輔助。其2010年和2020年的必要運(yùn)費(fèi)率分別為0.518 9元/TEU·km和0.516 4元/TEU·km。

4.3 分航段運(yùn)輸型營運(yùn)組織方案

從配船結(jié)果來看，該營運(yùn)組織方式船隊的主力船舶是180 TEU級長江干流集裝箱船型以及40 TEU級支流集裝箱船型。同時需要其他箱位級干流型集裝箱船和支流集裝箱船型加以輔助。其2010年和2020年的必要運(yùn)費(fèi)率分別為0.678 5元/TEU·km和0.690 5元/TEU·km。

4.4 江海直達(dá)運(yùn)輸型營運(yùn)組織方案

江海直達(dá)型營運(yùn)組織方案的航線配船在配船數(shù)學(xué)模型中屬于單航線配船，配船模型中航線變量j取為1。

從表3來看，80 TEU級江海直達(dá)集裝箱船型為該營運(yùn)組織方式主要采用，也有其他箱位級江海直達(dá)集裝箱船型作為輔助。其2010年和2020年的必要運(yùn)費(fèi)率分別為0.804 9元/TEU·km和0.812 1元/TEU·km。

4.5 四種營運(yùn)組織方案配船結(jié)果對比分析

以長沙為起訖港，四種營運(yùn)組織方案在各新增運(yùn)量下的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表3。

表3 四種營運(yùn)組織方案航線配船結(jié)果

從表3可見:

1)在各航線新增年運(yùn)量下，干支直達(dá)型營運(yùn)組織方案的經(jīng)濟(jì)性最好，干支靠港型營運(yùn)組織方案較好;江海直達(dá)營運(yùn)組織方案和分航段運(yùn)輸型營運(yùn)組織方案的經(jīng)濟(jì)性較差。

2)江海直達(dá)營運(yùn)組織方案中，由于江海直達(dá)船型按海船規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，與同箱位級內(nèi)河船型相比型深偏大，自重增加，經(jīng)濟(jì)性能變差。就長沙—洋山航線，由于海上運(yùn)距僅為總運(yùn)距的8%，在現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計下，以長沙為起始港采用江海直達(dá)型船舶顯然競爭力不強(qiáng)。

3)分航段運(yùn)輸型營運(yùn)組織方案由于在岳陽港城陵磯港區(qū)船隊的中轉(zhuǎn)成本大，因此其經(jīng)濟(jì)性能明顯差于干支直達(dá)型和干支掛靠型兩種方式。在現(xiàn)行計算平臺下，不推薦該種營運(yùn)組織方案。

4)為配合湘江內(nèi)河集裝箱新型港口建設(shè)、滿足枯水期集裝箱在岳陽港城陵磯港區(qū)轉(zhuǎn)運(yùn)的需要，干支靠港型營運(yùn)組織方案可作為干支直達(dá)營運(yùn)組織方案的補(bǔ)充。

5 結(jié)論

1)湘江國際集裝箱運(yùn)輸現(xiàn)階段以干支直達(dá)型營運(yùn)組織方案為主，同時采用干支靠港型營運(yùn)組織方案進(jìn)行補(bǔ)充?，F(xiàn)階段不推薦江海直達(dá)型和分航段運(yùn)輸型營運(yùn)組織方案。

2)現(xiàn)松陽湖港區(qū)已建成，可在岳陽松陽湖—洋山發(fā)展江海直達(dá)運(yùn)輸。該營運(yùn)組織方案具有好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］張仁頤.船舶工程經(jīng)濟(jì)學(xué)［M］.上海:上海交通大學(xué)出版社，2001.