“一帶一路”倡議下基于無(wú)水港的跨境物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

賈娜娜 魏海蕊 胡志華

摘要：針對(duì)內(nèi)陸地區(qū)缺乏高效的跨境通道，難以實(shí)現(xiàn)直接出口的問(wèn)題，從無(wú)水港具有的延伸功能和樞紐功能入手，以“一帶一路”倡議重點(diǎn)發(fā)展的內(nèi)陸省份跨境物流網(wǎng)絡(luò)為分析對(duì)象，采用與流量相關(guān)的分段成本函數(shù)來(lái)描述無(wú)水港具有的規(guī)模效益?？紤]多式聯(lián)運(yùn)，設(shè)置運(yùn)輸期限，考慮物流時(shí)間縮短所產(chǎn)生的時(shí)間價(jià)值，以網(wǎng)絡(luò)中物流成本最低、時(shí)間價(jià)值最大為目標(biāo)，構(gòu)建非線性整數(shù)規(guī)劃模型。通過(guò)遺傳算法求解模型，得到貨物跨境出口的最優(yōu)運(yùn)輸方案。對(duì)不同運(yùn)輸期限下對(duì)時(shí)間有不同敏感性的貨物配送進(jìn)行分析。結(jié)果對(duì)于內(nèi)陸省份發(fā)展陸?；ヂ?lián)互通的跨境物流具有一定參考意義。

關(guān)鍵詞：一帶一路; 無(wú)水港; 跨境物流; 規(guī)模效益; 時(shí)間價(jià)值; 遺傳算法

中圖分類(lèi)號(hào)： ?U695.2; F550.84

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： ?A

Abstract：In view of the difficulty of direct export because of the lack of efficient cross-border access， considering the extension and hub functions of dry ports， taking the cross-border logistics network of inland provinces， which is the focus of the Belt and Road Initiative， as an analysis object， the section-cost function related to flow is used to describe scale economies of dry ports. Considering multimodal transportation， setting transportation deadlines to obtain the time value of early arrival of goods， a nonlinear integer programming model is constructed with the aims of the minimum logistics cost and the maximum time value in the network. The optimal transportation scheme for cross-border export of goods is obtained by solving the model by the genetic algorithm. The distribution of goods which has different sensitivity to time under different delivery deadlines is analyzed. The results have some reference significance for inland provinces to develop cross-border logistics of land-sea interconnection.

Key words：Belt and Road; dry port; cross-border logistics; scale economy; time value; genetic algorithm

0 引 言

“一帶一路”倡議強(qiáng)調(diào)由點(diǎn)到線到片的跨境、跨國(guó)合作，為我國(guó)內(nèi)陸省份的對(duì)外開(kāi)放提供了新機(jī)遇。通過(guò)內(nèi)陸省份的對(duì)外開(kāi)放，實(shí)現(xiàn)我國(guó)與“一帶一路”沿線國(guó)家的互聯(lián)互通。物流是互通的先導(dǎo)，國(guó)際物流網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通是“一帶一路”建設(shè)的突出特征[1]。然而，缺乏高效的跨境物流通道一直是制約我國(guó)內(nèi)陸省份對(duì)外開(kāi)放的主要障礙，貨物進(jìn)出口主要通過(guò)沿海港口對(duì)外物流通道實(shí)現(xiàn)，內(nèi)陸省份自身并不具備直接進(jìn)行貨物進(jìn)出口的物流功能。這種傳統(tǒng)的跨境物流成本高，

難以形成規(guī)模效益，并且運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)。因此，構(gòu)建高效的物流網(wǎng)絡(luò)以提升內(nèi)陸省份的對(duì)外貿(mào)易物流功能，是內(nèi)陸地區(qū)參與“一帶一路”建設(shè)的首要內(nèi)容。無(wú)水港在這種外部環(huán)境拉動(dòng)和內(nèi)部要求驅(qū)動(dòng)下應(yīng)運(yùn)而生[2-3]。

無(wú)水港是建設(shè)在內(nèi)陸地區(qū)具有通關(guān)、報(bào)檢口岸功能和除船舶裝卸外所有港口服務(wù)功能的現(xiàn)代物流中心[4]。作為港口功能的延伸，無(wú)水港是內(nèi)陸與港口之間的重要樞紐節(jié)點(diǎn)，通過(guò)將分散在內(nèi)陸地區(qū)的貨源集中到無(wú)水港進(jìn)行大規(guī)模的鐵路運(yùn)輸以實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益，提高內(nèi)陸地區(qū)的集裝箱運(yùn)輸效率。朱長(zhǎng)征[5]以系統(tǒng)論、集成論等理論為基礎(chǔ)，對(duì)無(wú)水港的作用機(jī)理和布局規(guī)劃進(jìn)行了理論研究。FENG等[6]和HEAVER等[7]從無(wú)水港與海港的關(guān)系入手，提出了無(wú)水港的空間配置模型。汪傳旭[8]在靜態(tài)優(yōu)化條件下研究了港口對(duì)各個(gè)經(jīng)濟(jì)腹地的選擇，將區(qū)域港口群系統(tǒng)作為整體目標(biāo)進(jìn)行建模和求解。徐瑩等[9]運(yùn)用實(shí)證分析法分析了“一帶一路”背景下寧波港拓展中西部腹地的各種優(yōu)勢(shì)。吉爾德[10]研究了無(wú)水港和擴(kuò)展通道的概念，提出了區(qū)域的擴(kuò)展通道模型，評(píng)估了無(wú)水港的選址和決策。上述研究?jī)H關(guān)注單一無(wú)水港的選址和局部布局的研究層面。從物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體層面，利用無(wú)水港的延伸功能和樞紐功能，將多種運(yùn)輸方式相結(jié)合，考慮成本和時(shí)間因素，構(gòu)建水路運(yùn)輸與跨境陸路運(yùn)輸互聯(lián)互通的跨境物流網(wǎng)絡(luò)的研究尚不多見(jiàn)。

本文從無(wú)水港具有的延伸功能和樞紐功能入手，采用分段線性函數(shù)計(jì)算貨物運(yùn)輸?shù)囊?guī)模效益[11]，綜合考慮國(guó)內(nèi)外的無(wú)水港、海港和貨物供需點(diǎn)等節(jié)點(diǎn)要素，將公路運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸和水路運(yùn)輸?shù)榷喾N運(yùn)輸方式相結(jié)合，以網(wǎng)絡(luò)中物流成本最低、時(shí)間價(jià)值最大為目標(biāo)，建立跨境物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，對(duì)跨境物流網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

1 無(wú)水港跨境物流網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

3 遺傳算法求解

與標(biāo)準(zhǔn)的貨流配置模型相比，本文提出的模型增加了關(guān)于無(wú)水港是否提供樞紐服務(wù)的決策變量yd和中間變量δdpk。由于這類(lèi)模型適合用啟發(fā)式算法求解[12]，且本文旨在達(dá)到整個(gè)跨境物流網(wǎng)絡(luò)的總體效益最優(yōu)，所以本文釆用適于解決全局最優(yōu)化問(wèn)題的遺傳算法求解文中模型。

3.1 染色體編碼

染色體編碼采用矩陣式編碼。利用3×X的矩陣按od編號(hào)表示每條od貨物流的運(yùn)輸方式，其中X表示od貨物流的數(shù)量，具體見(jiàn)圖3。圖3中：第一行為該條od貨物流選擇的國(guó)內(nèi)無(wú)水港編號(hào)，0表示不經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)無(wú)水港，貨物直接由公路運(yùn)往國(guó)內(nèi)海港;第二行為該條od貨物流選擇的國(guó)內(nèi)海港編號(hào)，0表示貨物不經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)海港，由國(guó)內(nèi)無(wú)水港直接通過(guò)跨境鐵路運(yùn)輸運(yùn)往國(guó)外無(wú)水港;由于國(guó)外海港和國(guó)外無(wú)水港在本文物流網(wǎng)絡(luò)中處于相同的節(jié)點(diǎn)位置，所以在染色體第三行將它們統(tǒng)一編號(hào)并統(tǒng)稱(chēng)為國(guó)外接收點(diǎn)（具體由第三行編號(hào)區(qū)分）。由圖3可知，染色體可包含所有的運(yùn)輸方式，并可為每條od貨物流分配運(yùn)輸方式，進(jìn)而計(jì)算運(yùn)輸成本和運(yùn)輸時(shí)間。

在染色體編碼過(guò)程中，每列都需要遵守以下編碼規(guī)則：（1）只有存在od貨物流時(shí)才會(huì)編入染色體，并按順序排列;（2）當(dāng)?shù)谝恍袨?（表示通過(guò)直達(dá)的公路運(yùn)輸運(yùn)到國(guó)內(nèi)海港）時(shí)，第二行必須為國(guó)內(nèi)海港編號(hào);（3）當(dāng)?shù)诙袨閲?guó)內(nèi)海港編號(hào)（表示經(jīng)過(guò)水路運(yùn)輸運(yùn)往國(guó)外海港）時(shí)，第三行必須對(duì)應(yīng)國(guó)外海港;（4）當(dāng)?shù)诙袨?（表示由國(guó)內(nèi)無(wú)水港通過(guò)鐵路運(yùn)輸運(yùn)往國(guó)外無(wú)水港）時(shí)，第三行必須為與第一行國(guó)內(nèi)無(wú)水港相通的國(guó)外無(wú)水港。

表1中的運(yùn)輸方案是算法在權(quán)衡跨境陸路運(yùn)輸所產(chǎn)生的更高的運(yùn)輸成本與水路運(yùn)輸所喪失的時(shí)間價(jià)值之后，通過(guò)不斷地迭代得到的近似最優(yōu)的運(yùn)輸方案。對(duì)表1中各運(yùn)輸模式下的貨流量進(jìn)行匯總可得，經(jīng)過(guò)無(wú)水港的水路運(yùn)輸、不經(jīng)過(guò)無(wú)水港的水路運(yùn)輸、跨境陸路運(yùn)輸3種模式的占比分別為20%、9%、71%，其中經(jīng)過(guò)無(wú)水港運(yùn)輸?shù)呢浳镎伎傌涍\(yùn)量的90%以上，無(wú)水港的樞紐作用和規(guī)模效益得到充分的體現(xiàn)。選擇跨境水路運(yùn)輸?shù)呢浳锎蟾旁?9 d左右運(yùn)達(dá)，其運(yùn)輸費(fèi)用相對(duì)較低，但同時(shí)也喪失了貨物的時(shí)間價(jià)值。選擇跨境陸路運(yùn)輸?shù)呢浳锎蟾旁?8 d左右運(yùn)達(dá)，貨物提前到達(dá)避免了貨物的貶值，同時(shí)釋放了貨物對(duì)資金的占用，帶來(lái)更高的時(shí)間價(jià)值。由于政府對(duì)以武漢無(wú)水港為起點(diǎn)的中歐班列的補(bǔ)貼力度較大，所以長(zhǎng)沙的貨物選擇在武漢無(wú)水港聚集后運(yùn)往歐洲。由此可見(jiàn)，適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼政策有助于中歐班列對(duì)貨物進(jìn)行整合運(yùn)輸，提高資源利用率。

4.2 不同貨物運(yùn)輸期限分析

現(xiàn)實(shí)情況中，由于商品的特殊性，不同貨物對(duì)時(shí)間的敏感程度不同，導(dǎo)致時(shí)間價(jià)值函數(shù)差別很大，即使運(yùn)輸期限相同，不同貨物選擇的跨境運(yùn)輸模式可能也會(huì)大不相同。因此進(jìn)一步對(duì)高價(jià)值、對(duì)時(shí)間敏感的電子產(chǎn)品和一般價(jià)值、對(duì)時(shí)間不敏感的工業(yè)產(chǎn)品的運(yùn)輸期限進(jìn)行靈敏度分析，獲得兩種貨物在不同運(yùn)輸期限下選擇不同運(yùn)輸模式的比例以及單位運(yùn)輸成本和單位時(shí)間價(jià)值的變化，結(jié)果見(jiàn)圖7和8，其中兩種產(chǎn)品相關(guān)計(jì)算系數(shù)見(jiàn)表2。

從圖7中可以看出，當(dāng)運(yùn)輸期限較為嚴(yán)格（20～24 d）時(shí)，兩種產(chǎn)品的跨境陸路運(yùn)輸比例都較高，但是隨著運(yùn)輸期限的放寬（25～30 d），兩種產(chǎn)品的不同運(yùn)輸模式的占比開(kāi)始出現(xiàn)較大差異：電子產(chǎn)品的跨境陸路運(yùn)輸比例只出現(xiàn)了小幅下降，而工業(yè)產(chǎn)品的跨境陸路運(yùn)輸比例呈急劇下降趨勢(shì)。該現(xiàn)象表明，隨著運(yùn)輸期限的放寬，運(yùn)費(fèi)高、速度快的跨境陸路運(yùn)輸對(duì)于高價(jià)值、對(duì)時(shí)間敏感的電子產(chǎn)品仍然有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，而運(yùn)費(fèi)低、速度慢的水路運(yùn)輸對(duì)一般價(jià)值、對(duì)時(shí)間不敏感的工業(yè)產(chǎn)品展現(xiàn)出極強(qiáng)的吸引力。該現(xiàn)象可在圖8中得到解釋?zhuān)寒?dāng)運(yùn)輸期限較為嚴(yán)格時(shí)，兩種產(chǎn)品都不得不更多地選擇較快的跨境陸路運(yùn)輸，因此都會(huì)產(chǎn)生較高的平均運(yùn)輸成本;隨著運(yùn)輸期限的放寬，電子產(chǎn)品提前到達(dá)可獲得的時(shí)間價(jià)值大幅度上升，因此該類(lèi)產(chǎn)品依舊選擇平均運(yùn)輸成本較高的跨境陸路運(yùn)輸以獲得快速運(yùn)達(dá)所產(chǎn)生時(shí)間價(jià)值;對(duì)于價(jià)值相對(duì)較低、對(duì)時(shí)間不敏感的工業(yè)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，提前運(yùn)達(dá)所能產(chǎn)生的時(shí)間價(jià)值相比于高額的跨境陸路運(yùn)輸成本幾乎可以忽略不計(jì)，因此該類(lèi)產(chǎn)品在運(yùn)輸期限放寬時(shí)跨境陸路運(yùn)輸占比大幅降低，更多地選擇水路運(yùn)輸以有效降低運(yùn)輸成本。

5 結(jié)束語(yǔ)

構(gòu)建安全、高效的互聯(lián)互通的跨境物流網(wǎng)絡(luò)是內(nèi)陸地區(qū)參與“一帶一路”建設(shè)的重要手段。本文從無(wú)水港具有的延伸功能和樞紐功能入手，采用分段成本函數(shù)刻畫(huà)運(yùn)輸?shù)囊?guī)模效益，根據(jù)貨流量的不同，采用不同的成本線段計(jì)算其運(yùn)輸成本，并在跨境運(yùn)輸中增加運(yùn)輸期限的限制，考慮貨物提前運(yùn)達(dá)所產(chǎn)生的時(shí)間價(jià)值，綜合分析網(wǎng)絡(luò)中的成本和時(shí)間因素對(duì)運(yùn)輸模式的影響，更加真實(shí)地反映跨境物流網(wǎng)絡(luò)的真實(shí)情況。采用遺傳算法求解建立的非線性整數(shù)規(guī)劃模型，以價(jià)值高、對(duì)時(shí)間敏感的電子產(chǎn)品的跨境出口為例得到最優(yōu)的貨流配置方案。通過(guò)進(jìn)一步分析不同運(yùn)輸期限對(duì)有不同時(shí)間敏感性的貨物的運(yùn)輸模式和時(shí)間價(jià)值的影響，為貨主針對(duì)不同貨物選擇合適的運(yùn)輸模式提供決策指導(dǎo)，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

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（編輯 賈裙平）