基于陸海國際運輸網(wǎng)絡(luò)的中歐班列啟運港布局優(yōu)化

閔曉雪

摘 要：針對中歐班列開行城市無序競爭問題和“一帶一路”陸海聯(lián)動發(fā)展趨勢的實際情況，本文依托陸海國際運輸網(wǎng)絡(luò)，考慮成本、班列補貼、服務(wù)水平等因素，建立雙層多目標規(guī)劃模型，從實際角度以定量的方法對中歐班列啟運港進行布局優(yōu)化，為我國中歐班列啟運港規(guī)劃建設(shè)提供新的思路與方法。上層以最小化運營成本、最小化的補貼影響和最大化服務(wù)水平為優(yōu)化目標，下層建立用戶平衡分配模型，利用遺傳算法求解規(guī)劃模型，探究所構(gòu)建的陸海國際運輸網(wǎng)絡(luò)下的中歐班列啟運港布局方案。

關(guān)鍵詞：中歐班列啟運港;布局優(yōu)化;陸海國際運輸網(wǎng)絡(luò);雙層多目標規(guī)劃

中圖分類號：U169.6 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）07-0095-02

中歐班列啟運港是內(nèi)陸城市開行班列的啟運地，是中歐班列運輸?shù)年P(guān)鍵節(jié)點，通過對中歐班列啟運港進行布局優(yōu)化研究，可優(yōu)化現(xiàn)有中歐班列運行網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化中歐班列組織效率，減少重復(fù)建設(shè)，停止無序競爭，避免運力浪費，提高經(jīng)濟效益，緩解貨源非良性競爭現(xiàn)象，同時也使得開行的中歐班列能得到更大程度地利用資源，進一步提升中歐班列運輸競爭力。

關(guān)于中歐班列方面的研究，國外學(xué)者較少，主要集中在國內(nèi)方面，較多的體現(xiàn)在中歐班列發(fā)展對策的定性研究，如李佳峰[1]和李廷禎[2]等和中歐班列貨源整合、開行方案等問題的定量研究，如蔡瑞東[3]和馬蓉[4]等，陸夢秋[5]等有關(guān)陸海運輸格局研究也主要體現(xiàn)在陸海運輸空間競合格局分析上，未進行布局優(yōu)化， “一帶一路”是一個海陸互補的運輸系統(tǒng)，不能孤立地進行研究。

因此，本文在進行中歐班列啟運港布局優(yōu)化時，依托陸海國際運輸網(wǎng)絡(luò)，將海運因素引入對中歐班列啟運港優(yōu)化布局中，同時考慮各地政府補貼，使模型更加貼合實際的同時，站在決策者的角度削弱政府補貼對開行城市經(jīng)濟的影響。

1 ?陸海國際運輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

根據(jù)本文的研究對象，陸海國際運輸網(wǎng)絡(luò)起訖點為除香港、澳門、臺灣以及海南省之外的30個省級行政區(qū)，和中國對歐洲各國出口額排名前10的國家對應(yīng)的形心。我國鐵路集裝站辦理站現(xiàn)共有1606個，鐵路集裝箱運輸貨票顯示出的發(fā)運中歐班列的鐵路集裝站辦理站共有137個，設(shè)置密集且不盡合理，因此需構(gòu)建選址指標體系，如表1所示，采用熵值法進行計算。以期從我國30個省份中初步篩選出該省的中歐班列啟運港備選集，以作后續(xù)研究，篩選結(jié)果如圖1所示。

港口節(jié)點按照港口分布和集裝箱吞吐量，選取青島港、上海港、廈門港、深圳港作為國內(nèi)沿海港口節(jié)點。鹿特丹港、安特衛(wèi)普港、漢堡港作為歐洲港口節(jié)點。運用Mapinfo繪制陸海國際運輸網(wǎng)絡(luò)圖，如圖2所示。

2 模型構(gòu)建與求解算法

2.1 ?模型構(gòu)建

在建立選址模型之前，先做以下假設(shè)：

（1）所有節(jié)點之間形成的網(wǎng)絡(luò)是全聯(lián)通網(wǎng)絡(luò);

（2）一個需求點的貨物只能供給一個啟運港，一個啟運港可以服務(wù)多個需求點;

（3）啟運港建設(shè)成本固定;

（4）只存在單一箱型（20TEU）;

（5）已知需求點的數(shù)量及出口需求;

上層模型站在政府的角度，以最小化運營成本、最小化班列補貼影響和最大化服務(wù)水平為決策目標建立多目標優(yōu)化模型，其中，運營成本包括啟運港建設(shè)成本、與運量相關(guān)的運營成本以及與運量相關(guān)的班列補貼成本三項;班列補貼影響考慮開行班列啟運港運輸量、單位補貼成本及其所在城市GDP;服務(wù)水平與啟運港輻射范圍內(nèi)需求點的需求量有關(guān)。

Zi為0-1決策變量，1表示備選啟運港i被選中，否則為0。Ci是啟運港年均建設(shè)成本（元），Cb是與運量相關(guān)的運營成本（元/TEU），Ck是與運量相關(guān)的班列補貼成本（元/TEU），Gi是啟運港i所在城市GDP（元），di是需求點經(jīng)啟運港i發(fā)運走中歐班列的運輸量（TEU）。

2.2 ?求解算法

引入多目標遺傳算法，NSGA-II算法。NSGA-II算法是一種基于Pareto最優(yōu)解，建立在基本遺傳算法基礎(chǔ)之上的多目標遺傳算法，本文應(yīng)用算法求解上層模型，將求解下層模型的F-W算法嵌套在算法中求解整個模型。

3 ?實例分析

通過調(diào)研和查閱統(tǒng)計年鑒，運用原單位法、二次移動平均法和增長率法計算和預(yù)測2020年起訖點交通量。通過擬合鐵路集裝箱運輸貨票數(shù)據(jù)得到國內(nèi)鐵路包干運費計價一3.08元，計價二1111.8元，境外寬軌段運價率0.69美元/TEU·km，歐盟段運價率0.96美元/TEU·km。國內(nèi)公路運費7.5元/TEU·km，國外公路運費12元/TEU·km，水路運費0.71元/TEU·km，班列補貼費用3000美元/TEU，建設(shè)啟運港的成本擬定為500萬元，設(shè)計使用年限為15年，利用等額本息法按期均分為47.36萬元/年，啟運港單位運營成本50元/TEU，BPR函數(shù)的影響參數(shù)α，β分別為0.15和4。設(shè)置遺傳算法種群規(guī)模為20，迭代次數(shù)為200，交叉率為0.7，變異率為0.1，使用matlab軟件，經(jīng)200次迭代后得到9個pareto最優(yōu)解如表2所示。

4 結(jié)論

本文構(gòu)建了陸海國際運輸網(wǎng)絡(luò)，建立了雙層多目標規(guī)劃模型，從實際角度以定量的方法對中歐班列啟運港進行布局優(yōu)化，運用NSGAⅡ算法和F-W算法對模型進行求解，建立評價指標體系篩選全國開行中歐班的辦理站作為啟運港潛在位置，充分考慮海運競爭和班列補貼因素進行實例分析，驗證模型合理性的同時對中歐班列啟運港布局進行優(yōu)化，為中歐班列決策者提供參考。

參考文獻：

[1]李佳峰.“一帶一路”戰(zhàn)略下中歐班列優(yōu)化對策研究[J]. ?鐵道運輸與經(jīng)濟，2016，38（05）：41-45.

[2]李廷禎.中歐班列運輸市場中的問題及對策——基于運輸需求視角[J].中國市場，2020（07）：136+138.

[3]蔡瑞東. 中歐班列開行模式及中心樞紐布局優(yōu)化研究[D].武漢理工大學(xué)，2018.

[4]馬蓉. 基于多通道的中歐集裝箱運輸方案選擇研究[D].北京交通大學(xué)，2019.

[5]陸夢秋，陳娛，陸玉麒，李恩康.“一帶一路”倡議下歐亞大陸陸海運輸?shù)目臻g均衡分析[J].地理學(xué)報，2018，73（08）：1526-1539.

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助（71774018）;中國博士后科學(xué)基金資助（2015M580128）;港口協(xié)同發(fā)展與綠色增長資助（IRT17R13）;遼寧省自然科學(xué)基金資助（2015020074）;遼寧省高等教育內(nèi)涵發(fā)展專項資金（協(xié)同創(chuàng)新中心）資助（20110116102）