江海聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化
——以寧波舟山港為例

陳 旭，張向陽(yáng)，孫之翼，陸麗麗

（寧波大學(xué) 海運(yùn)學(xué)院，浙江 寧波 315211）

0 引言

江海聯(lián)運(yùn)作為一種特殊的多式聯(lián)運(yùn)模式，將海洋運(yùn)輸和內(nèi)河運(yùn)輸進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。內(nèi)河航運(yùn)為海運(yùn)提供廣闊的腹地和充足的貨源，海運(yùn)為內(nèi)河航運(yùn)對(duì)接國(guó)際市場(chǎng)提供運(yùn)輸通道，延伸和拓展內(nèi)河航運(yùn)。江海聯(lián)運(yùn)的大力發(fā)展對(duì)于加強(qiáng)內(nèi)河與海洋之間的溝通與聯(lián)系，促進(jìn)兩個(gè)物流運(yùn)輸系統(tǒng)的整合和協(xié)作，以及進(jìn)一步加強(qiáng)沿海地區(qū)與沿江地區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系有著重要意義。因此，有必要對(duì)江海聯(lián)運(yùn)進(jìn)行深入研究。

江海聯(lián)運(yùn)最初僅指江海直達(dá)這一類(lèi)型，朱麗麗以武鋼集團(tuán)鐵礦石運(yùn)輸模式為例，建議加大采用江海直達(dá)運(yùn)輸模式的數(shù)量。而后，廣義的江海聯(lián)運(yùn)又包含了江海中轉(zhuǎn)這一類(lèi)型，這也是目前最主流的江海聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸方式。岳馳對(duì)舟山-武漢散貨運(yùn)輸進(jìn)行研究，將江海直達(dá)與江海中轉(zhuǎn)進(jìn)行對(duì)比，得出江海直達(dá)具有節(jié)省時(shí)間、綠色環(huán)保和部分貨種經(jīng)濟(jì)性明顯等優(yōu)勢(shì)；Charles則建立了基于噸位因素的江海直達(dá)和江海中轉(zhuǎn)成本模型，以確定羅納-索恩走廊不同港口間這兩種江海聯(lián)運(yùn)模式的競(jìng)爭(zhēng)力。肖月利用經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)其他港口至舟山金塘港的江海直達(dá)和江海中轉(zhuǎn)進(jìn)行計(jì)算與分析，比較兩種運(yùn)輸類(lèi)型的優(yōu)劣，但為了簡(jiǎn)化計(jì)算，僅將必要運(yùn)費(fèi)率作為金塘港江海聯(lián)運(yùn)發(fā)展考慮的唯一指標(biāo)。隨著江海聯(lián)運(yùn)的進(jìn)一步發(fā)展，又出現(xiàn)了江海直駁這一新技術(shù)概念。江海直駁介于江海中轉(zhuǎn)與江海直達(dá)之間，利用江海駁船實(shí)現(xiàn)江海之間的直達(dá)運(yùn)輸，一般采用載駁子母船和頂推分節(jié)駁組。Konings，等構(gòu)建了基于運(yùn)輸效率和可用運(yùn)輸量的模型，以確定江海直駁系統(tǒng)中最有效的運(yùn)輸服務(wù)。王盛洋認(rèn)為江海直駁較江海中轉(zhuǎn)而言，降低了貨物的二次裝卸和堆存情況，能夠降低貨物的運(yùn)輸成本，提出應(yīng)大力發(fā)展江海直駁的建議?？傮w而言，現(xiàn)有文獻(xiàn)至多針對(duì)一種或兩種不同的運(yùn)輸類(lèi)型進(jìn)行研究，未將江海直達(dá)、江海中轉(zhuǎn)和江海直駁綜合考慮進(jìn)行決策。

在對(duì)江海聯(lián)運(yùn)基本類(lèi)型和效用選擇研究與分析的基礎(chǔ)上，更多的學(xué)者轉(zhuǎn)向了江海聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的研究，其中絕大多數(shù)研究采取成本最優(yōu)策略進(jìn)行建模。溫旭麗，等結(jié)合龍?zhí)陡圬浳镞\(yùn)輸實(shí)際，考慮網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、成本、時(shí)間及運(yùn)力限制因素，以最低成本為目標(biāo)建立模型。游甜以舟山江海聯(lián)運(yùn)為基礎(chǔ)，引入虛擬港口的概念，考慮船型、港口、需求和航道因素建立最低運(yùn)輸成本下的優(yōu)化模型。張懿慧以珠江水系為研究對(duì)象，從貨運(yùn)需求、港口費(fèi)用、船隊(duì)運(yùn)力供給等方面做出了定性的敏感性分析；謝昳辰，等從浙江江海河聯(lián)運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益入手，結(jié)合載貨量、公路短駁距離、貨物價(jià)值等因素構(gòu)建了運(yùn)輸成本模型。但江海聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)高度耦合，且具有復(fù)雜特性和不確定性，通過(guò)單一成本模型進(jìn)行研究并不全面，于是多目標(biāo)建模成為新的研究方向。例如，張文瀛提出了一種在不確定性理論框架下的內(nèi)河軸輻式多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)雙目標(biāo)優(yōu)化決策模型，即總成本最小化和承諾交貨時(shí)間最小化。

綜上所述，當(dāng)前的江海聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型對(duì)于不同運(yùn)輸類(lèi)型成本的考慮仍不夠全面，且優(yōu)化目標(biāo)較為單一，難以客觀評(píng)價(jià)某地能否發(fā)展江海聯(lián)運(yùn)。因此，本文針對(duì)當(dāng)前研究存在的不足，首先細(xì)化不同的運(yùn)輸成本構(gòu)成并構(gòu)建不同的成本模型，其次從微觀層面和宏觀層面分別構(gòu)建江海聯(lián)運(yùn)運(yùn)作模式的優(yōu)化模型和江海聯(lián)運(yùn)航線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化解析模型，最后以寧波舟山港為例進(jìn)行模擬仿真，最終得到寧波舟山港江海聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化表。

1 江海聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型

1.1 建模內(nèi)容

模型主要包含三個(gè)方面：

（1）江海聯(lián)運(yùn)的運(yùn)輸成本構(gòu)成。建立江海直達(dá)、江海直駁和江海中轉(zhuǎn)三種江海聯(lián)運(yùn)模式的成本模型。江海聯(lián)運(yùn)成本由港口的裝卸搬運(yùn)成本、經(jīng)營(yíng)管理成本和船貨在港成本三部分構(gòu)成，針對(duì)不同的江海聯(lián)運(yùn)模式細(xì)化其成本構(gòu)成。

（2）評(píng)價(jià)并選擇某特定港口江海聯(lián)運(yùn)的運(yùn)輸路線。從某地區(qū)貨主的角度，對(duì)某特定港口提供的江海聯(lián)運(yùn)服務(wù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并與該港口競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果作比較，確定該特定港口能否提供給此貨主江海聯(lián)運(yùn)服務(wù)。由于不同地區(qū)貨主的江海聯(lián)運(yùn)需求不同，評(píng)價(jià)目標(biāo)的權(quán)重也不同，提供服務(wù)的港口也不同，所以一次只針對(duì)一個(gè)地區(qū)的貨主進(jìn)行評(píng)價(jià)，不能把所有地區(qū)的貨主看成一個(gè)整體。

（3）優(yōu)化某港口江海聯(lián)運(yùn)的網(wǎng)絡(luò)。把某港口涉及的所有可行的江海聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸路線放在一起，形成其江海聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)。港口江海聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)是由一條條具體的江海聯(lián)運(yùn)線路構(gòu)成的，每一條線路都連接著啟運(yùn)地港口、目的地港口以及中轉(zhuǎn)港口。對(duì)每一個(gè)連接啟運(yùn)港和目的港的運(yùn)輸需求分析所有可行線路，得到哪些是某特定港口可被選中的線路，集成到其江海聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中。

1.2 模型約束

為了更好地在模型中實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)以及滿足求解要求，對(duì)建模前的約束條件進(jìn)行說(shuō)明如下：

（1）船舶、航道、貨物之間的匹配約束。匹配約束屬于技術(shù)約束，貨物、航道和船舶相互制約。貨主托運(yùn)的貨物類(lèi)型不同，導(dǎo)致選擇的船型不同、船舶的載重利用率也不同，同時(shí)航道的水深特點(diǎn)、橋梁凈高限制也約束著船舶類(lèi)型及其載重利用率。長(zhǎng)江主航道除了航道深度限制船舶類(lèi)型和載重利用率外，航道水位波動(dòng)情況也對(duì)船舶有要求。

（2）轉(zhuǎn)運(yùn)、直達(dá)和直駁對(duì)江海聯(lián)運(yùn)的模式約束。模式限制了江海聯(lián)運(yùn)的成本達(dá)到最優(yōu)，可用的江海聯(lián)運(yùn)模式越少，則越難以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的江海聯(lián)運(yùn)成本。實(shí)際上，港口在提供江海聯(lián)運(yùn)服務(wù)時(shí)，不局限于只提供一種模式的江海聯(lián)運(yùn)，以三種模式為基礎(chǔ)，可以設(shè)計(jì)出基于三種模式的具體模式，由此導(dǎo)致其具體成本、時(shí)間、安全和穩(wěn)定性均不同。

（3）貨運(yùn)需求和供給形成的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)約束。不同的市場(chǎng)環(huán)境，貨運(yùn)需求和供給具有不同的分布特征，如貨物類(lèi)型、供應(yīng)地點(diǎn)和需求地點(diǎn)的特征不同，同時(shí)也產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)輸供給，運(yùn)輸產(chǎn)品受到特定市場(chǎng)的約束，制約了能否選擇經(jīng)過(guò)某港完成江海聯(lián)運(yùn)。

1.3 模型構(gòu)建

本文共構(gòu)建三個(gè)模型，一是建立不同江海聯(lián)運(yùn)模式的成本模型，二是計(jì)算和比較各競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的費(fèi)用、時(shí)間、安全和穩(wěn)定的綜合效用選擇模型，三是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型。

1.3.1 成本模型

（1）江海聯(lián)運(yùn)成本基本結(jié)構(gòu)

式（1）表示某類(lèi)貨物M在既定OD（Original-Destination）下的總成本（元/km），其中各參數(shù)如下：

，：江段、海段航運(yùn)變動(dòng)成本（元）；

，：江段、海段航運(yùn)投資的資金成本（元）；

，：江段、海段航運(yùn)投資的資金機(jī)會(huì)成本的規(guī)范性系數(shù)；

，：江段、海段航運(yùn)船舶載重能力（）；

，：江段、海段航運(yùn)船舶載重能力的噸利用率（）；

，：江段、海段航運(yùn)的距離(km)；

：在中轉(zhuǎn)港口的換船成本(元/km)，江海直達(dá)和江海直駁下為0。

式（1）為江海聯(lián)運(yùn)總成本的基本表達(dá)，由江段航運(yùn)總成本、海段航運(yùn)成本以及中轉(zhuǎn)港口轉(zhuǎn)運(yùn)成本三部分構(gòu)成，前兩部分則各自由相應(yīng)的變動(dòng)成本和資金成本構(gòu)成。為簡(jiǎn)化分析，這里假設(shè)=P=P，以下就此進(jìn)一步展開(kāi)分析。

（2）建模過(guò)程。噸船載重能力利用率取決于所載貨物類(lèi)型以及所在航道的吃水限制，因此假設(shè)航道條件下船舶載重能最大利用其吃水限制是合理的。對(duì)于貨物類(lèi)型，港口裝卸作業(yè)效率也能設(shè)定一個(gè)范圍。因此，考慮江段、海段運(yùn)輸距離在內(nèi)的航運(yùn)距離、船舶載重噸利用率以及港口裝卸作業(yè)效率能共同確定每種聯(lián)運(yùn)方式最具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的航運(yùn)距離范圍。

構(gòu)成總成本/噸公里(元/t·km)的分子表示總成本，由航行成本(元)、運(yùn)營(yíng)成本C(元)以及港口作業(yè)成本(元)構(gòu)成。相應(yīng)地，江段、海段每日航運(yùn)變動(dòng)成本C(元/d)、(元/d)可以分別由江段、海段每日航行變動(dòng)成本C(元/d)、(元/d),江段、海段每日運(yùn)營(yíng)成本(元/d)、(元/d)，江段、海段每日港口作業(yè)成本(元/d)、(元/d)構(gòu)成。航行成本和港口作業(yè)成本容易理解，而經(jīng)營(yíng)成本較復(fù)雜，它包括了過(guò)閘、壓艙和可能的航行中的運(yùn)營(yíng)活動(dòng)，可以簡(jiǎn)化為包括船舶加油及不可期的等待泊位、推駁、駁船成本等。

①港口作業(yè)成本

其中，,U分別表示江段、海段裝卸效率（/d），簡(jiǎn)化后：

②運(yùn)營(yíng)成本

其中，T,T分別表示江段、海段運(yùn)營(yíng)時(shí)間（d），簡(jiǎn)化后：

③船舶航行成本

其中，,v分別表示江段、海段航行速度（km/d），簡(jiǎn)化后：

④江海直達(dá)成本

⑤江海直駁成本

這里增加一個(gè)推船轉(zhuǎn)換時(shí)間變量，增加了推船轉(zhuǎn)換成本：

其中，表示更換推船的變動(dòng)成本（元/d），表示變換推輪機(jī)會(huì)成本的規(guī)范性系數(shù)，表示變換推船的資金成本（元/d），表示推駁系統(tǒng)的載重能力（t）。簡(jiǎn)化公式（9），可得：

⑥江海中轉(zhuǎn)成本

式（1）中的表示如下：

其中，表示中轉(zhuǎn)港口的變動(dòng)成本（元/d），表示中轉(zhuǎn)港口的資金成本（元/d），表示中轉(zhuǎn)港口機(jī)會(huì)成本的規(guī)范性系數(shù)；表示中轉(zhuǎn)港口的作業(yè)效率（/d）；()表示江段與海段間貨物轉(zhuǎn)換數(shù)量（t）；表示中轉(zhuǎn)港貨物轉(zhuǎn)換系數(shù)。根據(jù)式（1），單位噸公里總成本可以表示如下：

1.3.2 效用選擇模型

（2）約束條件

（3）變量含義

同理：

1.3.3 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型

（1）模型目標(biāo)

其中()表示連接啟運(yùn)港和目的港的江海聯(lián)運(yùn)路線，并只經(jīng)過(guò)港口或經(jīng)過(guò)港口和另一港口的江海聯(lián)運(yùn)路線的集合。是港口集合。

（2）約束條件

約束條件表示經(jīng)過(guò)港口的江海聯(lián)運(yùn)綜合運(yùn)輸效用最大值要大于等于不經(jīng)過(guò)港口的情況。

1.4 成本模型仿真

在江海聯(lián)運(yùn)成本模型的基礎(chǔ)上，模擬江海聯(lián)運(yùn)應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)條件和運(yùn)作方案，解析江海聯(lián)運(yùn)基礎(chǔ)仿真模型框架，對(duì)仿真流程、模塊、參數(shù)、應(yīng)用等方面進(jìn)行分析。江海聯(lián)運(yùn)基礎(chǔ)仿真流程圖如圖1所示。

圖1 江海聯(lián)運(yùn)基礎(chǔ)仿真流程圖

仿真流程開(kāi)始于采購(gòu)銷(xiāo)售訂單或運(yùn)輸需求，以獲得相關(guān)輸入數(shù)據(jù)。獲得訂單數(shù)據(jù)以匹配基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)里的數(shù)據(jù)，獲得關(guān)于貨物類(lèi)型、航道特點(diǎn)以及船舶船型的相關(guān)數(shù)據(jù)以配對(duì)江海聯(lián)運(yùn)模式庫(kù)里的模式，從而獲得不同模式下相關(guān)成本的數(shù)據(jù)，由優(yōu)化模型計(jì)算各聯(lián)運(yùn)模式下的總成本，然后結(jié)合運(yùn)輸可靠性、貨運(yùn)安全性評(píng)估經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)給出各方案的可行性，如果方案不可行，要返回重新匹配模式，若可行則選擇實(shí)施最優(yōu)方案，將實(shí)施方案的結(jié)果反饋給基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)方案結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)進(jìn)一步修正。

根據(jù)仿真流程圖的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有三個(gè)基本仿真模塊：配對(duì)模塊、優(yōu)化模塊和反饋模塊。

（2）優(yōu)化模塊：在匹配模塊完成以后，所輸出的江海聯(lián)運(yùn)模式集合中的每一種模式也是相關(guān)成本的要素集合，根據(jù)前面的優(yōu)化模型算法，可以給出各種模式下的成本結(jié)果，這個(gè)優(yōu)化過(guò)程也是一個(gè)約束求解的過(guò)程，滿足匹配關(guān)系，即滿足技術(shù)要求和市場(chǎng)要求下的各具體模式或方案的成本，稱之為成本優(yōu)化。這里以江海轉(zhuǎn)運(yùn)成本C、江海直達(dá)成本和江海直駁成本來(lái)代表各輸出成本。接著，對(duì)每個(gè)可選的成本方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，即對(duì)江海聯(lián)運(yùn)的可靠性、安全性兩方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以采用專(zhuān)家系統(tǒng)等方式完成，重點(diǎn)是成本、可靠性和安全性的綜合評(píng)價(jià)，找到帕累托前沿或帕累托最優(yōu)方案。

（3）反饋模塊：一個(gè)好的仿真系統(tǒng)是對(duì)現(xiàn)實(shí)的不斷重現(xiàn)過(guò)程，仿真結(jié)果與現(xiàn)實(shí)的差異程度反映了仿真系統(tǒng)的優(yōu)劣，系統(tǒng)應(yīng)該有一個(gè)自適應(yīng)的過(guò)程，在實(shí)現(xiàn)仿真的過(guò)程中不斷調(diào)整，它所依賴的就是系統(tǒng)的反饋。此外，即使方案可行的情況下，也要把實(shí)施情況與期望情況進(jìn)行對(duì)比，把存在的問(wèn)題反饋回去。系統(tǒng)運(yùn)行是一個(gè)閉環(huán)過(guò)程，系統(tǒng)也是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，除了內(nèi)部調(diào)整參數(shù)、模型之外，還要根據(jù)外部動(dòng)態(tài)環(huán)境及時(shí)調(diào)整參數(shù)，如新的江海直達(dá)船的出現(xiàn)，很可能改寫(xiě)匹配模塊和優(yōu)化模塊。

（4）參數(shù)選擇。江海聯(lián)運(yùn)參數(shù)涉及到運(yùn)輸需求、供給、技術(shù)、運(yùn)營(yíng)、成本、風(fēng)險(xiǎn)等多個(gè)類(lèi)型，每一類(lèi)型還需要細(xì)分，且不同聯(lián)運(yùn)模式的參數(shù)不盡相同。因此基礎(chǔ)型仿真模型只做粗略介紹。另外，成本的相關(guān)數(shù)據(jù)有起訖點(diǎn)的裝卸貨作業(yè)成本，采用包干費(fèi)更能體現(xiàn)實(shí)際成本的大小，模型雖然簡(jiǎn)化處理了相關(guān)成本，但實(shí)際仿真中應(yīng)真實(shí)再現(xiàn)各類(lèi)成本，如停泊等待成本、裝卸不了的倉(cāng)儲(chǔ)成本、資金成本等。當(dāng)然，根據(jù)是否中轉(zhuǎn)則涉及中轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成本。江段和海段航行成本可以用單位變動(dòng)成本和固定投資的資金時(shí)間成本來(lái)核算。成本計(jì)算的原則是既要清晰又要適當(dāng)簡(jiǎn)化，反映一般規(guī)律。

（5）方案建議。其主要涉及方案的綜合評(píng)價(jià)問(wèn)題，參與者的偏好往往會(huì)影響方案的評(píng)價(jià)與選擇。因此，相互矛盾的目標(biāo)之間在一個(gè)帕累托前沿的邊界點(diǎn)就是所有備選方案，建議多采用不同的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行綜合判斷。

（6）決策支持。雖然仿真技術(shù)比解析技術(shù)更能全面地反映系統(tǒng)的事實(shí)狀態(tài)和變化趨勢(shì)，但仍不能窮盡所有可能的情況，因此仿真并不能完全保證其建議是準(zhǔn)確的，它只能作為一個(gè)輔助支持決策系統(tǒng)。

（7）敏感性分析。如前所述，仿真系統(tǒng)不能脫離參與者的調(diào)整，脫離不了系統(tǒng)外在環(huán)境，作為一個(gè)開(kāi)放性系統(tǒng)，系統(tǒng)的魯棒性更能反映其性能。因此，針對(duì)不同參數(shù)的變動(dòng)觀察系統(tǒng)的結(jié)果變化范圍是必須的。此外，進(jìn)行敏感性分析時(shí)還應(yīng)注意多參數(shù)聯(lián)動(dòng)，不能假定參數(shù)之間是相互獨(dú)立的。

1.5 效用模型決策

成本構(gòu)建模型用于計(jì)算各江海直達(dá)、江海中轉(zhuǎn)和江海直駁的費(fèi)用，將某方案的參數(shù)帶入到模型中可得到其費(fèi)用；效用選擇模型是計(jì)算和比較目標(biāo)函數(shù)中所有方案的費(fèi)用、時(shí)間、安全和穩(wěn)定效用值，選擇最大效用值，并選擇該效用值對(duì)應(yīng)的方案。其中每個(gè)方案的效用值由該方案評(píng)價(jià)目標(biāo)的權(quán)重系數(shù)和取得的目標(biāo)值線性關(guān)系計(jì)算得到；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型的目標(biāo)是列出所有可行的某特定港口的江海聯(lián)運(yùn)路線。這些可行的江海聯(lián)運(yùn)路線是此港口與其它競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比較具有優(yōu)勢(shì)或者綜合運(yùn)輸效用最大的運(yùn)輸路線。包括以下步驟：

（1）評(píng)估獲得運(yùn)費(fèi)、時(shí)間、安全和穩(wěn)定參數(shù)值，形成目標(biāo)值決策矩陣。為了得到最大效用，把啟運(yùn)港到目的港的所有可行的運(yùn)輸路線和運(yùn)輸方式枚舉出來(lái)，分別計(jì)算每條線路和運(yùn)輸方式的參數(shù)值，把一條線路及運(yùn)輸方式稱為一個(gè)方案，分別計(jì)算各方案的效用，然后在所有方案中選擇具有最大效用值的方案。所有可行的線路都需不經(jīng)過(guò)兩次以上的中轉(zhuǎn)或直駁。因此，用枚舉法就可將除兩港以外的所有剩余港口都看作可以中轉(zhuǎn)或直駁的港口，總共有||2個(gè)港口可選，若中間只停留一次，則最多有2個(gè)方案，若有兩次中間停留，則最多有( )1個(gè)方案，因此，總共最多需要比較的方案數(shù)有1個(gè)，而其中某特定港口最多參與的方案為2個(gè)，因此模型就是在最多不超過(guò)2個(gè)方案中的最大效用值與最多不超過(guò)1個(gè)方案中選擇最大效用值的方案，從整個(gè)算法來(lái)看，枚舉法是很快能得到解的。

參數(shù)值如費(fèi)用和時(shí)間用成本模型計(jì)算得到，有些參數(shù)值如安全性和穩(wěn)定性，需要專(zhuān)家估計(jì)得到，用得到的四個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)值構(gòu)建決策矩陣。

表1 專(zhuān)家權(quán)重評(píng)分表

比較大的專(zhuān)家打

（4）計(jì)算各方案的目標(biāo)值或效用值。決策矩陣向量化后，以矩陣每一行與其相應(yīng)的權(quán)系數(shù)構(gòu)成的權(quán)向量做點(diǎn)積，計(jì)算得到的加權(quán)平均值就是該方案的效用值。

（5）方案的選擇。根據(jù)所得到的效用值向量，取效用值最大的為最佳方案，也可取前幾個(gè)排在最前的方案作為最佳備選方案與之做比較。若某特定港口江海聯(lián)運(yùn)效用值最大，則其為最佳備選方案。

2 模型應(yīng)用實(shí)例

寧波舟山港處于“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”和“21世紀(jì)海上絲綢之路”的交匯點(diǎn)，是連接我國(guó)南北沿海交通與中西部地區(qū)的重要交通樞紐，發(fā)展江海聯(lián)運(yùn)具有巨大潛力。以下將以寧波舟山港為例，對(duì)模型進(jìn)行應(yīng)用。

2.1 參數(shù)引入

（1）運(yùn)輸成本參數(shù)。對(duì)于某類(lèi)貨物，輸入以下參數(shù)變量：

①船舶載重能力，；船舶載重能力噸船利用率，(=P=P)；江段、海段距離，；

②江段、海段航速，；江段、海段每日航行成本,C；

③江段、海段港口裝卸速度U,U；江段、海段每日港口裝卸成本,C；

④江段、海段運(yùn)營(yíng)天數(shù),t；江段、海段每日經(jīng)營(yíng)成本,C；

⑤江段、海段每日投資成本,K；江段、海段投資機(jī)會(huì)成本規(guī)范化系數(shù)E,E；

⑥江海直駁船裝載量；駁船換船天數(shù)；駁船換船每日成本；直駁系統(tǒng)轉(zhuǎn)換資金投入成本；直駁轉(zhuǎn)換投資機(jī)會(huì)成本規(guī)范化系數(shù)；

⑦以前五組參數(shù)可以用于計(jì)算江海直達(dá)每噸公里總成本。

前六組參數(shù)可以用于計(jì)算江海直駁每噸公里總成本；除第六組外，其余參數(shù)可以用于計(jì)算江海中轉(zhuǎn)時(shí)每噸公里總成本。

江海中轉(zhuǎn)貨物轉(zhuǎn)換數(shù)量()；中轉(zhuǎn)港貨物轉(zhuǎn)換系數(shù)；中轉(zhuǎn)港口作業(yè)效率；中轉(zhuǎn)港口每日變動(dòng)成本；中轉(zhuǎn)港口資金每日成本；中轉(zhuǎn)港口機(jī)會(huì)成本的規(guī)范性系數(shù)。

模型參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 江海聯(lián)運(yùn)模型參數(shù)表

通過(guò)表2參數(shù)可以比較某類(lèi)貨物在三種江海聯(lián)運(yùn)方式下的噸公里成本。

（2）綜合效用的參數(shù)變量。四個(gè)目標(biāo)權(quán)重參數(shù)變量()分別表示費(fèi)用權(quán)、時(shí)間權(quán)、安全權(quán)和穩(wěn)定權(quán)參數(shù)變量，參數(shù)值由專(zhuān)家打分給出。

（3）江海聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的港口參數(shù)。港口網(wǎng)絡(luò)由江港和海港構(gòu)成，所形成的OD距離見(jiàn)表3。另外，沿海港口、沿江港口之間的距離見(jiàn)表4和表5。

表3 海港-江港距離表 單位：海里

表4 海港間距離表 單位：海里

表5 江港間距離表 單位：海里

2.2 計(jì)算過(guò)程

假設(shè)一批雜貨從廈門(mén)港運(yùn)到武漢港，采用方案1，在寧波舟山港一程船中轉(zhuǎn)后用江海直達(dá)船到達(dá)武漢，輸入?yún)?shù)后得到江海聯(lián)運(yùn)費(fèi)大約為0.45元/t·km，運(yùn)輸時(shí)間為32h，安全和穩(wěn)定值分別為3和2。此外，還設(shè)計(jì)了3種江海聯(lián)運(yùn)方案，見(jiàn)表6。

表6 廈門(mén)到武漢航線方案

每個(gè)方案都用模型1得到江海聯(lián)運(yùn)費(fèi)用和時(shí)間，并根據(jù)主觀估計(jì)得到安全和穩(wěn)定值，然后用所有方案得到的目標(biāo)值構(gòu)建決策矩陣，見(jiàn)表7。

表7 廈門(mén)到武漢目標(biāo)值矩陣

請(qǐng)當(dāng)?shù)貙?zhuān)家對(duì)不同方案的目標(biāo)給定權(quán)重值，此案例中各專(zhuān)家給各個(gè)方案的目標(biāo)值權(quán)重是一樣的，即用一個(gè)權(quán)重最后評(píng)價(jià)各方案的效用，得到的權(quán)重分?jǐn)?shù)和權(quán)重值見(jiàn)表8，將表7進(jìn)行規(guī)范化后計(jì)算各方案效用值，結(jié)果見(jiàn)表9。

表8 廈門(mén)到武漢目標(biāo)權(quán)重

表9 廈門(mén)到武漢各方案的效用值

根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇效用值最大的第一個(gè)方案。仿真運(yùn)行模型1 000次，計(jì)算結(jié)果為：廈門(mén)經(jīng)寧波舟山港中轉(zhuǎn)再直達(dá)武漢。

2.3 優(yōu)化結(jié)果

將港口網(wǎng)絡(luò)中的每一條線路，仿照廈門(mén)至武漢的計(jì)算過(guò)程進(jìn)行反復(fù)迭代，得出每條線路的優(yōu)化結(jié)果，并找到所有寧波舟山港能被選中完成江海聯(lián)運(yùn)服務(wù)的啟運(yùn)港和目的港，形成聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)，見(jiàn)表10。表中行和列表示啟運(yùn)地或目的地，文字表示可行路線。網(wǎng)絡(luò)由三部分構(gòu)成：

表10 寧波舟山港江海聯(lián)運(yùn)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)表

（1）所有寧波舟山港為起運(yùn)地或到達(dá)地時(shí)，江海聯(lián)運(yùn)都經(jīng)過(guò)寧波舟山港。另一端點(diǎn)為寧波舟山港與蕪湖間任一港口時(shí)直達(dá)，為銅陵與沙市間任一港口時(shí)經(jīng)南京中轉(zhuǎn)，為枝城與重慶間任一港口時(shí)由武漢中轉(zhuǎn)。

（2）從福州、廈門(mén)兩港到池州與漢口間任一港口時(shí)經(jīng)寧波舟山港中轉(zhuǎn)，到宜昌與重慶間任一港口時(shí)經(jīng)寧波舟山港和武漢兩次中轉(zhuǎn)。反向線路也成立。

（3）溫州、汕頭、黃埔、湛江、?？?、八所、北海和防城港到馬鞍山與漢口間任一港口時(shí)均經(jīng)過(guò)寧波舟山港，到宜昌與重慶間任一港口時(shí)先經(jīng)寧波舟山港后經(jīng)武漢中轉(zhuǎn)。反向線路也成立。

3 結(jié)語(yǔ)

本文綜合考慮航道、港口、船舶等江海聯(lián)運(yùn)的關(guān)鍵要素，圍繞江海直達(dá)、江海中轉(zhuǎn)和江海直駁的不同成本構(gòu)成分別建立模型，并進(jìn)一步構(gòu)建出效用選擇模型和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，而后解析模型框架，對(duì)仿真流程、模塊、參數(shù)、應(yīng)用等方面予以分析，最后以寧波舟山港為例進(jìn)行模型應(yīng)用，獲得了經(jīng)過(guò)寧波舟山港的所有可行的江海聯(lián)運(yùn)線路。所構(gòu)建的模型能為各港口發(fā)展江海聯(lián)運(yùn)業(yè)務(wù)提供有力支持，不但可用于輔助決策，判斷港口能否滿足特定的江海聯(lián)運(yùn)需求；而且可提供動(dòng)態(tài)支持，獲得港口可能的江海聯(lián)運(yùn)市場(chǎng)范圍。

本文對(duì)三種江海聯(lián)運(yùn)模式的成本以及方案效用的選擇進(jìn)行了較為全面的研究，但關(guān)于江海聯(lián)運(yùn)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問(wèn)題，未來(lái)還可綜合考慮聯(lián)運(yùn)貨物品類(lèi)、碳排放等不確定因素，進(jìn)行進(jìn)一步探究。