湘江集装箱运输营运组织方案研究

杨 峰，刘方舟

(1.湖南省交通运输厅规划办公室，湖南长沙 410001;2.长沙理工大学，湖南长沙 410075)

0 引言

湘江航运对湖南综合交通运输发展而言其作用是不可或缺的。它不仅能帮助内地与沿海的更好沟通、有效带动沿江经济，而且对湖南经济与国际市场衔接，推动国际贸易合作等方面都有着其它运输方式所不能替代的意义。湘江集装箱运输有着巨大的发展潜力，但目前湘江集装箱船营运仍存在船型杂、技术状况差、船龄老化、船舶结构不合理等问题，与运输需求相比存在不小的差距。所有这些，都让湘江航运发展面临着新的挑战，并且对湘江船舶运输组织做出了更高的要求。为了使丰富的岸线资源得以充分利用并形成带状经济，构成沿江产业与水运发展相互促进的局面，有必要为湘江船舶运输组织寻求技术可行、经济合理、节能高效的方案。

1 航线配船的方法

论证中航线配船采用的是整数线性规划方法。整数规划是规划论中较新的一个分支，主要用于研究控制变量只能取整数的相关规划。关于航线配船的问题上，船舶的艘数作为控制变量，只有在取整数值时才有意义。

本文中航线配船拟采用分枝定界法进行求解。戴金(R.J.Dakin)和 Land Doig等人在1960年最先提出的本方法，此法被广泛用于求解整数规划问题，在求解纯整数规划问题与求解混合整数规划问题方面均可使用。该方法的主要思路是:先求出相应的线性规划最优解，看其是否为证书，若此不符合整数条件，则将原问题分枝为若干个子问题，继续求解，直到求出最优整数解。分枝定界法的分枝原则是利用整数规划的相邻整数点之间无可行域的特点，按相邻整数为边缘进行分枝。分枝定界法的算法依据的是整数规划的最优值不优于与之相对应的线性规划的最优值的原则。

2 航线配船采用的衡准指标及数学模型

对于航线配船时的衡准标准，本文采用平均年费用AAC指标。多航线、多船型的航线配船问题均可用本模型解决。

数学模型为:

式中:i为不同规格集装箱船型的数目;j为航线数;Xij为i种载箱量的集装箱船型在j航线上的艘数;aij为市场对第i种载箱量的集装箱船型在j航线上的最小艘数要求，aij≥0;Xi为i种船型在各航线的总数;AACij为i种载箱量的集装箱船型在j航线上的平均年费用;Qij为i种载箱量的集装箱船型在j航线上的年运量;Qj为所有船型的船舶在j航线的年运量，j=1，2，3，…，n;Q 为所有航线上年总运量;Q0为实际需求量;Qj0为各航线上的实际年需求量。

3 计算运量的确定

以湘江集装箱运输市场目前情况和发展前景为出发点，在历年运量统计的基础上，经预测可知:2005年湘江水路集装箱运量约11万TEU，2010年约21万TEU;根据湖南省水运“十二五”规划，湘江集装箱运量占全省内河集装箱运量约75%，因此预测2020年集装箱总运量将为约90万TEU。

3.1 2010年计算运量的确定

从2010年21万TEU的预测年运量中扣除2005年的运量后，长沙—城陵矶—上海航线2010年按新增运量10万TEU进行配船。所配船舶均为新造船。

3.2 2020年计算运量的确定

2010年后岳阳松阳湖集装箱码头将建成投入使用。据运量预测和分析，湘江国际集装箱运输在上海洋山中转运量约占总运量的50%，另外50%则是要上海外高桥中转的运量。因此岳阳松阳湖—洋山航运线按新增44万TEU配船。

长沙—城陵矶—上海航线在2020年的运量为46万TEU，考虑到现有船舶在2020年即将报废，因此该航线按新增运量20万TEU进行配船，2010年新增船舶继续营运。所配船舶均为新造船。

4 各营运组织方案优化

湘江集装箱船舶营运组织方式的设定应主要考虑以下几方面:结合湘江集装箱运输实际、具有可操作性，湘江航道水位季节性变化大，优化船型，便于组织和管理。综合考虑以上因素，为满足未来湘江国际集装箱运输的需求，我们设定了干支直达型、干支靠港型、分航段运输型、江海直达运输型这四种主要的营运组织方式作为方案对比分析。

4.1 干支直达型营运组织方案

干支直达型营运组织方案的航线配船属于单航线配船，配船模型中航线变量j取为1。经编程上机计算，干支直达型集装箱船代表船型主要参数见表1，干支直达型营运组织方案的航线配船结果见表2。

表1 干支直达型营运组织方案中干支直达型集装箱代表船型主要参数表

表2 干支直达型营运组织方案的航线配船结果

从计算结果可见:

1)干支直达型营运组织方案中180 TEU级干支直达型集装箱船是主力船型。

2)在大力发展180 TEU级干支直达型集装箱船的同时，为完成航线新增年运量，还需要160 TEU级、120 TEU级、80 TEU级等干支直达型集装箱船加以辅助。

经编程上机计算后，其他方案计算结果如下。

4.2 干支靠港型营运组织方案

干支靠港型营运组织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从长沙—城陵矶转运集装箱的任务。这一部分转运的集装箱运量是由于枯水期航道水深条件限制使得干支船型减载运营而产生的。从计算结果可见:干支靠港型营运组织方案的主力船舶是120 TEU级干支靠港型集装箱船以及40 TEU级支流集装箱船型。同时需要80 TEU级干支靠港型集装箱船和20 TEU级支流集装箱船型加以辅助。其2010年和2020年的必要运费率分别为0.518 9元/TEU·km和0.516 4元/TEU·km。

4.3 分航段运输型营运组织方案

从配船结果来看，该营运组织方式船队的主力船舶是180 TEU级长江干流集装箱船型以及40 TEU级支流集装箱船型。同时需要其他箱位级干流型集装箱船和支流集装箱船型加以辅助。其2010年和2020年的必要运费率分别为0.678 5元/TEU·km和0.690 5元/TEU·km。

4.4 江海直达运输型营运组织方案

江海直达型营运组织方案的航线配船在配船数学模型中属于单航线配船，配船模型中航线变量j取为1。

从表3来看，80 TEU级江海直达集装箱船型为该营运组织方式主要采用，也有其他箱位级江海直达集装箱船型作为辅助。其2010年和2020年的必要运费率分别为0.804 9元/TEU·km和0.812 1元/TEU·km。

4.5 四种营运组织方案配船结果对比分析

以长沙为起讫港，四种营运组织方案在各新增运量下的经济指标见表3。

表3 四种营运组织方案航线配船结果

从表3可见:

1)在各航线新增年运量下，干支直达型营运组织方案的经济性最好，干支靠港型营运组织方案较好;江海直达营运组织方案和分航段运输型营运组织方案的经济性较差。

2)江海直达营运组织方案中，由于江海直达船型按海船规范进行设计，与同箱位级内河船型相比型深偏大，自重增加，经济性能变差。就长沙—洋山航线，由于海上运距仅为总运距的8%，在现行规范设计下，以长沙为起始港采用江海直达型船舶显然竞争力不强。

3)分航段运输型营运组织方案由于在岳阳港城陵矶港区船队的中转成本大，因此其经济性能明显差于干支直达型和干支挂靠型两种方式。在现行计算平台下，不推荐该种营运组织方案。

4)为配合湘江内河集装箱新型港口建设、满足枯水期集装箱在岳阳港城陵矶港区转运的需要，干支靠港型营运组织方案可作为干支直达营运组织方案的补充。

5 结论

1)湘江国际集装箱运输现阶段以干支直达型营运组织方案为主，同时采用干支靠港型营运组织方案进行补充。现阶段不推荐江海直达型和分航段运输型营运组织方案。

2)现松阳湖港区已建成，可在岳阳松阳湖—洋山发展江海直达运输。该营运组织方案具有好的经济效益。

［1］张仁颐.船舶工程经济学［M］.上海:上海交通大学出版社，2001.