集装箱码头口岸集中查验区最优规模确定方法研究

彭 云，杨 斌，王文渊，宋向群

（1.大连理工大学 建设工程学部，辽宁 大连 116023；2.中交水运规划设计院有限公司，北京 100071）

集装箱码头口岸集中查验区最优规模确定方法研究

彭 云1，杨 斌2，王文渊1，宋向群1

（1.大连理工大学 建设工程学部，辽宁 大连 116023；2.中交水运规划设计院有限公司，北京 100071）

为得到集装箱码头集中查验区最优规模，本文建立了集中查验区总建设成本最小为目标的优化模型，并应用 Arena仿真平台对该优化模型进行求解。最后，以算例港区为例，应用本文提出的方法，确定算例港区集中查验区最优规模。

集中查验区；查验规模；口岸；集装箱码头；Arena仿真

引 言

目前，我国口岸查验区的建设中，查验区用地和建设规模的确定多数为依据口岸建设单位的经验取得[1]，而我国各口岸营运的差异性较大，其经验计算不一定能保证结果的科学性和适用性。此外，周跃等[2～3]提出借用JTS165-2013《海港总体设计规范》中计算集装箱港区相关指标的公式来测算查验区内相关规模参数。由于集装箱港区生产作业流程和查验区的运营过程的差异性，运用上述相关公式来计算查验区规模，其计算结果的准确性和可用性有待商榷。

为此，本文从集装箱港口和口岸查验的实际运营情况出发，建立以集中查验区的总建设成本最小的优化模型，并运用系统仿真对所构建的优化模型进行求解，最后通过算例对仿真得到的最优解进行分析和验证。

1 集中查验区模型的建立

1.1 问题描述

当查验集装箱到达集中查验区时，根据其布控属性，可以将其归纳为3类。第一类为查验集装箱仅被出入境检验检疫部门布控查验而海关并未对其布控，这类集装箱只需完成出入境检验检疫的查验步骤即可进出关；第二类为查验集装箱只被海关布控抽中，而未被出入境检验检疫布控查验，这类集装箱只需完成海关的通关查验流程即可进出关；第三类为查验集装箱既被出入境检验检疫布控抽中查验，又被海关布控查验，该类集装箱的查验工作将由海关和检验检疫人员共同完成。当上述第一类、第二类和第三类集装箱到达集中查验区后将分别送至出入境检验检疫查验作业区、海关查验作业区和关检联合查验作业区完成查验过程。

为保证所构建模型的合理性，本文做出如下假设：

1）对于到达集中查验区的集装箱，假设其到达集中查验区进口大门的集装箱时间间隔服从均匀分布。

2）在模型中将45英呎集装箱与40英呎集装箱均换算为 20英呎集装箱处理，其转换系数分别为2.25和2.20。

1.2 集装箱码头口岸集中查验区数学模型

本文将集装箱码头集中查验区建设规模问题转化成建设成本最小的优化问题，为方便建模，引入下述符号：Z为集中查验区的总建设成本；k为各作业区查验平台的总卡位数；g为X光机的布置数量；d为地磅称重处布设数量；c为集中查验区总的查验场地面积；m为集中查验区设置的罚没仓库的总面积；y1为出入境检验检疫查验作业区完成查验的箱量；y2为海关查验作业区完成查验的箱量； y3为关检联合查验作业区完成查验的箱量；Y为集中查验区总查验箱量；为某作业区中的某步骤查验耗时，其中上标i的取值为1、2、3分别代表出入境检验检疫查验作业区、海关查验作业区和关检联合查验作业区，而下标j表示某查验步骤；t1～ t5为查验总耗时的上界；Ki表示各作业区可同时开箱查验的集装箱数量；Ci表示各作业区场地的堆箱量所需场地面积；Mi表示各作业区罚没仓库堆存货物所需的面积；di表示各作业区地磅称重处的布置数量； i,j为变量。

集中查验区的总建设成本为目标函数Z：

满足约束条件：

其中，目标函数（1）要求集中查验区的总建设成本最小；（2）式表示出入境检验检疫查验作业区、海关查验作业区和关检联合查验作业区完成查验的箱量要等于集中查验区所在港区的外贸查验总箱量；（3）～（5）式分别表示不需熏蒸处理的开箱查验集装箱在出入境检验检疫查验作业区、海关查验作业区和关检联合查验作业区的总查验耗时需小于指定值；（6）～（7）式分别表示需熏蒸处理的开箱查验集装箱在出入境检验检疫查验作业区和关检联合查验作业区的总查验耗时需小于指定值；（8）式表示各作业区同时开箱查验的箱量不能超过该作业区查验平台的卡位数；（9）式表示各作业区场地面积需满足查验作业的堆箱数量要求；（10）式表示各作业区罚没仓库面积需满足罚没货物的堆存面积的要求；（11）式表示占用地磅的数量要小于系统地磅设置的总数。

1.3 仿真求解

根据上述构建的集装箱码头口岸集中查验区数学模型，参照集装箱码头集中查验的基本流程，基于Rockwell Arena软件，建立集装箱码头口岸集中查验区仿真模型（Simulation of Concentrate Inspection Area in Container Terminal，简称SCIACT模型），对数学模型进行仿真求解。本文将SCIACT模型的建模分为6个部分，其组成构架如图1所示。

图1 SCIACT模型组成构架

通过 Arena仿真软件基本过程面板中的Resource模块，实现资源数量的初始设定，以满足（8）～（11）式中的边界条件的要求；通过SCIACT模型第一部分中的create模块中对到达集中查验区的查验集装箱的设定来满足（11）式中的边界条件的要求；（3）～（7）式中的边界条件，主要通过SCIACT模型第六部分的逻辑控制模块来实现，其具体建模形式如图2所示。

图2 SCIACT模型整体逻辑控制子模块

2 算例与分析

算例港区位于某天然海湾内，外贸集装箱吞吐量为146万TEU。该港区外贸进口重箱占外贸进口箱量的53 %，海关和出入境检验检疫局对进口重箱的布控查验比例分别为12 %和20 %，对进口空箱布控查验的比例分别为6 %和10 %；外贸出口重箱占外贸出口箱量的59 %，海关和出入境检验检疫局对出口重箱的布控查验比例分别为7 %和1 %，但对出口空箱不进行布控查验；关检联合查验的比例为20 %。以不需熏蒸处理的查验集装箱平均通关查验历时（以进入集中查验区口门开始计时，完成查验后至离开查验区大门为止，下同）为16 h，需熏蒸作业处理的查验集装箱平均通关查验历时为76 h作为本模型的通关查验历时边界条件代入至式（3）～（7），得到算例港区口岸集中查验区的通关数学模型。

通过所构建的SCIACT模型对其进行仿真求解（仿真历时取1年，仿真次数为20次），得到算例港区口岸集中查验区规模的一组可行解：地磅的规划布置数量为2，X光机的规划布置数量为1，出入境检验检疫落地查验场地可同时查验箱量为 8（可同时查验重箱数为7个、空箱数为1个），海关功能区查验平台的卡位数为 8，关检联合查验功能区查验平台卡位数为 4，此时需开箱查验但不必进行熏蒸化验的集装箱在检验检疫作业区、海关作业区和关检联合查验作业区的平均通关查验历时分别为15.45 h、15.18 h和11.78 h，需熏蒸化验的集装箱在检验检疫作业区和关检联合查验作业区的平均通关查验历时为72.68 h和75.63 h，上述结果均满足边界条件的要求。

运用SCIACT模型仿真求解得到算例港区口岸集中查验区的相关建设指标，具体如表1所示。

表1 实例港区集中查验区相关建设指标

3 结 论

本文通过集装箱码头口岸集中查验区的运营特点，构建了以集中查验区的总建设成本最小的优化模型，并运用Arena仿真求解得到查验区的最优建设规模。该方法是当前领域的创新尝试，为确定查验区的规模提供了新的思路。

[1]国家经济贸易委员会,国家计划委员会,财政部.关于开放口岸检查检验配套设施建设标准及经费来源问题的通知(国经贸[1993]520号)[S].北京:国家经济贸易委员会,1993.

[2]周跃.保税港区集中查验区主要监管设施建设方案[J].水运工程,2010,(11):63-65.

[3]肖玉芳.集中查验在集装箱港区的应用研究[D].天津:天津大学,2010.

Study on Determination of Optimal Scale of Concentrated Inspection Area in Container Terminal

Peng Yun1,Yang Bin2,Wang Wenyuan1,Song Xiangqun1
(1.Faculty of Infrastructure Engineering,Dalian University of Technology,Dalian Liaoning 116023,China; 2.CCCC Water Transportation Consultants Co.,Ltd.,Beijing 100071,China)

An optimum model minimizing the cost of centralized inspection area has been established and used based on Arena simulation platform in order to get the optimal scale of the concentrated inspection area in a container terminal.Finally,the above method applied in a port case study to determine the optimal scale of the concentrated inspection area.

concentrated inspection area; inspection scale; port; container terminals; Arena simulation

U651+.5

：A

：1004-9592（2016）06-0012-03

10.16403/j.cnki.ggjs20160603

2016-04-22

国家自然科学基金（51309049）

彭云（1988-），女，博士研究生，主要从事港口规划方面的工作。