基于陆海国际运输网络的中欧班列启运港布局优化

闵晓雪

摘 要：针对中欧班列开行城市无序竞争问题和“一带一路”陆海联动发展趋势的实际情况，本文依托陆海国际运输网络，考虑成本、班列补贴、服务水平等因素，建立双层多目标规划模型，从实际角度以定量的方法对中欧班列启运港进行布局优化，为我国中欧班列启运港规划建设提供新的思路与方法。上层以最小化运营成本、最小化的补贴影响和最大化服务水平为优化目标，下层建立用户平衡分配模型，利用遗传算法求解规划模型，探究所构建的陆海国际运输网络下的中欧班列启运港布局方案。

关键词：中欧班列启运港;布局优化;陆海国际运输网络;双层多目标规划

中图分类号：U169.6             文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）07-0095-02

中欧班列启运港是内陆城市开行班列的启运地，是中欧班列运输的关键节点，通过对中欧班列启运港进行布局优化研究，可优化现有中欧班列运行网络，优化中欧班列组织效率，减少重复建设，停止无序竞争，避免运力浪费，提高经济效益，缓解货源非良性竞争现象，同时也使得开行的中欧班列能得到更大程度地利用资源，进一步提升中欧班列运输竞争力。

关于中欧班列方面的研究，国外学者较少，主要集中在国内方面，较多的体现在中欧班列发展对策的定性研究，如李佳峰[1]和李廷祯[2]等和中欧班列货源整合、开行方案等问题的定量研究，如蔡瑞东[3]和马蓉[4]等，陆梦秋[5]等有关陆海运输格局研究也主要体现在陆海运输空间竞合格局分析上，未进行布局优化， “一带一路”是一个海陆互补的运输系统，不能孤立地进行研究。

因此，本文在进行中欧班列启运港布局优化时，依托陆海国际运输网络，将海运因素引入对中欧班列启运港优化布局中，同时考虑各地政府补贴，使模型更加贴合实际的同时，站在决策者的角度削弱政府补贴对开行城市经济的影响。

1  陆海国际运输网络构建

根据本文的研究对象，陆海国际运输网络起讫点为除香港、澳门、台湾以及海南省之外的30个省级行政区，和中国对欧洲各国出口额排名前10的国家对应的形心。我国铁路集装站办理站现共有1606个，铁路集装箱运输货票显示出的发运中欧班列的铁路集装站办理站共有137个，设置密集且不尽合理，因此需构建选址指标体系，如表1所示，采用熵值法进行计算。以期从我国30个省份中初步筛选出该省的中欧班列启运港备选集，以作后续研究，筛选结果如图1所示。

港口节点按照港口分布和集装箱吞吐量，选取青岛港、上海港、厦门港、深圳港作为国内沿海港口节点。鹿特丹港、安特卫普港、汉堡港作为欧洲港口节点。运用Mapinfo绘制陆海国际运输网络图，如图2所示。

2 模型构建与求解算法

2.1  模型构建

在建立选址模型之前，先做以下假设：

（1）所有节点之间形成的网络是全联通网络;

（2）一个需求点的货物只能供给一个启运港，一个启运港可以服务多个需求点;

（3）启运港建设成本固定;

（4）只存在单一箱型（20TEU）;

（5）已知需求点的数量及出口需求;

上层模型站在政府的角度，以最小化运营成本、最小化班列补贴影响和最大化服务水平为决策目标建立多目标优化模型，其中，运营成本包括启运港建设成本、与运量相关的运营成本以及与运量相关的班列补贴成本三项;班列补贴影响考虑开行班列启运港运输量、单位补贴成本及其所在城市GDP;服务水平与启运港辐射范围内需求点的需求量有关。

Zi为0-1决策变量，1表示备选启运港i被选中，否则为0。Ci是启运港年均建设成本（元），Cb是与运量相关的运营成本（元/TEU），Ck是与运量相关的班列补贴成本（元/TEU），Gi是启运港i所在城市GDP（元），di是需求点经启运港i发运走中欧班列的运输量（TEU）。

2.2  求解算法

引入多目标遗传算法，NSGA-II算法。NSGA-II算法是一種基于Pareto最优解，建立在基本遗传算法基础之上的多目标遗传算法，本文应用算法求解上层模型，将求解下层模型的F-W算法嵌套在算法中求解整个模型。

3  实例分析

通过调研和查阅统计年鉴，运用原单位法、二次移动平均法和增长率法计算和预测2020年起讫点交通量。通过拟合铁路集装箱运输货票数据得到国内铁路包干运费计价一3.08元，计价二1111.8元，境外宽轨段运价率0.69美元/TEU·km，欧盟段运价率0.96美元/TEU·km。国内公路运费7.5元/TEU·km，国外公路运费12元/TEU·km，水路运费0.71元/TEU·km，班列补贴费用3000美元/TEU，建设启运港的成本拟定为500万元，设计使用年限为15年，利用等额本息法按期均分为47.36万元/年，启运港单位运营成本50元/TEU，BPR函数的影响参数α，β分别为0.15和4。设置遗传算法种群规模为20，迭代次数为200，交叉率为0.7，变异率为0.1，使用matlab软件，经200次迭代后得到9个pareto最优解如表2所示。

4 结论

本文构建了陆海国际运输网络，建立了双层多目标规划模型，从实际角度以定量的方法对中欧班列启运港进行布局优化，运用NSGAⅡ算法和F-W算法对模型进行求解，建立评价指标体系筛选全国开行中欧班的办理站作为启运港潜在位置，充分考虑海运竞争和班列补贴因素进行实例分析，验证模型合理性的同时对中欧班列启运港布局进行优化，为中欧班列决策者提供参考。

参考文献：

[1]李佳峰.“一带一路”战略下中欧班列优化对策研究[J].  铁道运输与经济，2016，38（05）：41-45.

[2]李廷祯.中欧班列运输市场中的问题及对策——基于运输需求视角[J].中国市场，2020（07）：136+138.

[3]蔡瑞东. 中欧班列开行模式及中心枢纽布局优化研究[D].武汉理工大学，2018.

[4]马蓉. 基于多通道的中欧集装箱运输方案选择研究[D].北京交通大学，2019.

[5]陆梦秋，陈娱，陆玉麒，李恩康.“一带一路”倡议下欧亚大陆陆海运输的空间均衡分析[J].地理学报，2018，73（08）：1526-1539.

基金项目：国家自然科学基金资助（71774018）;中国博士后科学基金资助（2015M580128）;港口协同发展与绿色增长资助（IRT17R13）;辽宁省自然科学基金资助（2015020074）;辽宁省高等教育内涵发展专项资金（协同创新中心）资助（20110116102）