基于選址分配的中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究

文思涵

【摘要】針對我國中歐班列的運(yùn)輸現(xiàn)狀，解決直達(dá)班列不同線路惡性競爭、國內(nèi)貨源分散等問題，從選址分配的角度出發(fā)，以中歐班列網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)為研究對象，建立總成本最小模型，采用LINGO11.0對其進(jìn)行優(yōu)化求解。實(shí)例仿真結(jié)果表明：通過該模型及算法得到的全局最優(yōu)解可以有效降低中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的物流運(yùn)作總成本。

【關(guān)鍵詞】運(yùn)輸經(jīng)濟(jì) 中歐班列 集拼集運(yùn) LINGO軟件

一、引言

2017年，中歐班列建設(shè)發(fā)展取得階段性成果，中歐班列開行數(shù)量迅速增長，全年開行3673列，同比增長116%。且服務(wù)范圍迅速擴(kuò)大，運(yùn)行效率不斷提高，但是線路重復(fù)、無序競爭等問題也隨之出現(xiàn)。對于中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化研究，能夠提升中歐班列的運(yùn)行效率，減少重復(fù)建設(shè)，避免運(yùn)力浪費(fèi)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

近年來，國內(nèi)對于中歐班列的發(fā)展研究中，一方面，目前針對中歐班列鐵路貨運(yùn)的的研究主要集中在影響因素探討及發(fā)展對策建議上，很少從量化與模型的角度去探究運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對中歐班列貨運(yùn)成本影響；另一方面，現(xiàn)有中歐班列研究缺乏對于總體布局的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，僅僅從運(yùn)營企業(yè)或地方政府的角度來看，無法全面分析中歐班列未來發(fā)展的思路。

針對上述不足，本文從宏觀調(diào)控的角度對于中歐班列現(xiàn)有開行模式進(jìn)行分析，找出其不足之處，建立基于選址分配的中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，通過科學(xué)方法量化建模，以實(shí)證數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行分析論證，為中歐班列的健康快速發(fā)展提供了一定的理論支持。

二、中歐班列運(yùn)行模式改進(jìn)

中歐班列運(yùn)行線路目前主要是中歐班列點(diǎn)對點(diǎn)運(yùn)行線路，具體表現(xiàn)為：中國主要貨源城市采用集裝箱或者整車運(yùn)輸?shù)奈宥ò嗔校劳袑Ｓ眠\(yùn)輸通道，經(jīng)由鐵路樞紐節(jié)點(diǎn)、口岸與國外城市之間開行的點(diǎn)對點(diǎn)直接配送的物流運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)模式。從班列運(yùn)營的整體布局來看，這種運(yùn)行模式導(dǎo)致了多數(shù)班列運(yùn)行線路長距離重合或相近、貨源分散、運(yùn)行成本高，造成大量資金、資源和運(yùn)力的浪費(fèi)以及地方之間的惡性競爭。

要改善中歐班列點(diǎn)對點(diǎn)運(yùn)行線路的不足，必須按照沿線國家的經(jīng)濟(jì)布局、口岸分布與通道建設(shè)，在不同地區(qū)共享班列運(yùn)輸，滿載后送往口岸通關(guān)，實(shí)現(xiàn)“分組組裝，散貨集結(jié)”，降低運(yùn)營成本，避免運(yùn)力浪費(fèi)，保證運(yùn)輸班列的高頻率常態(tài)化運(yùn)營。如圖1所示。三、基于選址分配的中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建（一）問題描述本文建立的是基于選址分配的中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)模型，優(yōu)化后的中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)一般包括：中國主要貨源城市、中國候選集貨樞紐、口岸、歐洲候選集貨樞紐、歐洲主要終點(diǎn)城市共5個(gè)物流節(jié)點(diǎn)。主要表現(xiàn)為：運(yùn)用集貨樞紐和運(yùn)輸路線，將運(yùn)輸量集中到樞紐節(jié)點(diǎn)之后，向終點(diǎn)城市發(fā)運(yùn)的運(yùn)行模式，為貨物提供轉(zhuǎn)運(yùn)服務(wù)。

（二）問題假設(shè)

構(gòu)建基于選址分配的中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型的基本假設(shè)為：①只考慮單一品種的產(chǎn)品的客戶需求情況，且客戶的需求為單一品種的商品，規(guī)格和價(jià)值相同；②各點(diǎn)之間的運(yùn)輸距離采用交通營運(yùn)里程表示；③中歐集貨樞紐、口岸的貨物運(yùn)輸服務(wù)能力有限，且已知；④假設(shè)客戶需求是確定的，貨運(yùn)量采用周平均數(shù)據(jù)；⑤考慮運(yùn)輸貨物的相關(guān)成本包括運(yùn)輸成本、通關(guān)成本、運(yùn)營成本、同定建設(shè)成本。

（三）變量及符號說明

一各個(gè)中國主要貨源城市編號，中國主要貨源城市總數(shù)為M；一各個(gè)中國候選集貨樞紐編號，中國候選集貨樞紐總數(shù)為I；一各個(gè)口岸編號，口岸總數(shù)為K；一各個(gè)歐洲候選集貨樞紐編號，歐洲候選集貨樞紐總數(shù)為J；一各個(gè)歐洲主要終點(diǎn)城市編號，歐洲主要終點(diǎn)城市總數(shù)為N；X1mi、X2ik、X3kj、X4jn-四段路程中不同節(jié)點(diǎn)城市之間的周貨運(yùn)量；C1mi、C2ik、C3kj、C4jn-四段路程中不同節(jié)點(diǎn)城市之間的單位運(yùn)距單位運(yùn)量的運(yùn)輸成本；D1mi、D2ik、D3kj、D4jn-從四段路程中不同節(jié)點(diǎn)城市之間的運(yùn)輸距離；OXm-主要貨源城市m的周貨運(yùn)總量；HXi-候選集貨樞紐i的周集貨總量；PXk-口岸k的周集貨總量；EXj-候選集貨樞紐j的周集貨總量；FXn-主要終點(diǎn)城市n的周貨運(yùn)總量；HGCi、PGCk、EGCj-候選集貨樞紐i、口岸k、候選集貨樞紐j的固定建設(shè)成本；HYCi、PYCk、EYCj-候選集貨樞紐i、口岸k、候選集貨樞紐j的單位運(yùn)營成本；PTCk-為口岸k的單位通關(guān)成本；HVi、PVk、EVj-候選集貨樞紐i、口岸k、候選集貨樞紐i的周服務(wù)容量。

其相應(yīng)的約束條件如下：

第m個(gè)主要貨源城市運(yùn)輸?shù)降趇個(gè)候選集貨樞紐的周貨運(yùn)量與其運(yùn)輸?shù)街饕K點(diǎn)城市n的周貨運(yùn)量平衡：

Hwi=0.否

1.中國候選集貨樞紐i被選中

（11）

EWj=0.否

1.歐洲候選集貨本世紀(jì)j被選中 （12）

PWk=0.否

1.延邊陸路口岸節(jié)點(diǎn)k被選中使用 （13）

四、算例仿真

中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的基本情況如下：在中國境內(nèi)有14個(gè)主要貨源城市和候選集貨樞紐，3個(gè)口岸，歐洲境內(nèi)有18個(gè)歐洲候選集貨樞紐和歐洲主要終點(diǎn)城市。不同節(jié)點(diǎn)城市之間的距離通過Goole投影可得，文獻(xiàn)[5]列舉了樞紐城市周集貨量和單位運(yùn)輸成本，假定來自中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)具體運(yùn)營數(shù)據(jù)如表1—3所示。

為了驗(yàn)證LINGO.11.0軟件在求解中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題上的有效性、先進(jìn)性和可行性，使用LINGO 11.0在Ms Windows10、Pentium43.06GHz、1.OOGB內(nèi)存的環(huán)境下對上述模型進(jìn)行求解，優(yōu)化后得到的中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的平均最佳綜合總成本為5094美元。該模型選中了成都、西安、營口作為中國集貨樞紐，選中阿拉山口/霍爾果斯、滿洲里、二連浩特作為口岸，選中漢堡、華沙、莫斯科作為歐洲集貨樞紐。計(jì)算得到的各個(gè)變量值如表4所示，從圖2可知中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的全局走向。綜上所述，與現(xiàn)有的中歐班列運(yùn)行現(xiàn)狀相比，優(yōu)化后的中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)保障了運(yùn)輸班列的高頻率常態(tài)化運(yùn)營，最大限度地避免運(yùn)力資源的浪費(fèi)；同時(shí)以渝新歐、鄭歐、蘇滿歐等典型班列為例，在不考慮政府補(bǔ)貼因素的情況下，平均一班列集裝箱的綜合運(yùn)輸總費(fèi)用為8200美元，而中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后的一班列集裝箱平均費(fèi)用為5094美元，降低了37.87%的綜合運(yùn)輸總費(fèi)用，不僅減少了政府補(bǔ)貼的財(cái)政壓力，還盡可能降低了各地惡性競爭的怪圈。但是，在考慮實(shí)際運(yùn)營情況時(shí)，中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型由于受限條件較多，模型設(shè)置了比較嚴(yán)格的理論假設(shè)，這些因素之間是彼此制約的，有待選擇更加完善的模型來進(jìn)行求解。

五、結(jié)語

本文通過構(gòu)建基于選址分配問題模型，對中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)運(yùn)用LINGO.11軟件來對該模型進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算和實(shí)例仿真檢驗(yàn)，驗(yàn)證該模型的有效性，較好地實(shí)現(xiàn)了在最大限度降低中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)綜合總成本的目標(biāo)下對中歐班列運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，為中歐班列的發(fā)展提供了一定的理論支持。

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