基于轴辐网络模型的中欧集装箱航线优化

国际经济发展刺激跨洋集装箱运输需求不断增长,航运企业在航线中配置几个枢纽港,枢纽港通过较小的船舶转运到相连集货港,集装箱运输网络呈现轴辐网络形态.该研究选择中国和西北欧36个集装箱港口作为研究对象,建立集装箱海运轴辐网络模型,假设航运网络为纯轴辐网络形态,研究非容量限制下单配置枢纽中位问题,通过计算网络运输总成本,优化航线网络中枢纽港个数和位置,优化航运网络结构.该研究建立了非对称成比例模型,对欧盟的港口集装箱统计数据进行分解,得到不同方向航线港口间的运输矩阵.模拟结果表明,轴辐网络相对传统直线网络可节省53％～95％运输成本;枢纽港个数设置为6个,网络运输总成本达到最小,但东西向和双向航线中,最优枢纽港个数随着折扣系数的不同有差别;香港、高雄和上海是中国区域最优枢纽港;在北欧,最优枢纽港包括泽布吕赫港,汉堡港和勒阿弗尔港.     

考虑船舶油耗的集装箱班轮航线配船方案

班轮航线配船主要是解决多船型在多条航线上的合理配置问题,目的在于充分利用船队资源.首先,分析航行速度对船舶油耗产生的影响,然后,根据班轮多港口挂靠和集装箱转运的特点,建立以周计划内船队运营总成本最小为目标的混合整数规划模型.算例中通过对航行速度的灵敏性分析,呈现了船舶油耗和船队运营总成本之间的二律背反规律.随着船舶加速,虽然船队运营总成本递减,但是集装箱的转运成本和港口靠泊作业成本却呈现增加的趋势.其次,运用了轴辐式网络的特点,能够从46个港口中选择一半数量的中转港进行集中转运操作,具有规模经济优势.     

考虑环保多车型干线运输的低碳轴辐式网络优化

针对轴辐式网络中运输车辆的排放污染问题,提出在干线运输中组合使用排放量不同的多种车型的低碳运作策略,研究其对轴辐式网络设计的影响.基于轴辐式网络基本模型,构建考虑时间成本、干线运输车辆排放成本的多车型轴辐式网络设计的混合整数规划模型.通过算例揭示该模型的特征,发现轴辐式网络的干线运输中考虑多车型策略,会影响到轴辐式网络的枢纽选择及辐点分配;通过分析模型参数的敏感性、环保多车型策略,以及经济成本与排放的均衡,研究干线运输周转量变化与枢纽点的选择及环保多车型策略的关系,总结轴辐式网络枢纽点选择变化的特点及环保多车型策略对网络适应性的影响,形成考虑环保多车型策略的低碳轴辐式网络设计方法.     

轴辐式集装箱海运网络演化过程的回声模型仿真

从复杂适应系统角度研究集装箱海运网络,分析集装箱海运网络的轴辐结构。在此基础上,针对集装箱海运网络的演化过程建立回声模型,并利用Swarm平台进行仿真,结果再现了轴辐式集装箱海运网络的形成过程。对比分析枢纽港和喂给港两种不同类型港口演化过程中产能的变化,并借用复杂网络中度和介数两个指标诠释港口主体各类粘着方式,以及政策因素对网络演化过程的影响。     

跨区域与区域内海上集装箱运输的干-支线网络优化

为优化集装箱运输方案,提出干-支线的运输网络形式.基于综合成本最小原则,构建干-支线集装箱运输网络优化模型,寻找两个区域间优化的干-支线航线组合方案.优化的航线方案包括干线挂靠港及挂靠次序、支线数量和每条支线的运行方案.基于环渤海港口群和美国西海岸两个港口间的集装箱出发地-目的地(O-D)矩阵对模型进行测试,利用遗传算法对模型进行求解,得到该区间干-支线集装箱运输网络的具体形式.     

考虑网络韧性的三级轴辐式物流网络模型及算法研究

为了实现城市物流运作的集约化，并尽可能降低因突发事件导致的物流供需中断，以物流节点定位和通道布局为落脚点，研究了三级轴辐式物流网络的多目标规划。考虑轴辐式网络的结构约束、多级节点间的连通关系限制，以多级轴辐点选址、轴辐点间的连通关系及强度为决策变量，以网络建设成本最小和网络韧性度最大为目标函数，构建三级轴辐式物流网络模型。结合模型的特点设计了具有双层结构的遗传算法，其中外层为三段编码结构的小生境Pareto遗传算法，用于求解多目标规划，内层为0-1编码的遗传算法，用于求解网络韧性度。以某区域14个节点城市作为案例，验证模型及算法的有效性，并将优化结果与两类传统的单目标物流网络进行了比较。研究结果表明：双层遗传算法能够有效求解三级轴辐式物流网络规划模型；选取案例计算得到的Pareto最优解参与比较分析，优化结果与传统三级轴辐式物流网络相比，网络韧性度提高了6倍，但网络建设成本也随之增加；与单纯以韧性度最大化为优化目标的物流网络相比，网络建设成本降低了7倍，网络韧性度也随之降低。可见提出的双目标三级轴辐式物流网络模型实现了网络建设成本和网络韧性度间的均衡，对于追求具备一定抗毁性能的轴辐式物流网络规划人员，具有参考和应用价值。     

基于模糊综合评价法的北极挂靠港建模选择研究

随着全球气温变暖,北极冰层不断融化,北极东北航线全面通航的可能性日益增加.随着北极东北航线集装箱货运量的不断增加,越来越多的船公司会选择航行北极东北航线,而北极东北航线的挂靠港选择将成为船公司必须要考虑的问题.以上海港途经北极东北航线到达鹿特丹港为研究对象,先运用模糊评价法缩小港口选择范围,对北极东北航线的沿线港口做定性分析.然后在此基础之上做定量分析,以船公司利润最大为目标,建立北极东北航线的最优挂靠港选择整数规划数学模型.最后采用Lingo进行求解,得出船公司北极东北航线的最优挂靠港方案.结果表明,采用此种定性和定量相结合的方法可以更好地解决船公司选择最优挂靠港问题,同时对北极航线港口投资建设具有重要意义.     

北冰洋航线对航运公司航线择港决策的影响

随着北冰洋的冰层不断融化,北冰洋航线全面通航的可能性日益增加,以海洋运输为中心的新一轮竞争拉开帷幕.北冰洋航线的开通将使亚欧间的海运航线大幅缩短,可以节约营运成本,降低航行风险,并能增加新的货种.北冰洋航线的出现使得整体的航运公司的班轮航线发生改变,新航线的出现为航运公司提供了更多的选择.本文首先针对北冰洋航线之一的东北航线进行了各种运输成本的分析,并考虑东北航线的季节及运输量带来的成本差异,以运输成本和在港装卸成本之和最小为目标,建立了航运公司航线的最优挂靠港选择模型.最后采用MATLAB进行求解,得出了航运公司在不同季节和不同装载量时的不同的挂靠港及不同航线的结果.     

考虑不确定货流及其影响的轴辐式网络随机规划模型

轴辐式网络通过节点之间的相互协作产生运输规模效应,从而降低物流成本.轴辐式网络节点之间货流的不确定性,使得对节点能力的确定具有风险,并影响节点对网络的贡献的分析.首先,考虑货流不确定性的特点,运用随机规划方法确定辐节点的吞吐能力,为了确定轴辐式网络的结构和枢纽节点的吞吐能力,在辐节点吞吐能力的基础上建立轴辐式网络设计的混合整数随机规划模型.然后,从节点流量规模、节点资源利用率、支线与干线对流平衡等角度对节点划分等级,建立多属性效用函数评估节点对网络贡献,并提出节点贡献率评价指标.最后,基于节点贡献率,分析了网络运营中存在的问题,探讨了网络调整策略,并通过算例验证了调整策略对提高网络资源利用率的有效性.     

轴辐式网络快递货运问题的混合遗传算法求解

目前具有区域集散地群的轴辐式网络快速货运是快递运输的主要形式.此类网络的物流优化问题是快递公司获得最佳效益所面临的关键问题.本文分析了轴辐式网络快递货运的特点,提出了单一轴点轴辐式网络快递货运问题的混合遗传算法求解办法.该算法采用混合编码方式,并将货运站车辆调度算法嵌入到遗传算法中形成混合遗传算法.实验结果表明,本文算法给出的轴辐式网络快递货运集散地群划分方案和货运站车辆调度方案合理可行,能达到节省运营成本的目的,从而使企业获得较好的经济效益.     

集装箱环绕航线均衡运行原理及作业量函数模型

针对集装箱环绕航线的箱量配置及效益评估问题直接影响航线的均衡运行和困扰提高航线经营管理质量问题，根据集装箱环绕航线的基本特征，通过对集装箱环绕航线理想模型的设定和分析，提出了集装箱环绕航线均衡运行原理，建立了船舶在各端港均衡作业量的数学模型．应用和解决了理想环绕航线集装箱总需备量和各挂靠港集装箱配置量的计算问题及航线的效益评估．填补了集装箱航线均衡运行理论的空白，为集装箱航线运行规律的深入研究奠定了理论基础，对指导集装箱航线资产的合理配置和提高航线的经营管理质量具有重要的现实意义．     

考虑规模效应的一带一路海运枢纽网络比较研究

为优化海上丝绸之路的海运枢纽网络,推行"一带一路(BR)"的倡议,在传统轴辐式海运网络的基础上分别建立线型、环型枢纽网络结构,并引入规模效应折扣,用遗传算法求解不同海运网络的枢纽选址问题.最后,根据结果对3种不同的网络结构即轴辐式网络和线型、环型枢纽网络的适用性和总成本进行比较分析.结果表明:在"一带一路"倡议提出的背景下,改变单分配轴辐式网络结构,构造线型、环型枢纽网络,能够充分发挥政策引导的规模效应,从而降低总运输成本.进一步证明"一带一路"倡议对于沿线地区发展海运贸易具有积极作用.     

基于脆弱性的班轮运输网络设计

为了提高班轮运输网络设计的可靠性,将网络脆弱性引入到轴辐式网络设计中,借助干扰情景及其相应的干扰成本,计算轴辐式网络受潜在干扰的影响,建立整数二次规划模型,以期确定脆弱性最小的轴辅式网络枢纽港选择方案。通过算例证明,当干扰发生时,基于脆弱性的班轮运输网络设计模型能够确定出可行的航线网络,使得网络脆弱性最小,即模型可行。     

低碳情景下的复合轴辐式快递网络规划

以快递网络规划问题为研究对象，分析了中国情境下多层级多服务水平复合轴辐式快递网络的特点，探讨了网络低碳化运营的内涵与情景，在此基础上构建了碳税和碳交易2种情形下的复合轴辐式快递网络规划决策模型，进而基于国内快递标杆企业的网络规划实践的实际数据、采用Lingo软件进行了相应的模型求解，分析了成本最小化目标与低碳化目标之间的关联与影响机理。研究结果表明，追求低碳化和节能减排并不会对传统的追求成本最小化目标的网络结构产生额外影响。     

公铁联运轴辐式网络货运枢纽布局优化模型

为提高综合货运交通枢纽布局的科学性和合理性,基于公铁联运轴辐式网络产生不同的“流量-运费”折扣系数和不同类型枢纽的时间延迟因子,提出考虑能力限制的公铁联运轴辐式网络货运枢纽布局优化模型,运用禁忌搜索算法进行求解.最后将模型和算法应用于京津冀和晋陕构成的煤炭运输网络实例中,进行分析求解.结果表明,该模型和算法在解决公铁联运轴辐式网络货运枢纽布局问题具有较高的可行性和有效性,为枢纽规划部门提供决策参考.     

考虑空箱调运的远洋班轮航线优化

全球集装箱运输市场持续低迷环境下,各大航运公司不得不采取各种手段来控制成本,提高经营效益。为设计更加合理的运输航线以节省班轮公司运营成本,从班轮公司的角度出发,以新的角度来选择航线,考虑空箱调运对于航线成本的影响,建立以每周运营总成本最小化为目标的班轮航线优化模型,设计了有效的启发式算法来解决空箱调运问题;通过在不同地区设置不同数量的二次挂靠港,计算总成本选出最小的航线结构。并通过美西南航线的案例分析表明,当设置一个位于北美的港口作为二次挂靠港时,可以使得班轮公司周运营成本降低2.52%。说明考虑了空箱调运的远洋班轮航线的优化可为班轮公司节省可观的运营成本。     

海上丝绸之路航线网络的连通性建模与仿真研究

为推进海上丝绸之路航线网络的建设与完善,基于复杂网络的相关理论,从局部和全局两个角度对不同攻击模式和应对策略下网络的连通性进行了研究.结果表明,海上丝绸之路航线网络在节点随机攻击下的抗毁性较强,而在选择攻击下,网络的连通性较差;对于提高航线网络连通性,甩港策略的效果要更优于重要港口保护策略.同时,不同测度下,对网络连通性影响较大的港口多为东亚和东南亚地区介数较高的港口,在对网络进行连通性优化时,可根据介数确定各个港口在网络中的重要性.     

北极航线经济圈贸易网络的结构洞分析

北极航线的开通将会对其经过地区的经济贸易产生巨大影响,该文利用结构洞理论的中介中心性指标对北极航线经济圈的贸易网络节点进行静态比较分析. 研究结论：1) 随着中国经济的发展,中国已成为北极航线经济圈贸易网络中最重要的节点之一. 2)中、韩、日、美、加五国与北极航线经济圈国家的贸易联系最为密切,在贸易网络中占有重要地位. 3)北极航线经济圈贸易主要来自于中国、日本、韩国、美国、俄罗斯等国,这些国家是北极航线经济圈贸易的主要参与者.同时,这些国家也是中国在北极航线经济圈主要的贸易伙伴. 4)北极航线的开通,缩短了东亚、欧洲、美洲的距离,将会使北极航线经济圈贸易联系更加紧密.其中,中国、美国、日本、韩国等国由于拥有丰富的结构洞和活跃的贸易联系,优势更大.     

非线性规模经济效应下枢纽选址的遗传算法

在轴辐式网络中枢纽间干线运输成本相对于运量而言具有非线性的规模经济效应,在轴辐式网络单分配模型的基础上,改变传统研究中将规模经济效应处理为折扣系数常量的方法,建立基于可变规模经济效应的非线性模型,应用遗传算法进行求解。通过算例,对基本模型和考虑规模经济效应的非线性模型进行求解,得出枢纽点的选择及非枢纽点的分配方案,进而对两方案进行比较。研究结果得出:非线性规模经济效应对枢纽点选择和分配会产生影响,并能减少成本。此外,遗传算法是基于群体的一种仿生算法,能有效解决大规模的轴辐式网络枢纽选址问题。     

集装箱船全航线Bay位排箱优化模型

针对集装箱配载问题的复杂性,提出了集装箱船在一个航次中挂靠多个港口的混装Bay位的排箱模型.该模型以例箱量最少为目标,忽略集装箱的尺寸及箱内货物类型等因素,仅考虑倒箱对配载的影响.以Bay位某列是否存在倒箱为设计变量,以全航线倒箱数量最少为目标建立优化模型,并利用隐式图启发式搜索技术对各个港口的集装箱进行安排.计算机模拟结果表明,所提出模型能快速产生倒箱数最少的全航线Bay位排箱方案.