本文是一篇物流論文,本文針對海上絲綢之路集裝箱多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行分析,包括港口度值,平均距離和集聚系數(shù),分析結(jié)果表明部分樞紐港在海上絲綢之路航線網(wǎng)絡(luò)中起著至關(guān)重要的作用,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)間的通達(dá)性依賴樞紐港來實(shí)現(xiàn),并且兩個(gè)港口之間貨運(yùn)最多通過一個(gè)港口中轉(zhuǎn)則可相連。
第1章 緒論
1.1研究背景與意義
1.1.1研究背景
2013年9月,中國首次提出建設(shè)“21世紀(jì)海上絲綢之路”的戰(zhàn)略構(gòu)想。在2015年中國發(fā)布的《推動共建絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶和21世紀(jì)海上絲綢之路的遠(yuǎn)景與行動》中明確提出要構(gòu)建全方位、多層次、復(fù)合型的互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)沿線各國可持續(xù)發(fā)展,這意味著對海上絲綢之路物流網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。
集裝箱是一種標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)輸工具,集裝箱多式聯(lián)運(yùn)聯(lián)合至少兩種不同的運(yùn)輸方式,實(shí)現(xiàn)裝箱貨物加速轉(zhuǎn)運(yùn),在國際貨運(yùn)中的重要性日益增加,對暢通國際國內(nèi)雙循環(huán)中也有重大意義。為深入推進(jìn)多式聯(lián)運(yùn)發(fā)展,我國出臺了多項(xiàng)政策,比如2017年交通部等18部委聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步鼓勵開展多式聯(lián)運(yùn)工作的通知》讓多式聯(lián)運(yùn)發(fā)展自此有了頂層設(shè)計(jì),集裝箱多式聯(lián)運(yùn)受到高度重視,其發(fā)展得到了國家層面的大力支持。
盡管受到新冠肺炎疫情的沖擊,“一帶一路”建設(shè)步伐被暫緩,但是未能弱化“一帶一路”,反而更加凸顯其重要性。自“一帶一路”戰(zhàn)略實(shí)施以來,陸路物流通道發(fā)揮的作用越來越大,但其影響力仍低于海運(yùn)通道,絕大多數(shù)國際貿(mào)易活動產(chǎn)生的集裝箱運(yùn)輸仍依賴于海上航運(yùn)通道。海上絲綢之路由“絲綢(貿(mào)易對象)”和“路(運(yùn)輸通道)”構(gòu)成,海運(yùn)是21世紀(jì)海上絲綢之路的主要部分,呈現(xiàn)貨運(yùn)量大、單位成本低的特點(diǎn),能夠滿足國際貿(mào)易對大宗貨運(yùn)的需求。而公路、鐵路運(yùn)輸批量相對較小、機(jī)動性高,是貨物在內(nèi)陸節(jié)點(diǎn)集散運(yùn)輸?shù)闹匾o助工具。海上絲綢之路的建設(shè)勢必將對沿線各個(gè)國家產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響,包括產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整、進(jìn)出口貿(mào)易流量流向變化及物流網(wǎng)絡(luò)演變等各個(gè)方面,將對以海運(yùn)為主的物流系統(tǒng)提出新的需求。
1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1港口腹地集裝箱生成量相關(guān)研究
(1)腹地集裝箱生成量影響因素的研究綜述
集裝箱生成量在現(xiàn)有研究中一般通過多項(xiàng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行換算或則以港口集裝箱吞吐量替代腹地生成量。影響港口腹地集裝箱生成的因素一般包括腹地經(jīng)濟(jì)和港口自身?xiàng)l件這兩個(gè)方面。
關(guān)于集裝箱生成與腹地經(jīng)濟(jì)要素方面,馬瑜等[1]運(yùn)用動態(tài)面板模型的研究結(jié)果表明外貿(mào)集裝箱生成與區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、對外貿(mào)易市場規(guī)模、外商投資吸引力和路徑依賴性呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系,外貿(mào)集裝箱生成與勞動力成本呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。王洪璇,陳佳娟[2]認(rèn)為港口的腹地經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、腹地對外貿(mào)易發(fā)展情況、港口綜合運(yùn)輸發(fā)展水平是集裝箱生成的主要影響因素。鄭文儒等[3]采用線性回歸模型集裝箱吞吐量與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)的相關(guān)性,廈門港和廈門市進(jìn)行實(shí)證分析,結(jié)果表明對集裝箱吞吐量貢獻(xiàn)率最為顯著的是對外貿(mào)易額和地方級財(cái)政收入。Liu等[4]通過分析韓國和中國集裝箱港口吞吐量之間的關(guān)系,并根據(jù)歷年實(shí)證數(shù)據(jù),比較兩國港口業(yè)的差異,分析結(jié)果表明在韓國港口中,地理位置和服務(wù)水平是影響集裝箱吞吐量的最重要的因素,而在中國港口中,腹地經(jīng)濟(jì)水平和政府態(tài)度是最重要因素。湯斯敏等[5]對港口吞吐量影響因素進(jìn)行分析,通過系統(tǒng)聚類法,認(rèn)為對廈門港集裝箱吞吐量的影響最大的因素是港口固定資產(chǎn)投資總額、海鐵聯(lián)運(yùn)量和腹地區(qū)域GDP值。
關(guān)于集裝箱生成與港口自身?xiàng)l件方面,港口的地理位置是外貿(mào)集裝箱運(yùn)輸?shù)南葲Q條件,其影響著港口可以輻射的腹地區(qū)域范圍,此外,港口的沿海交通基礎(chǔ)設(shè)施條件對港口吞吐能力起著重要作用,包括港口的作業(yè)能力和集疏運(yùn)系統(tǒng)效率等。港口自身的條件和資源是發(fā)展港口外貿(mào)集裝箱業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)。港口優(yōu)越的自然條件在一定程度上決定了港口規(guī)模的建設(shè)等級,Goasang等[6]以曼谷港為例,因其已擁有優(yōu)越的地理位置,為有效提升集裝箱吞吐量,從增強(qiáng)港口碼頭基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的角度提出建議。鄭莉等[7]基于狀態(tài)空間模型驗(yàn)證了港口交通基礎(chǔ)設(shè)施水平對于我國港口外貿(mào)貨物吞吐量影響的重要性。
第2章 港口腹地集裝箱生成量研究
2.1集裝箱生成量影響因素分析 總結(jié)國內(nèi)外關(guān)于港口腹地集裝箱生成量影響因素的研究,同時(shí)結(jié)合海上絲綢之路沿線國家貿(mào)易發(fā)展情況,影響腹地集裝箱量的影響因素如下:
(1)外貿(mào)發(fā)展水平
集裝箱作為對外貿(mào)易運(yùn)輸?shù)闹饕d體,港口腹地的對外貿(mào)易水平能夠直接影響經(jīng)由相應(yīng)港口進(jìn)出的集裝箱量。區(qū)域進(jìn)出口總額反映出外貿(mào)產(chǎn)品的規(guī)模,在一定程度上能夠代表對應(yīng)區(qū)域的外貿(mào)水平。區(qū)域經(jīng)濟(jì)外貿(mào)水平越高,集裝箱生成的規(guī)模越大,外貿(mào)發(fā)展速度越快,集裝箱生成量的增長速度也越快。
(2)外貿(mào)商品結(jié)構(gòu)
國際貿(mào)易涉及的貨物種類繁多,不是所有的外貿(mào)商品都通過裝箱運(yùn)輸,比如能源及原材料等大宗散貨由于貨品自身形態(tài)限制或價(jià)值不高,主要采用油輪或散貨船運(yùn)輸,一般不產(chǎn)生集裝箱運(yùn)輸需求,而工業(yè)制成品通常經(jīng)過加工后具有價(jià)值高、重量輕、體積小等特點(diǎn),這類產(chǎn)品一般可采用集裝箱運(yùn)輸。適合裝箱的貨物越多,區(qū)域內(nèi)集裝箱生成量越大。
(3)集裝箱發(fā)展情況
集裝箱運(yùn)輸系統(tǒng)本身的發(fā)展水平在相當(dāng)程度上影響著該地區(qū)的集裝箱生成量,有些貨物既可以采取集裝箱運(yùn)輸亦可以采用其他方式運(yùn)輸,區(qū)域的集裝箱運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)展水平越高,集裝箱運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施越完善,物流服務(wù)網(wǎng)絡(luò)就越成熟,則適箱貨實(shí)際通過裝箱進(jìn)行運(yùn)輸越多,集裝箱生成量也越大。
2.2集裝箱生成量測算模型
目前海關(guān)部門沒有以箱為單位統(tǒng)計(jì)外貿(mào)數(shù)據(jù),僅針對金額、重量、件數(shù)等單位統(tǒng)計(jì)外貿(mào)進(jìn)出口量,也即是根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不能直接得到多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中集裝箱的供需量(OD量)。雖然以港口集裝箱吞吐量替代腹地生成量是集裝箱生成量計(jì)算的常用方式,但這種方式忽視了生成量和吞吐量之間的區(qū)別,生成量反映的是某一地區(qū)或區(qū)域的集裝箱運(yùn)輸需求,而吞吐量是針對港口裝卸量而言。下面將根據(jù)海上絲綢之路沿線不同國家的不同情況分析測算各國的外貿(mào)集裝箱生成量。
2.2.1模型建立
外貿(mào)集裝箱生成量也稱為國際集裝箱生成量,能夠綜合反映一個(gè)國家或地區(qū)的對外貿(mào)易發(fā)展水平。外貿(mào)集裝箱生成量包括出口集裝箱生成量和進(jìn)口集裝箱生成量。其中出口集裝箱生成量表示外貿(mào)出口地適箱貨對集裝箱運(yùn)輸?shù)男枨?,進(jìn)口集裝箱生成量表示外貿(mào)進(jìn)口地適箱貨對集裝箱運(yùn)輸?shù)男枨蟆?/p>
2.2.2模型參數(shù)確定
(1)外貿(mào)適箱貨比例
外貿(mào)適箱貨比例通過計(jì)算在某個(gè)經(jīng)濟(jì)區(qū)域內(nèi)的適箱貨外貿(mào)金額與商品外貿(mào)總金額的比值而得[43]。區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及對外貿(mào)易貨物結(jié)構(gòu)決定了集裝箱貨物在運(yùn)輸市場中占據(jù)的份額,適合裝箱的貨物一般包括貴重商品、件雜貨等普通貨物,不包括大宗的散貨。因此,在研究區(qū)域集裝箱生成量時(shí),與貴重物品、件雜貨相關(guān)的對外貿(mào)易活動是重點(diǎn)關(guān)注對象。
(2)適箱貨重量系數(shù)
適箱貨重量系數(shù)指一定單位的適箱貨金額所能產(chǎn)生的適箱貨噸位數(shù)[43],通過貨物的重量與其價(jià)值量的比值計(jì)算而得。其中的含義是適箱貨重量越大,價(jià)值量越低,其重量系數(shù)越大,比如1千克的黃金和1千克的糧食,糧食的重量系數(shù)比黃金大,相當(dāng)于一萬美元能換取的糧食重量比一萬美元能換取的黃金重量大得多。當(dāng)一個(gè)區(qū)域的外貿(mào)商品結(jié)構(gòu)不斷升級,外貿(mào)進(jìn)出口商品中初級產(chǎn)品減少,工業(yè)制成品增多,產(chǎn)品檔次及價(jià)值提升,適箱貨重量系數(shù)會隨之下降,生成的集裝箱數(shù)量相對較低一些。
第3章 海上絲綢之路集裝箱多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析及配流模型 ............... 35
3.1 海上絲綢之路集裝箱多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析 ................ 35
3.1.1港口度值 .................. 35
3.1.2平均距離 ...................... 38
第4章 海上絲綢之路集裝箱多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)配流模型求解算法 ................... 51
4.1遺傳算法概述 ......................... 51
4.2求解算法設(shè)計(jì) ............................. 52
4.3實(shí)例求解 ................... 56
第5章 總結(jié)與展望 ............................. 69
5.1總結(jié) ....................................... 69
5.2展望 ................................. 70
第4章 海上絲綢之路集裝箱多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)配流模型求解算法
4.1遺傳算法概述
遺傳算法由美國的 J.Holland 教授和他的學(xué)生在上世紀(jì)六七十年代提出,是目前為止應(yīng)用最為廣泛的智能優(yōu)化方法,已應(yīng)用到工業(yè)工程、人工智能、自動控制等各個(gè)領(lǐng)域。生物進(jìn)化過程本質(zhì)上是一個(gè)優(yōu)化過程,遺傳算法通過選擇、交叉和變異操作,模擬了自然界生物繁殖和進(jìn)化的過程,并遵循適者生存的準(zhǔn)則,使得子代染色體具有更高的適應(yīng)度。隨著迭代次數(shù)的增加,遺傳算法能夠使得問題的解不斷趨近并最終得到全局最優(yōu)解。遺傳算法設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)包括種群和種群規(guī)模、編碼方法、適應(yīng)度函數(shù)、遺傳算子和選擇策略。
(1)種群和種群規(guī)模
種群由多條染色體構(gòu)成,每條染色體對應(yīng)問題的解,種群中的個(gè)體數(shù)目稱為種群規(guī)模。種群規(guī)模增大,算法收斂到最優(yōu)解的概率隨之增大;而過大的種群規(guī)模則會使運(yùn)算效率降低。因此設(shè)定合理的種群規(guī)模有助于問題的求解,通常設(shè)定為[100,1000]。
(2)編碼方法
遺傳算法不能直接求解實(shí)際問題,可通過編碼的方式將問題的解轉(zhuǎn)化為染色體進(jìn)行求解。種群中的染色體是由類似基因鏈的符號構(gòu)成,如何簡潔而有效的表示問題的解的性質(zhì)是進(jìn)行染色體編碼的關(guān)鍵工作。
(3)適應(yīng)度函數(shù)
遺傳算法中的適應(yīng)度函數(shù)作為一種評價(jià)函數(shù),可對個(gè)體適應(yīng)環(huán)境的能力進(jìn)行衡量評價(jià)。一般地,適應(yīng)度值與個(gè)體適應(yīng)環(huán)境的能力呈正相關(guān),大多數(shù)情況下規(guī)定適應(yīng)度值為非負(fù)。
第5章 總結(jié)與展望
5.1總結(jié)
本文面向海上絲綢之路沿線12個(gè)國家構(gòu)成的集裝箱多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)配流優(yōu)化進(jìn)行研究,在查閱關(guān)于海上絲綢之路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)和集裝箱多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)配流優(yōu)化研究的基礎(chǔ)上,首先對港口腹地集裝箱生成量問題進(jìn)行研究,再針對海上絲綢之路沿線部分國家構(gòu)成的集裝箱多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析并構(gòu)建配流模型,最后針對海上絲綢之路的集裝箱多式聯(lián)運(yùn)配流模型設(shè)計(jì)多層編碼的遺傳算法求解并對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。本文完成的主要工作及成果具體如下:
1)根據(jù)海上絲綢之路沿線各國進(jìn)出口商品結(jié)構(gòu)特征,運(yùn)用模擬退火改進(jìn)模糊C均值聚類分析方法對國家進(jìn)行分析,確定各類國家的集裝箱測算模型參數(shù)值,計(jì)算得到各國進(jìn)出口集裝箱生成量,并將國家的進(jìn)出口集裝箱量通過港口腹地劃分到各個(gè)腹地城市求得各城市的集裝箱供需量。
2)針對海上絲綢之路集裝箱多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行分析,包括港口度值,平均距離和集聚系數(shù),分析結(jié)果表明部分樞紐港在海上絲綢之路航線網(wǎng)絡(luò)中起著至關(guān)重要的作用,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)間的通達(dá)性依賴樞紐港來實(shí)現(xiàn),并且兩個(gè)港口之間貨運(yùn)最多通過一個(gè)港口中轉(zhuǎn)則可相連。依此分析結(jié)果得到海上絲綢之路樣本12國組成的集裝箱多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并針對此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)綜合考慮運(yùn)輸方式、運(yùn)輸成本、碳排放費(fèi)用、容量限制等影響因素,構(gòu)建基于海上絲綢之路的集裝箱多式聯(lián)運(yùn)配流模型。
3)針對海上絲綢之路的集裝箱多式聯(lián)運(yùn)配流模型設(shè)計(jì)多層編碼的遺傳算法求解。將第2章集裝箱生成量模型計(jì)算得到的數(shù)據(jù)作為供需量代入配流模型中,提出綜合運(yùn)輸成本最小化目標(biāo)下的集裝箱流分配方案,驗(yàn)證算法的有效性。并且通過靈敏度分析,研究分析陸路運(yùn)力調(diào)整和海運(yùn)航線變化對配流結(jié)果產(chǎn)生的影響,從而對海上絲綢之路多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)提出優(yōu)化建議,主要是對通道中各種運(yùn)輸方式運(yùn)力分配以及運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化提出相關(guān)建議。
參考文獻(xiàn)(略)
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