“一带一路”班轮航运网络结构特征对沿线双边贸易的影响

海运设施联通推动贸易畅通是促进“一带一路”高质量发展的重要途径。文章基于社会网络分析法,揭示了共建“一带一路”国家(地区)班轮航运网络的结构特征,并实证检验了其对沿线双边贸易的影响。研究发现:沿线班轮航运网络表现出“小世界”的特征;各国(地区)的个体特征存在明显的空间差异;一国(地区)节点强度和广延性的结构特征显著促进了双边贸易增长;网络结构特征的贸易增长效应在“一带一路”倡议实施前后、不同港口环境和不同经济发展水平下存在显著异质性;机制检验表明,网络结构特征将通过降低贸易成本和增强市场引力来促进双边贸易的增长。

基于列生成算法的集装箱班轮运输网络优化

为使集装箱班轮运输公司在相对较为稳定的航运网络上进行适时调整和优化,以适应航运市场的变化获得最大利润,以CKYH联盟为例,将联盟利润最大作为目标函数,将每段航线和港口货物运量、船队运能、运输需求以及承运人船舶数量作为约束,建立混合整数规划模型.通过对联盟在亚洲-地中海的航运网络进行优化,得出需要挂靠的港口、挂靠港口顺序以及每条航线单次货物运量.对于混合整数规划模型,运用列生成算法对模型进行分解,然后运用CPLEX软件进行编程求解,得到航运网络优化的最终结果.该解法提供了一种航运网络优化的新方法.

港口和航线互动的集装箱航线优化模型

传统的集装箱班轮网络优化中,通常假设航线网络对于港口集装箱货运需求无影响,但是大量的案例表明该假设并不成立。实际上航线网络与港口集装箱货运需求之间具有相互影响的动态反馈关系。针对这一问题,提出了新的集装箱班轮网络优化模型。模型以航线最大收益为目标,基于上述动态反馈关系,优化干线航线的靠泊港口、靠泊顺序以及为干线港选择支线喂给港,并为求解该模型开发了基于遗传算法的启发式算法。实验计算表明,模型和算法可有效地提高集装箱班轮航线的运营效率。

考虑内陆转运的集装箱班轮运输网络设计方法

为了优化班轮公司航线网络,降低运营成本,针对始发地或目的地位于内陆,且内陆与港口间存在转运OD流的班轮航线进行网络设计。基于Logit和整数线性规划等方法,将内陆OD流转化为港到港需求,建立集装箱班轮航运网络评估模型。模型以总成本最小为目标,同时满足货运需求、装卸港转运时间以及合理安排运力等约束,利用IOLG CPLEX优化软件进行求解。将模型用于某班轮公司航线网络设计,与现有结构相比优化结果显示:在保持总运量大致持平的基础上,可将原有船队规模从81条航线、289只船舶有效缩减到77条航线和269只船舶。表明该模型能够有效降低班轮航线运营成本,具有较大的实践意义。

考虑供需平衡的集装箱班轮航线配船问题

为合理分配班轮公司的船舶资源,考虑航运市场上集装箱运输供需平衡因素,以规划周期内船队运营总成本最小为目标,建立航线配船的整数规划模型.使用Gurobi求解该模型.通过数值实验验证模型的可行性和有效性,并对集装箱运输需求进行敏感性分析.结果表明:航运市场上集装箱运输供需状况对班轮公司的运力配置结果有重要影响;由于班轮公司追求运输规模经济性,航运市场上存在的运力过剩与运力扩张的矛盾仍将持续.

航运联盟新阶段集装箱运输网络优化

为更好地配置航运资源,以互联网环境为背景,针对传统航运受班期、航次和船舶数量约束的缺陷,采用数据挖掘与分析的方法,将枢纽港与支线港口作为首要影响因子,构造了航运联盟新阶段的集装箱运输网络优化模型.在此基础上进一步综合分析了数据整合的重要性.模型分为两部分,以成本最小为目标,首先确定枢纽港,再根据各港口需求分配船舶.联盟使得船舶的运力更大,满载率更高.既可以有效配置资源,又可以显著降低成本,充分体现了规模经济的作用.

传播动力学视角下集装箱海运网络关键港口节点识别

将船期延误与重要港口节点的识别问题相结合,通过传播动力学模型,对世界集装箱海运网络的传播特性进行分析,发现港口节点传播能力与度值满足幂为16.84的幂律分布,具有无标度特征,且度值与传播影响力的相关性较强。以SIS(Susceptible-Infected-Susceptible)模型为基础,结合网络结构特性,比较不同节点传播影响力评估方法发现,节点间最短路径长度是衡量节点传播能力的一个重要因素。基于引力模型,提出考虑度值、节点核心位置及节点间最短路径长度的综合取值法,验证了改进引力模型在世界集装箱海运网络节点传播能力评估中的适用性,发现综合取值法对模型精确度提高有促进作用。研究得到:世界各港口传播影响力排序,为关键港口的识别提供了不同视角;高传播影响力港口普遍集中在亚洲区域,其次为欧洲地区;高连通性与高传播影响力无正相关性。

考虑航线网络重叠航段的双寡头竞争市场集装箱班轮运输动态定价模型

本文针对包含航线网络重叠航段的双寡头竞争市场集装箱班轮运输动态定价问题,分析了即期市场客户运价敏感度与运输需求关系,探讨了在航线网络重叠航段上运价变化对货流量分配的影响,据此结合市场竞争强度因素和竞争对手的定价策略,建立了双寡头竞争市场集装箱班轮运输分时段动态定价模型,运用库恩-塔克条件,设计了模型的求解算法。算例结果显示,采取本文的动态定价策略将会使得两家双寡头船公司的收益都显著增加。研究表明:船公司之间通过组建班轮联盟加强合作,不仅可以避免价格战,而且能够减缓市场竞争强度对运价的负面影响;船公司可以根据客户运价敏感度因素对即期市场客户进行合理地分类,从而降低客户运价敏感度对集装箱运输需求的不利影响,以提高集装箱班轮运输收益。

考虑运营稳定性的内支线班轮航线网络规划模型

货主选择承运航线的影响因素,既包括挂靠港口的计划到港时间与单箱运价,还包括反映班轮运营稳定性的甩箱率与准班率。对此,文章将挂靠港口的航行与在港时间不确定引入研究,并对挂靠港口间的不确定性建立联系,基于航次仿真来计算各挂靠港的到港时间分布、船舶的航次最大载箱量分布。以班轮航线的甩箱率与准班率限制、内支线最大船型与最长往返时间为约束,在优化内支线航线网络结构的同时,计算航线适配船型、班期密度及挂靠港计划到港时间。针对所构建的带不确定参数的NP难问题,文章设计了基于模拟仿真的智能优化算法,通过方案仿真技术来处理输入模型的众分布函数,借助智能优化原理从大范围解空间内寻找满意方案。文末对船舶航次仿真与网络规划模型的有效性进行了验证,算例分析表明:内支线班轮航线网络的货主选择比例达64%,且不论货主更偏好运输时间或价格,航线方案皆能贴近货主偏好。

基于节点重要性的中国集装箱港口地位研究

为研究中国集装箱港口在全球班轮运输网络中的重要性与地位,采用排名前30的班轮公司的航线数据,以全球992个港口为节点、港口间的联系为边,基于港口间联系紧密度对边进行加权,构建全球班轮运输加权网络。基于复杂网络理论,分别从港口节点的网络结构重要性、区位重要性和经济重要性3个方面,更加客观全面地衡量中国集装箱港口在全球班轮运输网络中的重要程度。结果显示,中国集装箱港口体系在全球范围内具有一定的网络拓扑结构地位,上海港、香港港、宁波舟山港、天津港、深圳港、青岛港、大连港和广州港具有较好的地理位置条件,上海港、香港港、宁波舟山港和深圳港具有较大的经济重要性。研究表明,具有较好的网络拓扑结构地位的中国集装箱港口体系也会具有区位优势,且对全球范围内其他海运区域经济发展具有重要作用。

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。

考虑港口完全失效风险的班轮运输轴辐式网络设计

为降低枢纽港失效时班轮运输网络的损失成本,提高轴辐式网络的可靠性,提出一种预先配置备选枢纽港口的设计策略。从班轮运输网络供给端的角度考虑港口的失效风险和备选枢纽的港口通过能力,构建非线性整数规划模型,以最小化班轮运输网络未受干扰的正常运输成本和失效情况下重置路径成本为目标,为枢纽港口选择备选枢纽港。设计粒子群算法求解模型,并验证模型和算法的有效性。以亚欧航线为例进行算例分析,结果表明:预先考虑备选枢纽港的班轮网络设计策略,可有效解决班轮网络港口失效风险问题,减少潜在的集装箱流损失,降低失效网络的恢复成本,提高客户的满意度。

班轮航运网络拓扑特性

为获得班轮航运网络的结构特点,对现实航线数据进行计算机仿真,并利用复杂网络理论对网络的拓扑特性进行统计与分析.结果表明,班轮航运网络有一定的小世界特性,具有较短的平均路径长度和较大的聚类系数;其度分布服从幂律分布且具有典型的无标度网络特性;班轮航运网络具有富人俱乐部特性;其同配性系数为0.0574,未体现出明显的同配性.

亚洲集装箱港口的全球班轮网络地位

运用复杂网络理论中节点重要性的分析方法,从班轮公司全球海运服务网络的角度对亚洲集装箱港口的地位进行评估。通过对中远集运和马士基全球班轮海运服务网络中港口节点的度、点强度和特征向量指标计算,发现上海、新加坡、深圳、宁波、香港和釜山几个亚洲港口在两个网络中都具有很高的地位;同时,广州、天津、大连等中国港口存在较大的发展潜力。最后,为中国港口的发展提出了建议。

考虑货主偏好的内支线集装箱班轮航线网络规划模型

为了增加内支线集装箱班轮航线网络的货运需求量,以最大船型限制、航线运营补贴与干支线配合为约束条件,以航线网络结构、适配船型与班期密度为决策变量,构建了考虑货主偏好的集装箱内支线班轮航线网络规划模型;为了评估规划航线对不同偏好货主的吸引力,在获得航线的集装箱运输时间与价格后,基于Logit模型计算了规划航线与市场现有航线的货主选择比例;设计了求解模型的智能启发式算法,在规划方案评价过程中计算了航次时间、航线成本、单箱运价与货运需求,在方案改善过程中调整了航线的挂靠港口与挂靠顺序;设定大连港为干线港口,渤海湾内12个港口为支线港口,规划了内支线集装箱班轮航线网络。计算结果表明:12个支线港共开设了7条航线,市场货运总需求为5 208TEU,规划航线的货运需求量为4 420TEU;规划航线的货主选择比例达到85%;无论货主偏好运输时间或成本,规划航线在各支线港的货主选择比例皆超过60%。可见,考虑货主偏好的内支线班轮航线网络规划模型是有效的;开设直达航线有助于吸引时间偏好货主;开设串挂航线与提高运营补贴有助于吸引成本偏好货主;采用货主选择过程代替到港时间窗约束会提升模型优化效果。

班轮船舶调度多目标优化模型与蚁群算法

针对班轮船舶调度问题,在将班轮合理配置到各往返航班上和不存在时间冲突的基础上,以最小班轮变动成本、最小航线运载量缺口和最小班轮航次总绝对偏差为目标函数,构造了基于港口时段与往返航班的时空网络,建立了班轮调度的0-1整数规划数学模型。基于某船务公司实际运载数据,利用蚁群算法求解模型,并用邻域搜索技术提高求解效率。计算结果表明:在运载量满足运营要求的前提下,班轮运营的日均总变动成本从198 086.3元降低到170 472.2元,下降了约13.9%;班轮航次数总绝对偏差从4.4次降低到2.4次,下降了约45.5%,班轮利用率更加均衡;运载量缺口仍旧为0。可见,模型可行,算法有效。

海上丝绸之路海运网络层次体系划分

基于全球10大集装箱班轮公司777个港口的航线连接数据,统计海上丝绸之路沿线26个国家之间的海运联系情况,以国家为节点,分别构建以国家拥有航线数量和月平均贸易次数为权重的加权海上丝绸之路海运网络。结合优势流(dominant flow)和显著流(significant flow)分析方法对海上丝绸之路海运网络的层次体系进行研究。结果表明:航线数量加权网络具有明显的层次结构,贸易次数加权网络也具有一定的层次结构,但是并不明显;在两种加权网络中,阿联酋都属于第一层次,是海上丝绸之路海运网络中的核心国家;由多重流分析结果得出,中国和新加坡这两个世界航运大国在海上丝绸之路海运网络中均处于第二层次。

基于三方博弈的短途班轮航线优化模型

考虑政府补贴、碳排放控制以及货主运输方式选择,提出基于航线运营者、货主和政府三方博弈关系的短途班轮航线优化模型。应用用户平衡原理,模型可优化航线配船与航线结构设计,计算恰当的政府补贴额。开发了基于时空网络拓展和Frank-Wolf算法的遗传算法求解模型,并对渤海西部短途航线进行了优化。研究结果表明:在政府补贴为1 121.28元.d-1时,运营者若采用9艘40 000t级滚装船在渤海西部区域各主要港口间布设单摆式航线,每船可获得704 567.12元.d-1的收益,碳排放强度下降约17.78%;若期望碳排放强度下降20%以上,运营者应采用8艘40 000t级滚装船做环绕航行,可为运营者带来956 264.83元.d-1的收益,使碳排放强度下降约27.23%,但需要政府提供56 075.26元.d-1的高额补助。计算结果符合预期,优化模型有效。

基于沿海捎带的轴辐式海运网络优化模型

沿海运输权指一国国内沿海从事运输贸易的权利。考虑沿海捎带下,对轴辐式网络进行优化分析,得到无容量限制的单分配多枢纽中位问题的0-1整数规划模型。算例选择由亚欧航线上由中国和西北欧的共计36个港口组成的班轮海运网络。模拟结果表明,东西向和双向航线中,最优枢纽港个数随着规模经济系数的不同有差别,枢纽港个数设置为6或7个网络运输总成本达到最小;枢纽港选择与非枢纽港分配受沿海运输权影响,若允许外轮捎带,将使香港港和釜山港丧失大部分中转业务。

全球班轮航运网络结构特征演变及驱动因素——基于联合国LSBCI数据的社会网络分析

基于2006—2019年联合国班轮运输双边连通性指数(LSBCI)矩阵数据,采用社会网络分析方法实证研究了全球班轮航运网络结构特征及驱动因素。研究表明:①样本期内全球班轮航运网络密度与效率仍偏低,具有"小世界性"、自稳定性和循序渐进的结构特点;②网络由四大及其八小子群构成,在空间上呈现由均衡化小片区向非均衡化大片区转变的"小核心大边缘"特点;③收入与经济发展水平越高的节点,其节点强度、中心性和异质性特征表现更好;④中国的节点强度、特征向量中心性和核心度逐渐位居全球首位,而节点差异性和中介中心性仍有待加强;⑤海运能力差异、双边贸易额、海运区位优势和经济规模差距将显著促进全球班轮航运网络演变,而双边互联网信息化差距和地理距离则产生显著抑制影响。最后,文章就中国国际海运发展和研究展望进行了讨论。