“一帶一路”倡議下基于無水港的跨境物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

　　針對(duì)內(nèi)陸地區(qū)缺乏高效的跨境通道，難以實(shí)現(xiàn)直接出口的問題，從無水港具有的延伸功能和樞紐功能入手，以“一帶一路”倡議重點(diǎn)發(fā)展的內(nèi)陸省份跨境物流網(wǎng)絡(luò)為分析對(duì)象，采用與流量相關(guān)的分段成本函數(shù)來描述無水港具有的規(guī)模效益。考慮多式聯(lián)運(yùn)，設(shè)置運(yùn)輸期限，考慮物流時(shí)間縮短所產(chǎn)生的時(shí)間價(jià)值，以網(wǎng)絡(luò)中物流成本最低、時(shí)間價(jià)值最大為目標(biāo)，構(gòu)建非線性整數(shù)規(guī)劃模型。通過遺傳算法求解模型，得到貨物跨境出口的最優(yōu)運(yùn)輸方案。對(duì)不同運(yùn)輸期限下對(duì)時(shí)間有不同敏感性的貨物配送進(jìn)行分析。結(jié)果對(duì)于內(nèi)陸省份發(fā)展陸海互聯(lián)互通的跨境物流具有一定參考意義。

　　《港口科技》(月刊)創(chuàng)刊于1979年，由上海國(guó)際港務(wù)(集團(tuán))上海港務(wù)工程公司主辦。是一本立足港口，面向全國(guó)港航系統(tǒng)的應(yīng)用科技月刊。辟有港口探索、港口機(jī)械、港口電氣、港口建設(shè)、裝卸工藝、港口信息化技術(shù)、港口管理等十多個(gè)欄目。

　　0 引 言

　　“一帶一路”倡議強(qiáng)調(diào)由點(diǎn)到線到片的跨境、跨國(guó)合作，為我國(guó)內(nèi)陸省份的對(duì)外開放提供了新機(jī)遇。通過內(nèi)陸省份的對(duì)外開放，實(shí)現(xiàn)我國(guó)與“一帶一路”沿線國(guó)家的互聯(lián)互通。物流是互通的先導(dǎo)，國(guó)際物流網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通是“一帶一路”建設(shè)的突出特征[1]。然而，缺乏高效的跨境物流通道一直是制約我國(guó)內(nèi)陸省份對(duì)外開放的主要障礙，貨物進(jìn)出口主要通過沿海港口對(duì)外物流通道實(shí)現(xiàn)，內(nèi)陸省份自身并不具備直接進(jìn)行貨物進(jìn)出口的物流功能。這種傳統(tǒng)的跨境物流成本高，

　　難以形成規(guī)模效益，并且運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)。因此，構(gòu)建高效的物流網(wǎng)絡(luò)以提升內(nèi)陸省份的對(duì)外貿(mào)易物流功能，是內(nèi)陸地區(qū)參與“一帶一路”建設(shè)的首要內(nèi)容。無水港在這種外部環(huán)境拉動(dòng)和內(nèi)部要求驅(qū)動(dòng)下應(yīng)運(yùn)而生[2-3]。

　　無水港是建設(shè)在內(nèi)陸地區(qū)具有通關(guān)、報(bào)檢口岸功能和除船舶裝卸外所有港口服務(wù)功能的現(xiàn)代物流中心[4]。作為港口功能的延伸，無水港是內(nèi)陸與港口之間的重要樞紐節(jié)點(diǎn)，通過將分散在內(nèi)陸地區(qū)的貨源集中到無水港進(jìn)行大規(guī)模的鐵路運(yùn)輸以實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益，提高內(nèi)陸地區(qū)的集裝箱運(yùn)輸效率。朱長(zhǎng)征[5]以系統(tǒng)論、集成論等理論為基礎(chǔ)，對(duì)無水港的作用機(jī)理和布局規(guī)劃進(jìn)行了理論研究。FENG等[6]和HEAVER等[7]從無水港與海港的關(guān)系入手，提出了無水港的空間配置模型。汪傳旭[8]在靜態(tài)優(yōu)化條件下研究了港口對(duì)各個(gè)經(jīng)濟(jì)腹地的選擇，將區(qū)域港口群系統(tǒng)作為整體目標(biāo)進(jìn)行建模和求解。徐瑩等[9]運(yùn)用實(shí)證分析法分析了“一帶一路”背景下寧波港拓展中西部腹地的各種優(yōu)勢(shì)。吉爾德[10]研究了無水港和擴(kuò)展通道的概念，提出了區(qū)域的擴(kuò)展通道模型，評(píng)估了無水港的選址和決策。上述研究?jī)H關(guān)注單一無水港的選址和局部布局的研究層面。從物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體層面，利用無水港的延伸功能和樞紐功能，將多種運(yùn)輸方式相結(jié)合，考慮成本和時(shí)間因素，構(gòu)建水路運(yùn)輸與跨境陸路運(yùn)輸互聯(lián)互通的跨境物流網(wǎng)絡(luò)的研究尚不多見。

　　本文從無水港具有的延伸功能和樞紐功能入手，采用分段線性函數(shù)計(jì)算貨物運(yùn)輸?shù)囊?guī)模效益[11]，綜合考慮國(guó)內(nèi)外的無水港、海港和貨物供需點(diǎn)等節(jié)點(diǎn)要素，將公路運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸和水路運(yùn)輸?shù)榷喾N運(yùn)輸方式相結(jié)合，以網(wǎng)絡(luò)中物流成本最低、時(shí)間價(jià)值最大為目標(biāo)，建立跨境物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，對(duì)跨境物流網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

　　1 無水港跨境物流網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 　　3 遺傳算法求解

　　與標(biāo)準(zhǔn)的貨流配置模型相比，本文提出的模型增加了關(guān)于無水港是否提供樞紐服務(wù)的決策變量yd和中間變量δdpk。由于這類模型適合用啟發(fā)式算法求解[12]，且本文旨在達(dá)到整個(gè)跨境物流網(wǎng)絡(luò)的總體效益最優(yōu)，所以本文釆用適于解決全局最優(yōu)化問題的遺傳算法求解文中模型。

　　3.1 染色體編碼

　　染色體編碼采用矩陣式編碼。利用3×X的矩陣按od編號(hào)表示每條od貨物流的運(yùn)輸方式，其中X表示od貨物流的數(shù)量，具體見圖3。圖3中：第一行為該條od貨物流選擇的國(guó)內(nèi)無水港編號(hào)，0表示不經(jīng)過國(guó)內(nèi)無水港，貨物直接由公路運(yùn)往國(guó)內(nèi)海港;第二行為該條od貨物流選擇的國(guó)內(nèi)海港編號(hào)，0表示貨物不經(jīng)過國(guó)內(nèi)海港，由國(guó)內(nèi)無水港直接通過跨境鐵路運(yùn)輸運(yùn)往國(guó)外無水港;由于國(guó)外海港和國(guó)外無水港在本文物流網(wǎng)絡(luò)中處于相同的節(jié)點(diǎn)位置，所以在染色體第三行將它們統(tǒng)一編號(hào)并統(tǒng)稱為國(guó)外接收點(diǎn)(具體由第三行編號(hào)區(qū)分)。由圖3可知，染色體可包含所有的運(yùn)輸方式，并可為每條od貨物流分配運(yùn)輸方式，進(jìn)而計(jì)算運(yùn)輸成本和運(yùn)輸時(shí)間。

　　在染色體編碼過程中，每列都需要遵守以下編碼規(guī)則：(1)只有存在od貨物流時(shí)才會(huì)編入染色體，并按順序排列;(2)當(dāng)?shù)谝恍袨?(表示通過直達(dá)的公路運(yùn)輸運(yùn)到國(guó)內(nèi)海港)時(shí)，第二行必須為國(guó)內(nèi)海港編號(hào);(3)當(dāng)?shù)诙袨閲?guó)內(nèi)海港編號(hào)(表示經(jīng)過水路運(yùn)輸運(yùn)往國(guó)外海港)時(shí)，第三行必須對(duì)應(yīng)國(guó)外海港;(4)當(dāng)?shù)诙袨?(表示由國(guó)內(nèi)無水港通過鐵路運(yùn)輸運(yùn)往國(guó)外無水港)時(shí)，第三行必須為與第一行國(guó)內(nèi)無水港相通的國(guó)外無水港。

　　表1中的運(yùn)輸方案是算法在權(quán)衡跨境陸路運(yùn)輸所產(chǎn)生的更高的運(yùn)輸成本與水路運(yùn)輸所喪失的時(shí)間價(jià)值之后，通過不斷地迭代得到的近似最優(yōu)的運(yùn)輸方案。對(duì)表1中各運(yùn)輸模式下的貨流量進(jìn)行匯總可得，經(jīng)過無水港的水路運(yùn)輸、不經(jīng)過無水港的水路運(yùn)輸、跨境陸路運(yùn)輸3種模式的占比分別為20%、9%、71%，其中經(jīng)過無水港運(yùn)輸?shù)呢浳镎伎傌涍\(yùn)量的90%以上，無水港的樞紐作用和規(guī)模效益得到充分的體現(xiàn)。選擇跨境水路運(yùn)輸?shù)呢浳锎蟾旁?9 d左右運(yùn)達(dá)，其運(yùn)輸費(fèi)用相對(duì)較低，但同時(shí)也喪失了貨物的時(shí)間價(jià)值。選擇跨境陸路運(yùn)輸?shù)呢浳锎蟾旁?8 d左右運(yùn)達(dá)，貨物提前到達(dá)避免了貨物的貶值，同時(shí)釋放了貨物對(duì)資金的占用，帶來更高的時(shí)間價(jià)值。由于政府對(duì)以武漢無水港為起點(diǎn)的中歐班列的補(bǔ)貼力度較大，所以長(zhǎng)沙的貨物選擇在武漢無水港聚集后運(yùn)往歐洲。由此可見，適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼政策有助于中歐班列對(duì)貨物進(jìn)行整合運(yùn)輸，提高資源利用率。

　　4.2 不同貨物運(yùn)輸期限分析

　　現(xiàn)實(shí)情況中，由于商品的特殊性，不同貨物對(duì)時(shí)間的敏感程度不同，導(dǎo)致時(shí)間價(jià)值函數(shù)差別很大，即使運(yùn)輸期限相同，不同貨物選擇的跨境運(yùn)輸模式可能也會(huì)大不相同。因此進(jìn)一步對(duì)高價(jià)值、對(duì)時(shí)間敏感的電子產(chǎn)品和一般價(jià)值、對(duì)時(shí)間不敏感的工業(yè)產(chǎn)品的運(yùn)輸期限進(jìn)行靈敏度分析，獲得兩種貨物在不同運(yùn)輸期限下選擇不同運(yùn)輸模式的比例以及單位運(yùn)輸成本和單位時(shí)間價(jià)值的變化，結(jié)果見圖7和8，其中兩種產(chǎn)品相關(guān)計(jì)算系數(shù)見表2。

　　從圖7中可以看出，當(dāng)運(yùn)輸期限較為嚴(yán)格(20～24 d)時(shí)，兩種產(chǎn)品的跨境陸路運(yùn)輸比例都較高，但是隨著運(yùn)輸期限的放寬(25～30 d)，兩種產(chǎn)品的不同運(yùn)輸模式的占比開始出現(xiàn)較大差異：電子產(chǎn)品的跨境陸路運(yùn)輸比例只出現(xiàn)了小幅下降，而工業(yè)產(chǎn)品的跨境陸路運(yùn)輸比例呈急劇下降趨勢(shì)。該現(xiàn)象表明，隨著運(yùn)輸期限的放寬，運(yùn)費(fèi)高、速度快的跨境陸路運(yùn)輸對(duì)于高價(jià)值、對(duì)時(shí)間敏感的電子產(chǎn)品仍然有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，而運(yùn)費(fèi)低、速度慢的水路運(yùn)輸對(duì)一般價(jià)值、對(duì)時(shí)間不敏感的工業(yè)產(chǎn)品展現(xiàn)出極強(qiáng)的吸引力。該現(xiàn)象可在圖8中得到解釋：當(dāng)運(yùn)輸期限較為嚴(yán)格時(shí)，兩種產(chǎn)品都不得不更多地選擇較快的跨境陸路運(yùn)輸，因此都會(huì)產(chǎn)生較高的平均運(yùn)輸成本;隨著運(yùn)輸期限的放寬，電子產(chǎn)品提前到達(dá)可獲得的時(shí)間價(jià)值大幅度上升，因此該類產(chǎn)品依舊選擇平均運(yùn)輸成本較高的跨境陸路運(yùn)輸以獲得快速運(yùn)達(dá)所產(chǎn)生時(shí)間價(jià)值;對(duì)于價(jià)值相對(duì)較低、對(duì)時(shí)間不敏感的工業(yè)產(chǎn)品來說，提前運(yùn)達(dá)所能產(chǎn)生的時(shí)間價(jià)值相比于高額的跨境陸路運(yùn)輸成本幾乎可以忽略不計(jì)，因此該類產(chǎn)品在運(yùn)輸期限放寬時(shí)跨境陸路運(yùn)輸占比大幅降低，更多地選擇水路運(yùn)輸以有效降低運(yùn)輸成本。

　　5 結(jié)束語

　　構(gòu)建安全、高效的互聯(lián)互通的跨境物流網(wǎng)絡(luò)是內(nèi)陸地區(qū)參與“一帶一路”建設(shè)的重要手段。本文從無水港具有的延伸功能和樞紐功能入手，采用分段成本函數(shù)刻畫運(yùn)輸?shù)囊?guī)模效益，根據(jù)貨流量的不同，采用不同的成本線段計(jì)算其運(yùn)輸成本，并在跨境運(yùn)輸中增加運(yùn)輸期限的限制，考慮貨物提前運(yùn)達(dá)所產(chǎn)生的時(shí)間價(jià)值，綜合分析網(wǎng)絡(luò)中的成本和時(shí)間因素對(duì)運(yùn)輸模式的影響，更加真實(shí)地反映跨境物流網(wǎng)絡(luò)的真實(shí)情況。采用遺傳算法求解建立的非線性整數(shù)規(guī)劃模型，以價(jià)值高、對(duì)時(shí)間敏感的電子產(chǎn)品的跨境出口為例得到最優(yōu)的貨流配置方案。通過進(jìn)一步分析不同運(yùn)輸期限對(duì)有不同時(shí)間敏感性的貨物的運(yùn)輸模式和時(shí)間價(jià)值的影響，為貨主針對(duì)不同貨物選擇合適的運(yùn)輸模式提供決策指導(dǎo)，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

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