梁承姬， 翟點(diǎn)點(diǎn)

(上海海事大學(xué) 科學(xué)研究院， 上海 201306)

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北冰洋航線對(duì)航運(yùn)公司航線擇港決策的影響

梁承姬*， 翟點(diǎn)點(diǎn)

(上海海事大學(xué) 科學(xué)研究院， 上海 201306)

隨著北冰洋的冰層不斷融化，北冰洋航線全面通航的可能性日益增加，以海洋運(yùn)輸為中心的新一輪競(jìng)爭(zhēng)拉開(kāi)帷幕.北冰洋航線的開(kāi)通將使亞歐間的海運(yùn)航線大幅縮短，可以節(jié)約營(yíng)運(yùn)成本，降低航行風(fēng)險(xiǎn)，并能增加新的貨種.北冰洋航線的出現(xiàn)使得整體的航運(yùn)公司的班輪航線發(fā)生改變，新航線的出現(xiàn)為航運(yùn)公司提供了更多的選擇.本文首先針對(duì)北冰洋航線之一的東北航線進(jìn)行了各種運(yùn)輸成本的分析，并考慮東北航線的季節(jié)及運(yùn)輸量帶來(lái)的成本差異，以運(yùn)輸成本和在港裝卸成本之和最小為目標(biāo)，建立了航運(yùn)公司航線的最優(yōu)掛靠港選擇模型.最后采用MATLAB進(jìn)行求解，得出了航運(yùn)公司在不同季節(jié)和不同裝載量時(shí)的不同的掛靠港及不同航線的結(jié)果.

北冰洋航線； 集裝箱船舶； 運(yùn)輸成本； 最優(yōu)掛靠港

隨著全球變暖的步伐不斷加速， 北冰洋海冰開(kāi)始大面積消失.過(guò)去兩年，每逢夏季，北冰洋海域的冰層都在迅速消失，尤其是8～9月份，已將消失了大約50%，速度比氣候模型預(yù)期的要快，如果這一趨勢(shì)持續(xù)下去， 北極地區(qū)很可能在未來(lái) 20～30 年內(nèi)迎來(lái) “無(wú)冰” 的夏季.在此背景下，北冰洋航線開(kāi)始浮出水面， 并日益受到各國(guó)關(guān)注.面對(duì)北冰洋地區(qū)的巨大資源庫(kù)和航線的距離優(yōu)勢(shì)，很多國(guó)家都想在北冰洋航線的開(kāi)辟中分一杯羹.許多沿海國(guó)家尤其是貿(mào)易依賴型國(guó)家，更是將北冰洋航線的開(kāi)辟視為航海事業(yè)的新契機(jī)，航行距離的大大縮短有利于減少航行時(shí)間同時(shí)降低燃料成本，北冰洋航線使得亞歐之間的距離比傳統(tǒng)航線縮短了近六分之一.

與北冰洋航線相關(guān)的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)并不多.Nong hong[1]著重研究了北冰洋融化對(duì)中國(guó)海洋運(yùn)輸事業(yè)的影響.張俠、屠景芳[2]討論了北極海航道定義和破冰船強(qiáng)制領(lǐng)航問(wèn)題.李振福等[3]通過(guò)計(jì)算通航期內(nèi)多次航行的總收益將東北航線與傳統(tǒng)航線進(jìn)行比較，通過(guò)計(jì)算看出，未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)東北航線的航運(yùn)成本較高，但因其在相同時(shí)間內(nèi)可完成更多航次，故在收益方面具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì).張俠，壽建敏[4]以現(xiàn)有海運(yùn)航線貨運(yùn)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)未來(lái)北極航道商業(yè)化通航的貨物類型和最大規(guī)模進(jìn)行初步預(yù)測(cè)分析，認(rèn)為目前東北航道天然氣運(yùn)輸近中期占據(jù)主要地位，但在未來(lái)中國(guó)經(jīng)濟(jì)繼續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng)的背景下，集裝箱運(yùn)輸將有更大的發(fā)展空間，并進(jìn)而推測(cè)得出北極航道的集裝箱貨運(yùn)量到2030年將擴(kuò)大為1 743萬(wàn)TEU.

目前，針對(duì)班輪航線設(shè)計(jì)的研究較多，但是探討北冰洋航線對(duì)整體航線的影響方面研究較少，趙寧，宓為健[5]通過(guò)對(duì)班輪航行過(guò)程中涉及到的各項(xiàng)成本的調(diào)查研究，以利潤(rùn)最大化為目標(biāo)建立了班輪航線規(guī)劃的輔助決策模型，從預(yù)選的掛靠港中選擇最合適班輪的運(yùn)輸線路.丁明明[6]依據(jù)集裝箱運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的特征和條件，以航運(yùn)公司運(yùn)輸成本最低為目標(biāo)函數(shù)，建立了樞紐港選擇模型，接著將所選擇的8個(gè)候選東亞港口帶入模型得出了最優(yōu)的目標(biāo)樞紐港口.本文首先針對(duì)北冰洋航線之一的東北航線進(jìn)行運(yùn)輸成本的分析，并考慮東北航線的季節(jié)及運(yùn)輸量帶來(lái)的成本差異，并以運(yùn)輸成本和在港裝卸成本之和最小為目標(biāo)，建立了航運(yùn)公司航線的最優(yōu)掛靠港選擇模型.最后采用MATLAB進(jìn)行求解，得出了航運(yùn)公司在不同季節(jié)和不同裝載量時(shí)的不同的掛靠港及不同航線結(jié)果，為航運(yùn)公司的航線決策提供了一種有效的思路.

1 東北航線與運(yùn)輸成本分析

北冰洋航線由3個(gè)重要的部分組成 1.東北航線即沿著俄羅斯邊界的航線，主要涵蓋了5個(gè)俄羅斯沿岸的海域，東北航線所經(jīng)過(guò)的海區(qū)依次為：白令?！破婧！獤|西伯利亞?！战莘蚝！！蛡愔Ш！餐?；2.西北航線，即通過(guò)了加拿大的北冰洋沿岸諸多群島的一條航線；3.極地航線，即直接穿過(guò)極點(diǎn)的航線.而目前來(lái)講第3條航線并沒(méi)有很大的可行性.

東北航線緊靠俄羅斯北方海岸線，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局稱，北冰洋周圍有大量的能源資源，其中石油占了13%，天然氣占了30%，液態(tài)天然氣占了20%，并且這些尚未開(kāi)發(fā)的能源資源多集中在東北航線.另外，傳統(tǒng)蘇伊士航線中，亞丁灣是通往歐洲的必經(jīng)之路，亞洲到歐洲最便利航道是“亞丁灣—紅?！K伊士運(yùn)河—地中?！币痪€.隨著亞歐之間的貿(mào)易量逐漸上升，此條航線的交通壓力也隨之加大，等待成本不斷增加，同時(shí)船舶經(jīng)過(guò)亞丁灣等區(qū)域又面臨著安全隱患，這也無(wú)疑增加了航運(yùn)成本，所以航運(yùn)公司迫切的渴望一條新的航線來(lái)改變現(xiàn)狀，東北航線則是最好的選擇.

船務(wù)公司若選擇釜山，佩韋克港，鹿特丹和倫敦一帶的客戶，當(dāng)船舶承載量為4 000TEU時(shí)可以掛靠佩韋克港，若為8 000TEU時(shí)則由于船舶吃水深度問(wèn)題不能掛靠佩韋克港，但是，從釜山到鹿特丹港無(wú)論中途掛靠與否都必須經(jīng)過(guò)東北航線全程，下面對(duì)東京-釜山-佩韋克港-鹿特丹-倫敦的運(yùn)輸成本進(jìn)行分析：

運(yùn)輸成本主要包括船租，燃料費(fèi)，破冰費(fèi)，日常管理費(fèi)4大方面.

1) 船租

Dongqin LU[7]認(rèn)為船租費(fèi)用跟船舶大小有關(guān)系，他從www.claksons.com的大量數(shù)據(jù)中，通過(guò)回歸分析法得出了船舶大小和船舶租金的關(guān)系式：

L(X)=-0.0001x2+5.9079x+5312.8

(r2=0.9750).

然而，由于集裝箱船舶在東北航線需要架設(shè)抗冰設(shè)備，加之走東北航道的船舶折舊速度比較快，所以夏季日租金要比普通船舶高出30%，冬季日租金要比普通船舶高出50%.

2) 燃料費(fèi)

燃料費(fèi)的計(jì)算公式為：U=r×F×T，式中，r為燃油的市場(chǎng)價(jià)格(美元/t)，本文參考IFO380價(jià)格為400.82美元/t；F為船舶t每天航行燃油消耗率，F(xiàn)=FP·BHP；T為船舶航行時(shí)間.FP指主機(jī)單位功率燃料消耗率(t/(h·kw) ) ，BHP指主機(jī)制動(dòng)馬力(kw) ，F(xiàn)P一般取值為170 g/(h·kw)，王學(xué)峰[8]通過(guò)Fairplay的數(shù)據(jù)運(yùn)用回歸分析方法估算出馬力的船舶尺度彈性指數(shù)e=0.967(r2=0.94)，則

In(bhp)=2.6308+0.9671nQ，

式中，Q為載箱，由于在冰區(qū)航行時(shí)船舶前行時(shí)的阻力有所增加，所以在東北航線的燃油消耗量高于普通航線的30%.

3) 破冰費(fèi)

根據(jù)《東北航道海域航行規(guī)則》規(guī)定，東北航道的引航費(fèi)用是根據(jù)船舶噸位數(shù)，航行時(shí)間，以及所經(jīng)過(guò)的區(qū)域數(shù)目所決定的，破冰船引航所涉及的區(qū)域越多，引航費(fèi)用就越高，另外，由于東北航道夏秋季節(jié)與冬春季節(jié)的冰況不同，所以其收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)也不同.

4) 日常管理費(fèi)用

日常管理費(fèi)用包括保險(xiǎn)費(fèi)用，船員工資和船舶維修費(fèi)用.

參考德魯里市場(chǎng)報(bào)告中普通船員的工資水平，東北航線由于自然環(huán)境比較惡劣，加之需要更高技術(shù)水平的船員為船舶服務(wù)，因此這些船員的工資要比普通船員的工資高30%，報(bào)告顯示船舶航行東北航道每天的保險(xiǎn)費(fèi)用加起來(lái)平均為3 344美元，另外，船舶修理及維護(hù)費(fèi)用一般是以船舶造價(jià)的百分率來(lái)提取的，同樣根據(jù)德魯里市場(chǎng)報(bào)告中大量的船舶造價(jià)數(shù)據(jù)，通過(guò)回歸分析法本文得出了船舶大小和船舶造價(jià)的關(guān)系式：

L(x)=0.8409x2+0.4894x+19.833

(r2=0.9952).

李振福[3]認(rèn)為普通集裝箱船舶的年度修理及維護(hù)費(fèi)用占船舶造價(jià)的1.5‰，抗冰型船舶占船舶造價(jià)的2‰.

綜上所述，計(jì)算所有成本費(fèi)用得出的運(yùn)輸成本結(jié)果如表1和表2所示.

表1 4 000TEU運(yùn)輸成本

續(xù)表1

表2 8 000TEU運(yùn)輸成本

2 航線的掛靠港

東京某航運(yùn)公司有一群同效用客戶群，如圖1所示，這些客戶大部分位于倫敦，鹿特丹，佩韋克港，釜山，安特衛(wèi)普，加爾各答，新加坡，香港，開(kāi)普敦，路易斯港口附近，航運(yùn)公司如果要服務(wù)這些客戶必須掛靠這些港口，因此選擇客戶的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為選擇最優(yōu)掛靠港的問(wèn)題，這些港口主要分布在傳統(tǒng)的蘇伊士航線，繞過(guò)非洲的好望角航線以及俄羅斯北部的東北航線，船務(wù)公司以這3條航線為基礎(chǔ)，研究承載量分別為4 000TEU和8 000TEU的集裝箱船舶，考慮運(yùn)輸成本與裝卸成本，對(duì)最優(yōu)掛靠港和最優(yōu)航線的選擇做出決策.

圖1 航運(yùn)公司客戶及掛靠港示意圖Fig.1 The location of customers and optional ports

3 最優(yōu)掛靠港選擇模型

3.1 模型假設(shè)

任何數(shù)學(xué)模型都是在提出問(wèn)題假設(shè)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，為了將實(shí)際問(wèn)題理論化，方便模型構(gòu)建，依據(jù)集裝箱運(yùn)輸?shù)奶卣骱蜅l件，本文中的最有價(jià)值客戶的選擇模型的前提假設(shè)如下：

1) 客戶所在港口之間均為直達(dá)航線；

2) 船務(wù)公司的船舶航向是單向行駛，并非閉環(huán)式.

3.2 模型建立

決策變量：

目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

(1)

(2)

(3)

(4)

xij+xji≤1， ?i，j∈N,

(5)

(6)

wj≤xij·tw，

(7)

α1+α2=1.

(8)

模型說(shuō)明：

目標(biāo)函數(shù)z由兩部分組成，第1部分表示港口的裝卸成本，第2部分表示港口之間的運(yùn)輸成本.

約束(1)表示對(duì)集裝箱船航行必須有始有終；約束(2)表示該集裝箱船舶中途至少掛靠一次；約束(3)表示集裝箱船舶從每個(gè)港口的出港次數(shù)不大于一次；約束(4)表示集裝箱船舶在每個(gè)港口的?？看螖?shù)不大于一次；約束(5)表示集裝箱船必須單向行駛；約束(6)表示港口總的卸載量與總的船舶載貨量的均衡； 約束(7)表示港口j的卸載量不能大于總的船舶載貨量；約束(8)表示權(quán)重之間的關(guān)系.

4 掛靠港運(yùn)輸成本及季節(jié)性差異

該航運(yùn)公司運(yùn)載的集裝箱船舶航行蘇伊士航線和好望角航線時(shí)運(yùn)輸成本并沒(méi)有明顯的季節(jié)性變化，可是，俄羅斯北部的東北航線由于收費(fèi)政策和海冰狀況受季節(jié)性的影響，其運(yùn)輸成本的季節(jié)性差別會(huì)比較大，需要區(qū)別考慮，正如第2節(jié)中表1和表2所示，若航行季節(jié)為夏-秋季，其運(yùn)輸成本會(huì)比較少，若航行季節(jié)為冬-春季，破冰費(fèi)用會(huì)比較高，所以運(yùn)輸成本也大大增加，將各港口之間的運(yùn)輸成本數(shù)據(jù)整理如表3和表4所示，其中8 000TEU的集裝箱船舶不能掛靠佩韋克港和加爾各答.

表3 4 000TEU夏-秋季節(jié)港口間的運(yùn)輸成本統(tǒng)計(jì)

表4 4 000TEU冬-春季節(jié)港口間的運(yùn)輸成本統(tǒng)計(jì)

表5 8 000TEU夏-秋季節(jié)港口間的運(yùn)輸成本統(tǒng)計(jì)

表6 8 000TEU冬-春季節(jié)港口間的運(yùn)輸成本統(tǒng)計(jì)

M是無(wú)限大的正數(shù)，表示兩港口之間的運(yùn)輸成本.

表7 港口卸載量與裝卸成本統(tǒng)計(jì)

5 計(jì)算結(jié)果分析

在第3部分的數(shù)學(xué)模型中，令α1=0.6，α2=0.4，利用MATLAB軟件對(duì)模型編程求解，將數(shù)據(jù)表3～表7代入模型中，得到結(jié)果如表8所示.

表8 求解結(jié)果

正如結(jié)果中體現(xiàn)的，4 000TEU的集裝箱船舶夏-秋季節(jié)的最優(yōu)掛靠港口集中在倫敦，鹿特丹，佩韋克和釜山，因此航運(yùn)公司夏秋季節(jié)開(kāi)展東北航線的業(yè)務(wù)，冬-春季節(jié)的最優(yōu)港口集中在倫敦，安特衛(wèi)普，加爾各答，新加坡和香港，因此船務(wù)公司冬春季節(jié)開(kāi)展蘇伊士航線業(yè)務(wù).這主要是因?yàn)闁|北航線惡劣的海冰環(huán)境和高昂的破冰費(fèi)用而導(dǎo)致的冬-春季節(jié)的運(yùn)輸成本明顯增加，使得蘇伊士航線的成本優(yōu)勢(shì)以凸顯.8 000TEU的集裝箱船舶全年選擇香港，新加坡，安普特衛(wèi)，倫敦作為掛靠港，始終開(kāi)展蘇伊士航線業(yè)務(wù)，這一方面由于集裝箱數(shù)量的擴(kuò)大增加了東北航線的通行費(fèi)，另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)航線的大船規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮了有效作用，使得蘇伊士航線最優(yōu).所以航運(yùn)公司必須用發(fā)展的觀點(diǎn)進(jìn)行航線管理，時(shí)刻注意各種因素的變化然后調(diào)整自己發(fā)展戰(zhàn)略，始終以選擇最優(yōu)掛靠港為核心，進(jìn)行合理的資源配置、謀求利潤(rùn)最大.

6 展望

本文通過(guò)東北航線運(yùn)輸成本的分析和船務(wù)公司最優(yōu)掛靠港選擇模型的建立，為船務(wù)公司選擇最優(yōu)的航線問(wèn)題提供了一種思路.經(jīng)過(guò)分析得出，佩韋克港附近具有大量的油氣資源尚未開(kāi)發(fā)，所以，船務(wù)公司夏秋季節(jié)在此處開(kāi)展集裝箱業(yè)務(wù)的同時(shí)也可以拓展LNG汽船以及油輪方面的業(yè)務(wù)，采取多元化戰(zhàn)略，這樣一方面有利于船務(wù)公司規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，另一方面有助于產(chǎn)生客戶積聚效益，降低管理成本.

該船務(wù)公司在冬春季節(jié)適合開(kāi)展蘇伊士航線一帶客戶的業(yè)務(wù)，但是，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著船舶破冰技術(shù)的不斷提升，船舶可以脫離破冰船的引導(dǎo)而獨(dú)立航行，船務(wù)公司可以避免高額的破冰支出，同時(shí)，如果俄羅斯對(duì)破冰費(fèi)用的收取政策放寬甚至取消，將更有利于東北航線業(yè)務(wù)的全面開(kāi)展.

但是，本文對(duì)于集裝箱船舶行駛東北航線的分析僅處于理論階段，目前為止也只在2011年有一艘集裝箱船舶經(jīng)過(guò)該航線從上海港到杜克金港，同時(shí)，歷史上行駛此航線的船舶的噸位數(shù)也沒(méi)有超過(guò)10萬(wàn)噸的.

[1] NONG H. The melting Arctic and its impact on China’s maritime transport [J]. Research in Transportation Economics， 2012， 35:50-57．

[2] 張 俠， 屠景芳. 從破冰船強(qiáng)制領(lǐng)航到許可證制度[J].極地研究， 2014， 26(2)：268-274．

[3] 李振福， 尤 雪， 王文雅， 等. 北極東北航線集裝箱運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性分析[J].集美大學(xué)學(xué)報(bào)， 2015， 18(1)：34-40．

[4] 張 俠， 壽建敏， 周豪杰. 北極航道海運(yùn)貨流類型及其規(guī)模研究[J].極地研究， 2013， 25(2)：167-174．

[5] 趙 寧， 宓為健. 集裝箱班輪航線擇港決策模型研究[C]//Proceedings of 2010 International Conference on Future Information Technology and Management Engineering，江蘇，2010:28-31．

[6] 丁明明， 梁承姬.中國(guó)內(nèi)陸集裝箱出口中轉(zhuǎn)港選擇模型[J].上海海事大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)， 2012， 33(4)：39-44．

[7] LU D Q， PARK G K. An economic analysis of container shipping through Canadian Northwest Passage[J].International Journal of e-Navigation and Maritime Economy，2014(1):60-72．

[8] 王學(xué)峰. 基于樞紐港的大型集裝箱船營(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)性研究[D]. 上海:上海交通大學(xué)， 2006．

The influence of the arctic routes on selecting ports for liner shipping companies

LIANG Chengji， ZHAI Diandian

(Science Research Center， Shanghai Maritime University， Shanghai 201306)

As the ice of arctic melting， the possibility of voyage through the arctic route increases gradually. A new round of competition centered by ocean transportation is opening. The opening of the arctic routes will shorten the shipping routes between Asia and Europe， which also saves the operation costs， reducing the risk of navigation and bringing new kinds of cargoes. The presence of the arctic route alters the whole liner routes of the shipping company and the emergence of new routes provides more choices for the shipping companies. Firstly this paper focuses on the northern sea route which is part of arctic routes， and analysis its transportation costs， considering the different season and the different volume. Then a model is formulated for selecting the most suitable port among the optional ports， targeting the minimized sum of transportation cost and unloading cost in the port. Finally MATLAB is used to solve this model， and the results show that the shipping company choose distinct ports and routes in terms of variation on seasons volumes．

the arctic route； container ship； transportation cost； the most suitable port

2015-05-22.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(71471110)．

1000-1190(2016)01-0061-06

U651+.2

A

*E-mail: dd1300354943@163.com.