摘 要：日益旺盛且多樣化的中歐物流需求，使中歐運輸通道得以不斷發(fā)展與完善，但還存在著運輸通道間惡性競爭，找不到合適貨源的問題。每種品類貨物均有其適宜的運輸通道，這涉及貨物時間價值。文章基于三種中歐集裝箱運輸通道，構建了用遺傳算法求解的多通道運輸方案選擇決策模型，研究了4類不同貨物從寧波到漢堡的運輸方案選擇決策問題，研究結果表明基于貨物品類的貨物時間價值會影響貨物運輸?shù)耐ǖ肋x擇，驗證了模型的可行性，為運輸方案決策者提供了科學的決策參考。

關鍵詞：集裝箱運輸；中歐貨物運輸；運輸方案選擇；貨物時間價值

中圖分類號：F50；U169 文獻標志碼：A DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.18.029

Abstract： The increasingly strong and diverse logistics demand between China and Europe has led to the continuous development and improvement of the transportation channels between the two countries. However， there is still a problem of vicious competition among transportation channels and the inability to find suitable sources of goods. Each category of goods has suitable transportation channels， which involves the time value of the goods. The paper constructs a multi-channel transportation scheme selection decision model using genetic algorithm based on three types of container transportation channels between China and Europe. The decision problem of transportation scheme selection from Ningbo to Hamburg for four different types of goods is studied. The research results show that the time value of goods based on the category of goods affects the channel selection of goods transportation， verifying the feasibility of the model and providing scientific decision-making reference for transportation scheme decision-makers.

Key words： container transportation; China-Europe freight transportation; transportation plan selection; time value of goods

收稿日期：2023-08-04

基金項目：云南交通職業(yè)技術學院青年基金研究項目（2019KJ002）

作者簡介：馬" " 蓉（1994—），女，云南曲靖人，講師，碩士，研究方向：國際多式聯(lián)運、國際鐵路聯(lián)運、國際貿易、運輸與物流。

引文格式：馬蓉．多通道下中歐集裝箱運輸方案選擇決策[J]．物流科技，2023，46（18）：110-114，125.

0" " 引" " 言

隨著“一帶一路”倡議的持續(xù)推進，中歐陸海國際物流運輸通道變得日益豐富且完善。當前已形成三種模式為主的中歐集裝箱運輸通道，包括中歐海運通道、中歐班列國際鐵路聯(lián)運通道、依托中歐班列的海鐵聯(lián)運通道[1]。中歐物流在需求與日俱增、貨物運輸品類不斷豐富的同時，也伴隨著運輸通道間惡性競爭、難以找到常態(tài)化運營貨源等問題。如何基于中歐三種模式運輸通道從“理性經濟人”視角出發(fā)，為不同品類貨物選擇適宜的運輸方案關乎運輸方案決策者的經營效率效益。

關于中歐集裝箱運輸選擇問題，目前已有學者取得了相應研究成果。趙怡然等[2]以9類中歐貿易貨物時間價值標定為基礎，明確了中歐班列在中歐集裝箱運輸方式中的作用與地位。邵曉嫻[3]計算出了適合中歐班列運輸?shù)呢浳镓浿捣秶?。李一義[4]從貨運代理角度，研究了特殊時期下不同類別貨物進行中歐集裝箱運輸?shù)倪x擇行為。在構建中歐多式聯(lián)運路徑選擇模型時，劉天昊[5]以總成本最優(yōu)為目標函數(shù)，主要考慮運輸時間不確定性及運輸過程中的碳排放因素；李玉民等[6]考慮的主要變量為運輸費用、運輸時間及碳排放。陳曦[7]基于中歐間的傳統(tǒng)海運、中歐國際鐵路聯(lián)運及瓜達爾港海鐵聯(lián)運進行比較研究。

上述研究成果對推動中歐集裝箱運輸發(fā)展產生了一定的積極影響，但并沒有解決運輸通道間爭奪貨源，以及不同品類貨物在中歐班列、中歐海運及中歐海鐵聯(lián)運通道間的運輸方案選擇問題。對此，本文從運輸方案決策者角度出發(fā)，立足于“理性經濟人”視角，構建以貨物品類、運輸時間及運輸費用為主要變量的多通道中歐集裝箱運輸方案選擇決策模型，以期為中歐間不同品類貨物選擇適宜運輸方案提供科學合理的選擇依據(jù)。

1" " 貨物時間價值分析

1.1" " 貨物時間屬性分類

不同品類貨物由于對時間的敏感程度不同，表現(xiàn)出了不同的時間價值。借鑒鄭波等[8]的研究基礎，如表1所示，把不同品類貨物按照時間價值進行分類。

1.2" " 單位集裝箱貨物時間價值計算模型

P（t）表示以時間為變量來描述貨物價值的函數(shù)，其函數(shù)值與時間呈負相關。假設t=0時貨物開始運輸，Pmax為滿載條件下，單位集裝箱的貨物價值；k為時間推移帶來的貨物月貶值率；η為貨物裝入單位集裝箱的入箱率，那么單位集裝箱貨物價值函數(shù)表示為：

用VTm表示單位集裝箱貨物時間價值，單位：元/天×箱，其計算需從三方面衡量。

1.2.1" " 貨物在運輸過程中對貨主資金造成的占用

假設單位集裝箱條件下，某品類適箱貨物的訂貨價格為Ps；γ為貨主年資金收益率。由于貨物在運輸過程中對貨主資金造成占用，如果運輸時間較短，則貨物可較快解除貨主資金占用狀態(tài)，故：

1.2.2" " 貨物由于運輸時間延長而增加的額外費用

運輸時間延長，在帶來運費及堆存保管費增加的同時，還會造成損耗風險增大。用Pz表示日集裝箱使用費，ρ表示貨物損耗比（根據(jù)Alford的研究，ρ占貨值的比例為0.25%），則：

1.2.3" " 貨物貶值

貨物價值受貨物價值特性影響會產生不同程度的貶值，進而影響到貨物時間價值。對貨主而言，貨物盡快進入銷售市場會使其獲得更高利潤。貨物貶值對應的單位時間價值為：

由此，可得到單位集裝箱貨物的時間價值模型如下：

2" " 數(shù)學模型構建

2.1" " 問題及圖示描述

假設國內某港口城市O有4類不同價值特性的貨物需要運往歐洲某城市D，有3種模式運輸通道可以選擇，如圖1。中歐鐵路通道：a.若O開行直達中歐班列，貨物搭乘中歐班列由國內口岸站出境到達；b.若未開行直達中歐班列，貨物需運至周邊有直達中歐班列的城市再運往D。中歐海運通道：貨物從O搭乘班輪經海運運至D。中歐海鐵聯(lián)運通道：貨物經海運從O運至有直達中歐班列的中轉港，再經中歐班列運往D。限定不同品類貨物在三種模式運輸通道上的全程運輸時間不超過各自運到時限的前提下，需解決的問題：為不同品類集裝箱貨物，基于O與D間三種運輸通道，在經濟原則及規(guī)定運到時限內，選擇經濟合理的運輸方案。

利用運輸網絡有向圖G（V，E）來研究多通道下中歐集裝箱運輸方案選擇決策問題。V是網絡中所有節(jié)點的集合；E是網絡中所有連接弧的集合，包括運輸弧及作業(yè)/中轉弧，每條弧上均有時間和費用屬性；任意一條運輸?。╥，j）∈E均有k種運輸方式，由此把本文所研究的問題轉化為最短路問題。

2.2" " 模型假設

同一類別貨物均用40ft標箱裝運，且能裝滿，不考慮不同類別貨物間的拼箱運輸；忽略兩端的接取送達作業(yè)；在節(jié)點間，運量不可分割；在兩節(jié)點的運輸路徑上，有且僅有1種運輸方式；最多有3種運輸方式在任一個節(jié)點上轉換；不同弧上表示同1種運輸方式時，平均速度相同；假定通道和節(jié)點處的能力都滿足運輸需求。

2.3" " 參數(shù)說明

參數(shù)說明見表2、表3。

2.4" " 模型構建

運輸通道中運輸方案選擇需考慮到運輸費用、運輸時間及貨物品類，其中式（5）建立的貨物時間價值模型可用來表征貨物品類。則多通道下中歐集裝箱運輸方案選擇決策模型如下。

式（6）為考慮運輸費用、運輸時間、貨物時間價值的廣義費用最小化目標函數(shù)模型；式（7）—（14）為約束條件。其中，式（7）表示xij取值范圍；式（8）表示運輸方案選定的弧來源所構建的多通道中歐集裝箱運輸網絡；式（9）根據(jù)貨物品類按照式（5）確定，表示m類貨物單位集裝箱貨物時間價值；式（10）表示網絡上所選路徑必須經過包含起始節(jié)點和終到節(jié)點的?。皇剑?1）表示集裝箱在網絡任意節(jié)點流入和流出的量守恒；式（12）表示只有一種運輸方式可供兩相鄰節(jié)點間選擇；式（13）表示規(guī)定運到期限內m類貨物運到目的地；式（14）表示運輸方案決策者對運輸費用、運輸時間的評價系數(shù)之和為1，其中θ1和θ2的取值與所運貨物品類及運到時限有關。

3" " 模型求解

3.1" " 權重系數(shù)確定

選用熵權法計算權重系數(shù)，首先對運輸方案決策者所運貨物的運輸費用及運輸時間敏感程度劃分等級評分，得出每類集裝箱貨物對時間及費用的敏感程度評分矩陣如表4。

由表4確定a項待評項目（a為貨物可滿足的運到時限數(shù)目），b個評價指標（運輸方案決策者主要對運輸費用及運輸時間進行評價，故b=2）的評分矩陣R=（rij）a×b，rij為第j個指標下第i個項目評分值，評分矩陣Rm反映了運輸方案決策者對所運貨物的運輸需求。

求第j個指標下第i個項目的指標值比重：

求信息熵：

求熵權：

3.2" " 模型求解算法

通過模型構建，將本文研究的問題轉化為0-1整數(shù)規(guī)劃最短路問題，采用遺傳算法求解（見圖3），具體步驟為如下。

Step1：染色體編碼；

如圖2，染色體被編碼和實數(shù)編碼相結合的方式分為5部分，其中⑤運輸方式部分，分別用0、1、2表示海運、公路運輸、鐵路運輸，在①—④部分中，1表示對應節(jié)點被選中，0為未被選中。

Step2：種群初始化；

先確定路徑的起始點，然后隨機生成可連接這兩點的多條路徑。

Step3：適應度函數(shù)計算；

以廣義費用最小為目標的函數(shù)，函數(shù)值越小，適應度值越大，所代表個體越優(yōu)秀，適應度函數(shù)為：

Step4：選擇；

為選擇部分個體遺傳到下一代，確定選擇精英選擇與輪盤賭選擇相結合的策略。

Step5：交叉變異操作；

為維持種群多樣性并生成下一代完整種群，將Step4中的優(yōu)選個體組成完整種群，并進行交叉和變異操作。

Step6：終止算法。

算法結束的標志為進化達到終止代數(shù)，此時輸出結果；若未進化到終止代數(shù)，則重復Step3—Step5。

如圖3所示。

4" " 算例研究

4.1" " 算例描述

假定有4種不同品類的貨物（高價值時間敏感類貨物電子產品、時間敏感類貨物快消服裝、高價值貨物高檔家具、一般貨物塑料制品）分別裝在4個40 ft集裝箱中，它們需從寧波運往德國漢堡，并有三種模式運輸通道可以選擇。在中歐鐵路通道上，將武漢、鄭州、重慶等9個能開行直達中歐班列至漢堡的城市（沒有寧波），作為寧波至漢堡走中歐鐵路通道的備選中轉城市；在海鐵聯(lián)運通道上，選用大連港、營口港為備選中轉港；在海運通道上，備選航線為“寧波—漢堡”運營較好的3條航線。要解決的問題為：在規(guī)定貨物運到期限及經濟原則條件下，為這4類貨物在寧波—漢堡的三種運輸通道間選擇最優(yōu)運輸通道的運輸方案，運輸網絡如圖4所示。

4.2" " 數(shù)據(jù)處理

4.2.1" " 單位集裝箱貨物時間價值計算

表5為獲取的4類貨物時間價值計算系數(shù)，由式（5）得到表6的時間價值計算結果。

4.2.2" " 權重系數(shù)處理

根據(jù)市場調查情況，對于寧波到歐洲的貨物運輸，快消服裝及電子產品類時間敏感型貨物的運輸時限要求一般為15～20天，高檔家具等高價值貨物運到時限在15～30天之內，寧波港到漢堡港的海運時間為27～35天。為此，取T=15，20，25，35天作為4類貨物的運到時限。

m=1，2，3，4分別表示電子產品、快消服裝、高檔家具及塑料制品，運輸方案決策者根據(jù)表2可確定所運輸?shù)?類貨物在4種運到時限下，對費用及時間的敏感程度評分，得到矩陣Rm=（rij）4×2，熵權法求解得到4類貨物費用及時間權重系數(shù)如表7。

4.3" " 求解模型

本文研究的多通道中歐集裝箱運輸網絡有27個網絡節(jié)點，50條運輸弧。設節(jié)點編號集合為U，且i，j∈U，編號用i=2，3，4，...，28代表城市，i（1）為公路樞紐，i（2）為鐵路樞紐，i（0）為港口節(jié)點，各城市編號見表8。

基于設計的遺傳算法，使用MATLAB程序求解運算。給定群體規(guī)模NIND=100，迭代次數(shù)gen=100，將運行參數(shù)設置為：交叉概率pc=0.9，變異概率pm=0.05。設定不同品類貨物運到時限，求解得到不同運到時限下各類貨物的運輸路徑如表9。同時得到以城市的經緯度坐標為依據(jù)而輸出的各類貨物的運輸路徑詳細情況如圖5。

5" " 結" " 論

本文構建了單位集裝箱貨物時間價值計算模型及多通道的中歐集裝箱運輸方案選擇決策模型。主要以從寧波主要出口至歐洲的4類貨物為研究對象，基于寧波到漢堡的三種集裝箱運輸通道，探討4類貨物在不同運到時限下在中歐三種運輸通道間的運輸方案選擇情況。求解結果表明：中歐鐵路通道適用于電子產品及快消服裝這類高價值時間敏感型和時間敏感型貨物的運輸，而塑料制品這類低價值的一般貨物“走”中歐海運通道最為經濟；對于高檔家具這類高價值貨物，其對運輸時間“容忍度”高，可根據(jù)運到時限要求來選擇運輸方案，海鐵聯(lián)運通道是綜合考慮運輸費用與運輸時間條件下最為經濟合理的方案。

參考文獻：

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[8] 鄭波，李魁梅，楊黎霞．基于貨物價值特性的運輸適宜性評價模型及應用[J]．科技通報，2017，33（12）：246-249.