交通运输工程与信息学报第５卷第２期２００７年６月ＪｏｕｍａｌｏｆＴｒａｎｓｐｏｎａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＩｎｆｏｒｎｌａｔｉｏｎＮｏ．２Ｖ０１５Ｊｕｎ．２００７港口物流集疏运系统网络结构优化分析黄芳１陶杰２１．浙江师范大学，交通学院，浙江，金华３２１００４２．义乌工商学院，国际贸易系，浙江，义乌３２２０００摘要：贸易的全球化对港口物流提出了越来越高的要求，而畅通无阻的集疏运网络是提高码头效率和效益的关键。本文通过对港口物流集疏运系统的分析，阐述了集疏遥系统对港口物流效率发挥的重要作用，并针对集疏运网络这一环节，借鉴双层规划模型和网络流理论，结合港口网络配流的特征，建立０—１整数规划模型，以最小物流成本为基础平衡货流量，优化港口集疏运网络结构。关键词：港口物流；集疏运系统；网络配流中图分类号：Ｆ２５２文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—４７４７（２００７）０２—００８０—０５ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＮｅｔＷｏｒｋＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＣｏｌｌｅｃｔｉｎｇａｎｄＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍｉｎＰｏｒｔＬｏｇｉｓｔｉｃｓＨＵＡＮＧＦａｎ９１１．Ｓｃｈ００１ｏｆＴＡ０Ｊｉｅ２Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ＺｈｅｊｉａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＣｈｉｎａＴｒａｄｅ，ＹｉｗｕＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ＆Ｊｉｎｈｕａ３２１０１９，２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔＺｈｅｊｉａｎｇ，ｏｆ工ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＹｉｗｕＣｏｍｍｅｒｃｉａｌＣ０１１ｅｇｅ，３２２０００，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｈｉｇｈｒａｃｔ：Ｄｕｅｔｏｔｈｅ９１０ｂａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｌｏｇｉｓｔｉｃｓｉｓｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＭｅａｎｗｈｉｌｅ，ａｔｒａｄｅａｒｏｕｎｄｔｈｅａｎｄｗｏｒｌｄ，ａｋｉｎｄｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｐｏｒｔｎｅｅｄｅｄ．ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｏｕｔｏｂｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐａｐｅｒｃａｎｄｉｒｅｃｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｓｙｓｔｅｍａｎｄｂｅｎｅｆｉｔｏｆｐｏｒｔｌｏｇｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｉｓｔｈａｔｈａｓａａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｃ０１１ｅｃｔｉｎｇｔｈｅａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇｃ０１１ｅｃｔｉｎｇａｎｄｃｒｕｃｉａｌａｓｒ０１ｅ１ｉｎｋ，ｔｏｔｈｅｐｏｒｔａ１０９ｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｅｎ，ｔａｋｉｎｇｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋａａｎｄｗｉｔｈ收稿日期：２００５．１０一２８．作者简介：黄芳（１９８卜），女，浙江金华人，工学硕士，浙江师范大学教师，研究方向：交通运输，物流工程。８霞＋，万 方数据港口物流集疏运系统网络结构优化分析黄芳等ｂｉ一１ｅｖｅｌｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｆｌｏｗｔｈｅｏｒｙ，ａｎｄｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂａｌａｎｃｉｎｇｔｈｅｃａｒｇｏｆｌｏｗ，ａ０—１ｉｎｔｅｇｅｒｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｔａｋｅｓｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍ１０９ｉｓｔｉｃｃｏｓｔａｓａｂａｓｉｃｂａｌａｎｃｅｃａｒｇｏｆｌｏｗｖｏｌｕｍｅ，ｏｐｔｉｍｉｚｅｓｔｈｅｃ０１１ｅｃｔｉｎｇａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｏｆ１０９ｉｓｔｉｃｓａｔｐｏｒｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｏｒｔｌｏｇｉｓｔｉｃｓ，ｃ０１１ｅｃｔｉｎｇａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｎｅｔｗｏｒｋａｓｓｉｇｎｍｅｎｔＯ引言１港口物流集疏运系统随着世界范围内国际贸易的扩展，港口物流服务１．１集疏运系统的含义向多元化发展，具备畅通无阻的集疏运网络，就能直简单地说，集疏运系统包括集疏设施、集疏运方接导致该地区的港口吞吐量的发展，对提高码头装卸式及集疏运管理，其中集疏设施通常指公路、铁路、速度、加强车船周转、确保商品按时送达、缩短商品港口、机场、仓库、堆场等；集疏运方式主要有水路流通时间均有十分重要的意义和作用。发达国家和地运输、铁路运输、公路运输和航空运输；集疏运管理区都十分重视建立以港口为枢纽的集疏运系统，新加指对运输计划的制定、组织、协调等。在港口集疏运坡、鹿特丹、等港口都是由于具备良好的集疏运各个环节中，“集”是从发货人指定场所将出口的货物网络，才能始终保持在世界范围内港口货物吞吐量的运至港口，集中堆放在码头或码头附近的堆场或仓库；领先地位【１１。“疏”是将进口货物从船上卸下，堆放在码头后方堆场、但是，对于大多数港口国家来说，港口集疏运还码头附近的港外堆场或仓库，或直接从船上吊卸到车是一个比较薄弱的环节，尚未形成高效集疏运网络，辆上，然后通过各种方式运至收货人指定的目的地。在此方面的理论研究也相对较少。目前主要有Ｓ．ＣｈａＪｌａｓ和Ｗ．Ｋｏｌｏｄｚｉｅｊｅｃｔ提出了ＦｕｚｚｙＦｏｒｄａｎｄ１．２港口物流集疏运系统的作用Ｆｕｌｋｓｏｎ等网络流理论应用于集疏运规划。本文借鉴集疏运系统对港口物流能力、功能的发挥其着重Ｆｕｚｚｙ网络流理论，结合港口物流的特征，建立线性要作用，是控制港口物流服务效率与效益的关键。其规划模型，对集疏运网络结构进行优化【２】。地位如图ｌ所示：臼一货运站系统集疏运系统装卸工艺系统运输系统物流系统管理信息系统图１集疏运系统在港口物流中的地位Ｆｉｇ．１ＲｏＩｅｏｆａｃｏＩｌｅｃｔ；ｎｇａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｌｎｇｓｙｓｔｅｍｎｐｏｒｔＩｏｇ；ｓｔｉｃｓ万 方数据８ｌ：ｊ交通运输工程与信息学报２００７年第２期畅通无阻的集疏运是港口物流必不可少的基本保证。体现在：集疏运是保证港口通畅的基本条件；周密的集疏运计划能提高货物运输的经济效率，促进港口多式联运的发展，将各种运输方式有机的联系起来，实现“门到门”运输，从而加速实现港口运输现代化。２．２港口、货运站与集疏运网络配流的统一关系在港口集疏运网络中，对比节点与弧（连接港口与货运站之间、货主仓库与货运站之间的运输线路）对集疏运网络的，节点的表现得更突出。集疏运网络的节点即港口和货运站对集疏运的，表现为港口和货运站对货物的作业能力与管理的协调方面，这是集疏运中相对薄弱的环节，它反映在装２港口物流集疏运网络港口物流集疏运网络是以港口和货运中转站（尤其是内陆货运站）为节点，以连接港口和货运站的运输线路为弧所建立的网络。因此，对集疏运网络的结构的优化，一方面通过对货运站布局问题的研究，合理地选择建设地点（本文研究不涉及选址这一部分，故不作详述）；另一方面，通过集疏运线路的配流研究，从而加强集疏运网络的通过能力。２．１卸作业、拆装箱作业、堆存、检查等方面能否按时间要求和熟练及时调拨、供应。集疏运线路，即从起点。到终点Ｄ有刀条运输线路可供选择，每条线路都有可能分配一定的运量，在某一时段内，当所有货主选择完运输线路和运输方式后，就实现了集疏运网络的配流。配流的结果可能在集疏运网络能力允许的范围内，也可能某一方向的某一运输方式的运能不能满足流量的需求。在运能不能满足运量需求时，出现阻塞现象，一方面造成运量集疏运网络规划模型港口物流集疏运网络规划可以采用双层规划模在集疏运网络上的重新分配，使一定运量转移到其他可供选择的线路上；另一方面，提出对路段通行能力的加强：从而达到运量分配的动态平衡‘３］【４１。港口、货运站与集疏运网络配流的统一关系，（１）型，根据Ｋｏｌｓｔａｄ（１９８５）和ＢｏｙｃｅａＩｌｄＫｉｍ（１９８７）的定义，双层规划模型具有如下形式：Ｕｐｓ．ｔｍｉｎ№，Ｊ，）Ｇ＠，ｙ）≤０（上层模型）如图２所示：式中：如）由下述公式求得Ｌｏｗｓ．ｔ（下层模型）（２）ｍｉｎ厂＠，ｙ）ｇ＠，ｙ）≤０上述模型中，上层决策者通过设置决策变量ｘ的值影响下层决策者，因此，了下层决策者的可行约束集，上层决策者通过下层决策者的目标函数与下层决策者相互作用。下层决策者变量ｙ是上层决策变量ｘ的函数，即Ｊ，＝＠）。上层模型的目标是使集疏运网络总费用和投资成本达到最小化；下层模型则集疏运网络的用户平衡配流模型为基础，使处于下层的用户在上层决策者给定节点和路段能力的情况下，做符合自己需求的路径选择行为。本文建立的模型就是针对上层模型建立的，下层模型则是在已经优化的路网上进行最佳路线选择。Ｆｉｇ．２圉囝口网目图２港口集疏运方式示意ＩＩＩｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏＩＩｅｃｔＩｎｇａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇｍｏｄｅｓ万方数据 港口物流集疏运系统网络结构优化分析黄芳等３建立网络结构优化模型３．１确定假设条件（１）将货运站、中转站与运输线路的选择和使用进行统一的考虑和分析。（２）假设货运站布局已经确定，不考虑选址问题。（３）货物从生成地运输到目的港码头主要有公路、铁路和短距离水运三种集疏运方式。（４）假设铁路和公路集疏运量都在所选线路的设计通过能力范围内。３．２构建线性规划模型根据港口、货运站与集疏运网络配流的统一关系（见图２）以及假设条件，考虑实际情况，建立使场站、线路的基建投资费用和货主运输总成本最小为目标的线性规划模型。决策变量为：如果货物从生成地ｆ运输到目的港码头七经过内陆货运站（或中转站、支线港）Ｊ，则ｘ二＝ｌ，否则，靠＝０：这是求解目标函数最小的Ｏ—ｌ整数规划问题。（１）目标函数（３）为：∑∑惦＋或ｋ：＝ｇ∑∑锄＋Ｑ：ｋ＝级ＩＥ）Ｊ∈Ⅱ（８）（９）∑∑白盖＋鲸＋鲸ｋ＝鲰女ｅ，ＪＥｎ（１０）Ｑ：ｆ，＋级＝ＱＪ级＋鲰＝ＱＶｆ∈，＂（１１）工：＝（ｏ，１）式中：①下标，∈力七∈ｙ（１２）ｆ——货物生成地，货主工厂或仓库；／——内陆货运站、中转站或支线港；七——目的港：ｍ——港口货物生成地ｉ集合；行——集疏运网络中的内地货运站（中转站），集合，胛￡珊：ｙ——集疏运网络中的港口码头七数量。②决策变量ｃ：——货物从ｆ运输到．，的公路运输单位费用；ｃ：——货物从ｆ运输到，的铁路运输单位费用；ｃ各——货物从．，运输到七的公路运输单位费用：ｃ盖——货物从＿，运输到七的铁路运输单位费用；ｃ盖——货物从＿，运输到七的水路运输单位费用：ｍｉｎｚ（ｘ）＝∑∑∑（（鳞ｃ；＋或ｃ；）＋（鲽ｃ盖ｔｅｍｋＥ，ｉ∈ｎ＋Ｑ盖ｃ盖＋Ｑ盖ｃ盖）＋（Ｑ：ｃ妻＋Ｑ二ｃ：））工＿：：．＋∑４，口（Ｆ（Ｑ，））约束条件：（２）。＆——货物从ｆ运输到七的公路运输单位费用；ｃ：——货物从ｆ运输到七的铁路运输单位费用：Ｑ，——港口货物生成地ｆ的可能生成量，它由∑《＝ｌ，ＥｄＶｆ∈珊，Ｖ七∈ｙ（４）两部分组成，锄为需要被运输到内陆货运站（中转站）的货运量；Ｑ雎为发货人仓库装车到港口码头的货运量；货运站选入集疏运网络的条件：目＝＆“，蚴砑≥冰萋．～够鼢矿矿Ⅵ∈卅（５）ｇ——被运输到港口码头七的货运量，包括两部分：Ｑ聃为需要从内陆货运站（中转站）运输到港Ｆｂ）＝∑∑（岛＋鲰）Ｊ：Ｖ七∈ｙ货运站的最大作业能力：Ｍ无穷大（６）口码头的货运量；Ｑｍ为发货人仓库装车到港口码头的货运量：４——内陆货运站（中转站）的建设投资；篆丢（ｇ＋鲰）ｘ０≤鲸“万方数据 Ｖ七∈ｙ‘＂Ｑ急——内陆货运站（中转站）Ｆｓ的最大作业能力。下转第１１４页货源生成量与港口货物接收量的数量平衡：眵ｊ鼍ｊ交通运输工程与信息学报２００７年第２期１２５（６）：５０８—５１４．律【Ｊ］．山东交通学院学报，２００４，１２（１）：５５～５９．【６］【３］ＣａｍｂｒｉｄｇｅＳｙｓｔｅｍａｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．Ｔｒａｍｃｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ——ｆｉｎａｌｒｅｐｏｒｔｏｆ廿ｌｅｔｒｅｎｄｓａｎｄａｄｖａｎｃｅｄｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｂｒｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ王炜，过秀成等．交通工程学【Ｍ】．南京：东南大学出版社，２０００：２２，１２５一１２６．ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ【Ｒ］．【７】汪光焘．推进优先发展城市公共交通战略【Ｊ】．城市交通，２００５，３（３）：ｌ一２．Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ：ＦＨＷＡ．２００５．【４】陆化普．大城市交通问题的症结和出路【Ｊ】．城市交通，１９９７，（５）：１６—２０．【５】［８】徐循初．城市道路网系统规划思想及实例解析【Ｊ】．城市交通，２００６，４（１）：３０一３５．李林波，万燕花，张勇平．城市交通拥挤的一般规上接第８３页ＱＦｓ——内陆货运站（中转站）Ｆｓ的盈亏平衡点时的作业量，即最低作业量；４结束语本文通过对港口物流集疏运系统的分析，阐述了集疏运系统对港口物流效率发挥的重要作用，并将视ＱＰ——铁路运输组织要求的最低限度货运作业量。根据公式（３），应用遗传算法ＧＡ，可以获得使角放在集疏运网络这一对象上，借鉴Ｆｕｚ巧网络流理论，结合港口物流的特征，建立相应的线性规划模型，砸）最小的《及货运站的作业量。这样，所有满足碟≠０的内陆货运站（中转站）都成为集疏运网络优化中的节点。由于不同方式、不同线路上的单位运输费用不同，所以，可通过该模型得到优化货运站建设点之间的最优线路，从而得到港口物流集疏运系统的最优发展和建设模式。对集疏运网络结构进行优化。由于该模型在货运站布局已经确定的基础上建立的，主要用来说明货运站与集疏运网络配流的统一关系，在具体应用时还应考虑公路、铁路的能力而引起的一些不确定因素，所以模型本身存有变动，可作参考之用。另外，涉及到模型的实际应用、求解和集疏运线路优化选择问题，以后将作进一步研究。参考文献【ｌ】姚荣芬．上海港集装箱码头集疏运工程设计与建立【Ｄ】．上海海运学院，２００２．［３】朱晓宁著．集装箱多式联运通道规划理论与方法［Ｍ】．北京：中国铁道出版社，２００２．［２】张秀媛．港口集疏运的Ｆｕｚ巧规划方法【Ｊ】．大连海运学院学报，１９９４，２０（３）．［４】陈锴．大连港集装箱集疏运系统规划研究【Ｄ】．大连海事大学，２００２．万方数据
