基于中產階級需求的近海型郵輪航線設計

楊忠振, 朱曉聰

(大連海事大學 交通運輸管理學院, 遼寧 大連 116026)

基于中產階級需求的近海型郵輪航線設計

楊忠振, 朱曉聰

(大連海事大學 交通運輸管理學院, 遼寧 大連 116026)

針對我國中產階級，提出發展近海型郵輪旅游產品的設想，進而提出我國郵輪旅游產業發展從起步到成熟的過渡性經營模式。對東北地區的中產階級進行問卷調查，分析其對近海型郵輪旅游產品的需求特征，包括航行時間、掛靠港等。建立近海型郵輪航線優化模型，以游客量最大和運營成本最小為目標，以航行時間、載客容量為約束，模擬航線結構與游客數量間的互動關系。設計基于矩陣編碼的改進遺傳算法，并以大連港為母港、東北地區的旅游需求為基礎，求解模型，計算平衡狀態下的航線方案與航線收入。

水路運輸； 郵輪旅游； 航線優化； 矩陣編碼； 郵輪母港

國際郵輪協會[1]曾將郵輪旅游分為3類：國際郵輪游、區域郵輪游和海岸線郵輪游。盡管在居民收入大幅度提高的情況下，郵輪游已在我國引起廣泛關注，但中產階級的收入還不足以支撐長時間、跨洲際的國際郵輪游或區域郵輪游。更重要的是，由于假期一般較短，他們很難利用十幾、幾十天的時間進行郵輪旅游。因此，政府根據郵輪游的發展趨勢及國民的需求，制定了郵輪旅游的發展規劃。國家《交通運輸“十二五”發展規劃》[2]針對郵輪產業發展明確指出：要大力發展海峽及島嶼間高速客輪、客滾運輸和水上旅游客運，推進大連、天津、青島、廈門、深圳、北海等港口的郵輪運輸，重點建設三亞、上海等郵輪母港，逐步延伸產業鏈條和服務范圍，提高郵輪運輸發展水平。

隨著郵輪港口不斷發展以及港口城市對郵輪經濟的渴望不斷增強，可以預見，如果不有效喚起郵輪旅游的市場需求，國內的郵輪產業會出現產能過剩問題，進而導致郵輪港口間惡性競爭、國際郵輪巨頭大幅度盈利，而郵輪接待城市和郵輪港口卻處于虧損狀態的局面。因此，發展本土郵輪旅游公司、設計合理的郵輪旅游產品、喚起中產階級的需求，是未來幾年我國郵輪旅游產業的緊迫任務。

近海型郵輪游是海岸線郵輪游的一種，其特點是船舶規模中等、航程較短、特色鮮明、服務設施相對齊全，檔次比遠洋型郵輪游低，屬中高端旅游產品。近10 a來,日本一直在打造低價郵輪旅游產品LCC(Low Cost Cruise)，2013年推出的9夜10 d近海型(橫濱—廣島—長崎—釜山—福岡—橫濱)LCC的價格只有12萬日元。這種做法既發展了郵輪旅游產業，也使得日本的普通百姓能夠體驗郵輪旅游。我國本土郵輪公司曾開辟的上海—溫州航線、上海—普陀島航線等均屬于此類旅游產品。但是，由于經驗不足、產品設計不完善以及市場定位不準確等原因，該類郵輪游的經營狀況一直未達到預期目標。

因此，現階段應首先解決近海型郵輪旅游產品的設計問題，盡快推出適應國內需求的郵輪旅游產品，刺激居民的消費需求，進而推動郵輪旅游產業的發展。在此背景下，以郵輪旅游產品開發為對象，分析我國郵輪旅游市場現狀和消費者需求，探索我國郵輪旅游產品的開發方案和策略，為近海型郵輪設計航行路線，培育和打造我國的郵輪旅游品牌。

1 文獻綜述

1.1國外研究

西方國家關于郵輪的研究較早，現已比較成熟，內容涵蓋郵輪經濟、港口、航線以及旅游者等。FAMA等[3]研究了郵輪旅游者的行為，包括該種生活方式的行為組成、選擇郵輪旅游的理由、郵輪乘客的價值觀與態度等。HEUNG等[4]評估了致使郵輪游客再次消費的因素，研究了香港郵輪游客的出游動機與滿意度，建立了績效模型。TEYE等[5]分析了北美地區游客對郵輪度假和船上服務的滿意度，發現游客的滿意度達到或超過預期設想。DURNANA等[6]論證了郵輪游客的情感因素與郵輪體驗價值間的關系，認為情感因素決定著游客對郵輪服務的體驗價值。

在郵輪產品方面，HENTHORNE[7]研究了郵輪游客的旅游時間長度，發現3 d，4 d和7 d的郵輪旅游產品最常見。關于航線設計，HERSH等[8]提出了一種2階段方法:首先以航行時間、啟航時間、單位日票價、港口停留時間、郵輪規格等為參數，對郵輪需求進行回歸，確定需求函數；隨后基于需求函數建立動態規劃模型，確定最優行程。LEONG等[9]以航線吸引度最大為目標，優化設計郵輪航線，確定停靠點、各停靠點的逗留時間及港口掛靠順序。

1.2國內研究

國內的郵輪旅游業起步晚，對郵輪的研究較為單一，大多集中在郵輪旅游的經濟效益、港口或地區的郵輪產業發展規劃以及郵輪港口的建設上。

1) 在郵輪產品方面，鄭慧[10]通過分析我國郵輪市場的供給及需求，找出了郵輪供給與需求間存在的問題，提出了郵輪旅游產品的開發對策和發展思路。鄢紅葉[11]建立了郵輪航線規劃的2階段模型，同時求解了港口選擇、掛靠順序以及艙位分配3個變量，為郵輪的航線設計提供了輔助決策支持。

2) 在郵輪產業方面，徐虹等[12]從供應鏈的視角分析了郵輪旅游產業的構成和各環節的相互關系，構建了郵輪供應鏈模型;結合郵輪旅游產品特點，提出了優化產業鏈的協調措施。張言慶等[13]對郵輪產業的聚集發展以及規模經濟和寡頭壟斷等進行了分析，發現郵輪具有巨型化、旅游產品主題化、航線近程化等發展趨勢。

可看出已有研究涉及到郵輪的航線設計、游客需求、產業發展、母港建設，但研究的問題較宏觀，尤其是在國內幾乎找不到有關海岸線型郵輪旅游產品的市場需求特征及游客量與航線結構的關系相關方面的研究。因此，擬通過問卷調查掌握中產階級消費者對郵輪旅游的需求特征，建立模型模擬郵輪航線結構與乘客數量之間的動態關系，并獲得平衡狀態下的航線方案及航線服務的游客的數量。

2 近海型郵輪旅游產品需求調查

需求特征與形態是決定旅游產品設計的關鍵因素，為此,以東北地區的主要城市大連、沈陽、長春、哈爾濱的中產階級(家庭年收入在8萬～12萬的政府公務員、外向型企業中層管理人員、大學教師、設計咨詢部門的高級工程師)為對象，進行近海型郵輪旅游產品需求調查。主要以實地發放和電子郵件發放的形式進行，共收回有效問卷353份。首先調查這些消費者過去旅游的信息，包括出游頻率、花費、所耗時間等；其次調查其對郵輪航線的需求，包括喜歡的航線、航期長度、掛靠港口數等；隨后調查其對郵輪上活動和服務的偏好，包括期望的船舶規模、娛樂設施、特殊服務和相關花費等；最后調查其對郵輪游陸上活動的需求，包括希望在各掛靠港口的停留時間、陸上旅游景點及購物設施等。

從調查所得數據看，多數消費者每年僅出游一次，且每次旅游時間為2～5 d(見圖1)，可見消費者的閑暇時間相對較少，短期郵輪旅游容易被接受。

在旅游消費方面，游客一次國內游可接受的費用見圖2，可以看出，4～5 d的旅游，3 000～5 000元的花銷是最能夠被接受的，這也應該是國內中產階級郵輪游的消費水準。

在掛靠港偏好方面，35%的被調查者認為掛靠港口的數量不重要，重要的是掛靠港口的旅游項目。在問卷給出的幾個港口中，66%的被調查者希望掛靠青島港，62.1%的人希望掛靠上海港(圖3)。另外，調查還發現,消費者偏愛“山水風光”和“文物古跡”，這符合景點觀光是必要項目的旅游習慣。

圖1 被調查者的出游頻率及單次旅游耗費時間

圖2 各旅游時間長度所對應的旅游花費情況

圖3 被調查者對郵輪掛靠港的需求特征

基于上述調查信息，在第3節構建數學模型，并以大連為母港、東北地區的中產階級游客為服務對象優化設計郵輪環游航線。

3 近海型郵輪航線優化模型

3.1航線優化思路

以往的航線優化都假設運輸需求固定不變、郵輪的乘客量與其航線結構密切相關，僅以航次日均成本最小為優化目標，無法得到符合實際的結果。因此，以航次日均成本最小和航次游客量最大為雙目標進行航線優化。另外，由于近海型郵輪航線較國際郵輪航線價位低，中產階級消費群體的閑暇時間固定且較短，設計航線時考慮航次時間約束。

3.2航線優化模型

3.2.1模型假設

航線為單向環形航線，即除母港外，郵輪在其他港口只掛靠一次；航線的主要客源地為東北地區，母港為大連港；航次成本包括燃油費、船舶在港費，不包括郵輪的物資采購和船舶資本成本；各郵輪港口的港口使費率相同；郵輪在各港口的停泊時間相同，都為6 h；掛靠的各港口都可以上下游客。

3.2.2模型結構

雙目標郵輪航線優化模型為

式(1)～式(8)中：Q為航次的市場需求；xij為決策變量，表示i港到j港的航段是否在郵輪航線上，若是，則xij=1，否則xij=0；n為候選港口的個數。目標函數1(式(1))為航次日均成本最小，目標函數2(式(2))為航線市場需求最大。很顯然，他們是二律背反的，航線市場需求及航線成本均取決于航線魅力，魅力越大，其市場需求Q越大，航線成本必然越高。郵輪不是出行工具而是旅游休閑設施，其魅力取決于航線結構、掛靠港口、船上設施、航行時間，郵輪航線的魅力越大，維持航線運營的成本越高。上述模型模擬二律背反的2個目標的互動關系，對其進行求解可獲得平衡狀態下的郵輪航線及其市場需求規模。

式(3)將航線的母港限定為1號港口(即大連港)；式(4)將航線的類型限定為單向環形航線；式(5)保證沒有脫離母港的獨立航線；式(6)將航行時間限定在2～5 d(符合東北中產階級消費者的需求)；式(7)表示掛靠港口的數量為2個以上；式(8)表示船舶的載客容量限制。

模型中各變量的計算方法如下：

(1) 航次日均成本為

Z=(Cp+Cs+T×Nc×Cw)/T

(9)

式(9)中：T為航次時間；Cp為船舶在港成本；Cs為船舶航行成本；Nc為郵輪上船員人數；Cw為船員日均工資。

(2) 航次時間為

T=Ts+Tp=

(10)

式(10)中：Ts為船舶航行時間；Tp為船舶在港時間；dij為港口i至港口j的海上航行距離；v為郵輪航速。

(3) 船舶的在港成本為

(11)

式(11)中：α為港口使費；Δ為旅客登船速度；γ為旅客登船費率，按時間收取。

(4) 船舶航行成本為

Cs=Ts×FC×FCP+Tp×DC×DCP

(12)

式(12)中：FC為重油日消耗量；DC為輕油日消耗量；FCP為重油單價；DCP為輕油單價。

3.3算法設計與模型求解

上述航線優化模型是背包問題(KP)和旅行商問題(TSP)的復合體，求解計算的規模較大，用直接搜索算法求解速度慢。因此在實際應用時,需用基于矩陣編碼的改進遺傳算法求解，具體步驟如下。

3.3.1編碼

將航線方案編碼為一個n×n的二進制矩陣(n=候選港口數量)，圖4的左邊為n=7時的一個航線方案的編碼，右邊為對應的航線。

圖4 航線方案編碼與對應的航線方案

該矩陣編碼有效克服了編碼不能判斷個體合法性的問題，具有多重優點。例如：能形象、直觀地判斷生成的個體是否合法，便于計算個體的適應度值，生成的個體豐富多樣，拓展了搜索空間，易于將非法個體轉化為合法個體。按照對可行解的要求，編碼應滿足：矩陣中1的個數應≥2，≤5； “1”處于非對角線上的不同行不同列中，且不包含對稱元素。

對非法個體進行合法化需經過以下步驟：

(1) 判斷矩陣對角線位置上的元素是否均為“0”，若是，進入下一步，否則將所有“1”改為“0”；

(2) 判斷第1行中是否有且僅有1個“1”，若是，進入下一步，否則選取該行任意一非對角線位置將“0”改為“1”；

(3) 判斷第1列中是否有且僅有1個“1”，若是，進入下一步，否則選取該列任意一非對角線位置將“0”改為“1”；

(4) 從第i行起，進行如下操作:

① 判斷是否該行的非對角線上元素為1，且該“1”所處的列中的其他元素都為“0”，若是，保留該“1”，否則將該元素所在列的“1”改為“0”；

② 若該行有多于一個位置上的值為“1”，取該行非對角線位置的任意一個“1”，將該位置所在行和列的其他“1”都變為“0”；

③ 若該行的值均為“0”，則在該行的非對角線上任選一個位置將其值變為“1”；

④ 若 “1”有對稱元素，則把該行與矩陣中的任意行進行交換，直至無對稱元素為止。

重復①～④，直至矩陣中的所有“1”都位于不同行、不同列為止。

3.3.2適應度函數構建

用聚合的方法將雙目標加權轉化成單目標作為適應度函數，形式為

(13)

3.3.3選擇交叉變異操作

用輪盤賭選擇機制進行選擇操作；交叉操作采取的是隨機選擇2個父代個體中的任意一行或一列，對其進行互換，產生下一代新個體。變異操作是以一定的變異概率Pm，選擇父染色體中的任意2個元素(或2行/列)，對換其位置。

3.3.4種群更新

判斷個體的適應度值的大小，若新個體的適應度高于原個體，則用新個體替換原個體，否則繼續用原個體進行交叉、變異等操作，直至找到最優個體。

3.3.5算法的停止

當M代內的最優適應度函數值無顯著提高時，停止計算。M的取值應恰當，可依據種群規模N確定為M=N。

4 應用計算

4.1已知輸入變量

1) 郵輪為5萬噸級，額定載客量2 000人。

2) 郵輪的航速：20 kn。

3) 郵輪上的船員數量：300人。

4) 船員日平均工資水平：350元/d。

5) 旅客登船速率：500人/h。

6) 旅客登船費率：400元/h。

7) 日消耗燃油與費用：重油130 t/d,5 600元/t；輕油10 t/d,8 500元/t。

8) 郵輪在各掛靠港的港口使費按照廈門國際郵輪碼頭的收費標準統一為17萬/次。

9) 各備選港口之間的郵輪旅游需求分布矩陣見表1所示預測值[14]。

10) 各港口間的海上航行距離見表2。

表1 2015年各備選港口間郵輪旅游需求分布預測值 萬人

表2 港口間的海上距離 n mile

4.2模型輸出結果

用MATLAB 7.0軟件進行求解算法編程，計算時變異率Pm為0.6，初始種群規模為20，迭代次數為1 000次。算法迭代至385次收斂，圖5顯示了算法的收斂過程。

圖5 適應度值的變化過程

所對應的航線方案為：大連—青島—上海—天津—威海—大連(見圖6)。航線的航行時間為4.79 d，市場需求為220 840人次/a，航次日均成本為84.3萬元，此航行成本不是最低的，但航線的運營成本和市場需求量之間達到了平衡狀態。

圖6 最優航線示意圖

航線上的青島、天津和上海在郵輪基礎設施建設、旅游資源以及對消費者的吸引力方面均位于前列。威海是具有豐富旅游資源的城市，盡管其知名度和吸引力不如上海和天津，但作為新崛起的旅游城市,能夠滿足旅游者的好奇心。航線航行時間為4.79 d，與我國消費者希望的郵輪旅游時間在2～5 d的期望相符。

5 結 語

通過問卷調查研究了東北地區中產階級對郵輪旅游的需求特征，發現其需求非常符合近海型郵輪旅游產品的特征。他們偏愛于價格較低的短期、短途郵輪旅游產品，且希望掛靠港口有山水風光、文物古跡等，對船上住宿及娛樂設施的需求以中等為主。

為科學開發近海型郵輪旅游產品，建立了近海型郵輪航線優化模型，將游客數量與航線經營成本聯系起來，通過雙目標函數來模擬航線需求與航行成本間的平衡狀態，同時計算航線方案和游客數量。

郵輪旅游涉及的內容廣泛，本研究尚存在不足之處。例如，在航線優化模型中，航次成本僅考慮了船舶的燃油費用和港口費用，未考慮采購成本、船舶維護成本等；另外，為計算方便，均一化了各港口的收費，而實際上各港口的收費標準會有差別。在未來的研究中，將全面深入地分析郵輪航線設計的相關問題，以得到更具現實意義的結果。

[1] Cruise Lines International Association. Profile of the U.S. Cruise Industry [R]. 2009.

[2] 交通運輸部. 交通運輸“十二五”發展規劃[R]. 2011.

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[6] DURNANA, TEOMAN, MATTILAB,etal. The Role of Affective Factors on Perceived Cruise Vacation Value [J]. Tourism Management, 2005(26): 311-323.

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[10] 鄭慧. 基于中國旅游者需求的郵輪旅游產品開發對策研究[D]. 青島: 中國海洋大學, 2009.

[11] 鄢紅葉. 郵輪航線規劃研究[D]. 大連: 大連海事大學, 2012.

[12] 徐虹,高林. 基于供應鏈視角的郵輪旅游芻議[J].北京第二外國語學院學報, 2010(l): 58-62.

[13] 張言慶， 馬波， 范英杰. 郵輪旅游產業經濟特征、發展趨勢及對中國的啟示[J].北京第二外國語大學學報, 2010(7): 26-33.

[14] 孫瑞萍. 面向東北地區的近海型郵輪旅游產品開發研究[D]. 大連: 大連海事大學, 2013.

OptimizationofCostalCruiseLineOrientedtoRequirementsofMiddleClass

YANGZhongzhen,ZHUXiaocong

(Transportation Management College, Dalian Maritime University, Dalian 116026， China)

The middle-class-oriented cruise tourism along sea side is proposed as the introductory business for developing cruise economy in China. The characteristics of requirements for cruise tourism, such as the length of travel time, ports of call, are analyzed based on the questionnaire survey of the middle class in the northeast China. An optimization model, representing the interaction between the cruise lines and passenger volumes is built, with the goal of maximizing the passenger volume and minimizing the operating costs and the constraints in cruising days and vessel capacity. A matrix coding genetic algorithm is designed to solve the problem to find the cruise line with Dalian as the cruise home port for the middle class in northeast China.

waterway transportation; cruise tourism; shipping line optimization; matrix coding; cruise home port

2014-07-20

教育部博士點基金(20112125110003)

楊忠振(1964—)，男，遼寧大連人，教授，博士生導師，從事交通運輸規劃研究。E-mail:yangzhongzhen@163.net

1000-4653(2014)04-0105-05

U674.11; U675.1+4

A