“一帶一路”倡議下基于無水港的跨境物流網絡優化

賈娜娜 魏海蕊 胡志華

摘要：針對內陸地區缺乏高效的跨境通道，難以實現直接出口的問題，從無水港具有的延伸功能和樞紐功能入手，以“一帶一路”倡議重點發展的內陸省份跨境物流網絡為分析對象，采用與流量相關的分段成本函數來描述無水港具有的規模效益。考慮多式聯運，設置運輸期限，考慮物流時間縮短所產生的時間價值，以網絡中物流成本最低、時間價值最大為目標，構建非線性整數規劃模型。通過遺傳算法求解模型，得到貨物跨境出口的最優運輸方案。對不同運輸期限下對時間有不同敏感性的貨物配送進行分析。結果對于內陸省份發展陸海互聯互通的跨境物流具有一定參考意義。

關鍵詞：一帶一路; 無水港; 跨境物流; 規模效益; 時間價值; 遺傳算法

中圖分類號： ?U695.2; F550.84

文獻標志碼： ?A

Abstract：In view of the difficulty of direct export because of the lack of efficient cross-border access， considering the extension and hub functions of dry ports， taking the cross-border logistics network of inland provinces， which is the focus of the Belt and Road Initiative， as an analysis object， the section-cost function related to flow is used to describe scale economies of dry ports. Considering multimodal transportation， setting transportation deadlines to obtain the time value of early arrival of goods， a nonlinear integer programming model is constructed with the aims of the minimum logistics cost and the maximum time value in the network. The optimal transportation scheme for cross-border export of goods is obtained by solving the model by the genetic algorithm. The distribution of goods which has different sensitivity to time under different delivery deadlines is analyzed. The results have some reference significance for inland provinces to develop cross-border logistics of land-sea interconnection.

Key words：Belt and Road; dry port; cross-border logistics; scale economy; time value; genetic algorithm

0 引 言

“一帶一路”倡議強調由點到線到片的跨境、跨國合作，為我國內陸省份的對外開放提供了新機遇。通過內陸省份的對外開放，實現我國與“一帶一路”沿線國家的互聯互通。物流是互通的先導，國際物流網絡的互聯互通是“一帶一路”建設的突出特征[1]。然而，缺乏高效的跨境物流通道一直是制約我國內陸省份對外開放的主要障礙，貨物進出口主要通過沿海港口對外物流通道實現，內陸省份自身并不具備直接進行貨物進出口的物流功能。這種傳統的跨境物流成本高，

難以形成規模效益，并且運輸時間長。因此，構建高效的物流網絡以提升內陸省份的對外貿易物流功能，是內陸地區參與“一帶一路”建設的首要內容。無水港在這種外部環境拉動和內部要求驅動下應運而生[2-3]。

無水港是建設在內陸地區具有通關、報檢口岸功能和除船舶裝卸外所有港口服務功能的現代物流中心[4]。作為港口功能的延伸，無水港是內陸與港口之間的重要樞紐節點，通過將分散在內陸地區的貨源集中到無水港進行大規模的鐵路運輸以實現規模效益，提高內陸地區的集裝箱運輸效率。朱長征[5]以系統論、集成論等理論為基礎，對無水港的作用機理和布局規劃進行了理論研究。FENG等[6]和HEAVER等[7]從無水港與海港的關系入手，提出了無水港的空間配置模型。汪傳旭[8]在靜態優化條件下研究了港口對各個經濟腹地的選擇，將區域港口群系統作為整體目標進行建模和求解。徐瑩等[9]運用實證分析法分析了“一帶一路”背景下寧波港拓展中西部腹地的各種優勢。吉爾德[10]研究了無水港和擴展通道的概念，提出了區域的擴展通道模型，評估了無水港的選址和決策。上述研究僅關注單一無水港的選址和局部布局的研究層面。從物流網絡系統整體層面，利用無水港的延伸功能和樞紐功能，將多種運輸方式相結合，考慮成本和時間因素，構建水路運輸與跨境陸路運輸互聯互通的跨境物流網絡的研究尚不多見。

本文從無水港具有的延伸功能和樞紐功能入手，采用分段線性函數計算貨物運輸的規模效益[11]，綜合考慮國內外的無水港、海港和貨物供需點等節點要素，將公路運輸、鐵路運輸和水路運輸等多種運輸方式相結合，以網絡中物流成本最低、時間價值最大為目標，建立跨境物流網絡優化模型，對跨境物流網絡的優化設計進行研究。

1 無水港跨境物流網絡的構建

3 遺傳算法求解

與標準的貨流配置模型相比，本文提出的模型增加了關于無水港是否提供樞紐服務的決策變量yd和中間變量δdpk。由于這類模型適合用啟發式算法求解[12]，且本文旨在達到整個跨境物流網絡的總體效益最優，所以本文釆用適于解決全局最優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編號表示每條od貨物流的運輸方式，其中X表示od貨物流的數量，具體見圖3。圖3中：第一行為該條od貨物流選擇的國內無水港編號，0表示不經過國內無水港，貨物直接由公路運往國內海港;第二行為該條od貨物流選擇的國內海港編號，0表示貨物不經過國內海港，由國內無水港直接通過跨境鐵路運輸運往國外無水港;由于國外海港和國外無水港在本文物流網絡中處于相同的節點位置，所以在染色體第三行將它們統一編號并統稱為國外接收點（具體由第三行編號區分）。由圖3可知，染色體可包含所有的運輸方式，并可為每條od貨物流分配運輸方式，進而計算運輸成本和運輸時間。

在染色體編碼過程中，每列都需要遵守以下編碼規則：（1）只有存在od貨物流時才會編入染色體，并按順序排列;（2）當第一行為0（表示通過直達的公路運輸運到國內海港）時，第二行必須為國內海港編號;（3）當第二行為國內海港編號（表示經過水路運輸運往國外海港）時，第三行必須對應國外海港;（4）當第二行為0（表示由國內無水港通過鐵路運輸運往國外無水港）時，第三行必須為與第一行國內無水港相通的國外無水港。

表1中的運輸方案是算法在權衡跨境陸路運輸所產生的更高的運輸成本與水路運輸所喪失的時間價值之后，通過不斷地迭代得到的近似最優的運輸方案。對表1中各運輸模式下的貨流量進行匯總可得，經過無水港的水路運輸、不經過無水港的水路運輸、跨境陸路運輸3種模式的占比分別為20%、9%、71%，其中經過無水港運輸的貨物占總貨運量的90%以上，無水港的樞紐作用和規模效益得到充分的體現。選擇跨境水路運輸的貨物大概在29 d左右運達，其運輸費用相對較低，但同時也喪失了貨物的時間價值。選擇跨境陸路運輸的貨物大概在18 d左右運達，貨物提前到達避免了貨物的貶值，同時釋放了貨物對資金的占用，帶來更高的時間價值。由于政府對以武漢無水港為起點的中歐班列的補貼力度較大，所以長沙的貨物選擇在武漢無水港聚集后運往歐洲。由此可見，適當的補貼政策有助于中歐班列對貨物進行整合運輸，提高資源利用率。

4.2 不同貨物運輸期限分析

現實情況中，由于商品的特殊性，不同貨物對時間的敏感程度不同，導致時間價值函數差別很大，即使運輸期限相同，不同貨物選擇的跨境運輸模式可能也會大不相同。因此進一步對高價值、對時間敏感的電子產品和一般價值、對時間不敏感的工業產品的運輸期限進行靈敏度分析，獲得兩種貨物在不同運輸期限下選擇不同運輸模式的比例以及單位運輸成本和單位時間價值的變化，結果見圖7和8，其中兩種產品相關計算系數見表2。

從圖7中可以看出，當運輸期限較為嚴格（20～24 d）時，兩種產品的跨境陸路運輸比例都較高，但是隨著運輸期限的放寬（25～30 d），兩種產品的不同運輸模式的占比開始出現較大差異：電子產品的跨境陸路運輸比例只出現了小幅下降，而工業產品的跨境陸路運輸比例呈急劇下降趨勢。該現象表明，隨著運輸期限的放寬，運費高、速度快的跨境陸路運輸對于高價值、對時間敏感的電子產品仍然有較強的競爭力，而運費低、速度慢的水路運輸對一般價值、對時間不敏感的工業產品展現出極強的吸引力。該現象可在圖8中得到解釋：當運輸期限較為嚴格時，兩種產品都不得不更多地選擇較快的跨境陸路運輸，因此都會產生較高的平均運輸成本;隨著運輸期限的放寬，電子產品提前到達可獲得的時間價值大幅度上升，因此該類產品依舊選擇平均運輸成本較高的跨境陸路運輸以獲得快速運達所產生時間價值;對于價值相對較低、對時間不敏感的工業產品來說，提前運達所能產生的時間價值相比于高額的跨境陸路運輸成本幾乎可以忽略不計，因此該類產品在運輸期限放寬時跨境陸路運輸占比大幅降低，更多地選擇水路運輸以有效降低運輸成本。

5 結束語

構建安全、高效的互聯互通的跨境物流網絡是內陸地區參與“一帶一路”建設的重要手段。本文從無水港具有的延伸功能和樞紐功能入手，采用分段成本函數刻畫運輸的規模效益，根據貨流量的不同，采用不同的成本線段計算其運輸成本，并在跨境運輸中增加運輸期限的限制，考慮貨物提前運達所產生的時間價值，綜合分析網絡中的成本和時間因素對運輸模式的影響，更加真實地反映跨境物流網絡的真實情況。采用遺傳算法求解建立的非線性整數規劃模型，以價值高、對時間敏感的電子產品的跨境出口為例得到最優的貨流配置方案。通過進一步分析不同運輸期限對有不同時間敏感性的貨物的運輸模式和時間價值的影響，為貨主針對不同貨物選擇合適的運輸模式提供決策指導，具有一定的現實意義。

參考文獻：

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（編輯 賈裙平）