考慮設(shè)施容量限制的沿長江鐵水聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)問題研究

習(xí)嘉睿，耿娜娜

（南京郵電大學(xué) 現(xiàn)代郵政學(xué)院，江蘇 南京 210000）

在現(xiàn)階段我國物流運(yùn)輸領(lǐng)域中，采用單一運(yùn)輸方式的物流運(yùn)送計劃越來越少，取而代之的是包含兩種或兩種以上的多式聯(lián)運(yùn)，而多式聯(lián)運(yùn)也以其適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性高、低成本的優(yōu)勢逐步吸引運(yùn)輸行業(yè)的目光。而在多式聯(lián)運(yùn)中，國家正大力發(fā)展以鐵路、水路為代表的集成聯(lián)運(yùn)。

根據(jù)交通運(yùn)輸部發(fā)布的數(shù)據(jù)，2022 年，我國主要港口實現(xiàn)集裝箱鐵水聯(lián)運(yùn)量875 萬標(biāo)準(zhǔn)箱，同比增長16%，其中沿海實現(xiàn)約834 萬標(biāo)準(zhǔn)箱，同比增長14.3%；內(nèi)河實現(xiàn)約41 萬標(biāo)準(zhǔn)箱，同比增幅高達(dá)66%。在2023 年召開的第二屆鐵水聯(lián)運(yùn)發(fā)展論壇上，交通運(yùn)輸部在“十四五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展目標(biāo)中進(jìn)一步明確，運(yùn)輸服務(wù)要更加高效，沿海港口重要港區(qū)鐵路進(jìn)港率要超過70%，集裝箱鐵水聯(lián)運(yùn)量年均增長率要達(dá)到15%。

綜上所述，本文在著重研究分析鐵水聯(lián)運(yùn)過程中產(chǎn)生的成本問題上，通過對比單一運(yùn)輸方式，以期得到鐵水聯(lián)運(yùn)在未來物流運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中扮演越來越重要的角色的結(jié)果，并為其提供一些參考。

1 國內(nèi)外研究進(jìn)展

現(xiàn)階段的研究中，胡衛(wèi)平[1]針對當(dāng)前鐵水聯(lián)運(yùn)模式暴露出的問題，提出了新形勢下的聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)模型。李丹丹[2]研究了長江沿線的鐵水聯(lián)運(yùn)現(xiàn)狀并與物流其他相關(guān)環(huán)節(jié)相結(jié)合，最大程度體現(xiàn)聯(lián)運(yùn)優(yōu)勢。趙紫瑤[3]通過介紹鐵水聯(lián)運(yùn)系統(tǒng)及作業(yè)流程，對既有的疏運(yùn)組織進(jìn)行了分析。賴文光[4]分析了聯(lián)運(yùn)的優(yōu)勢劣勢，突出了聯(lián)運(yùn)在成本控制方面的發(fā)展?jié)摿Α８队聩i等[5]基于雙碳背景下的集裝箱運(yùn)輸展開研究，分析了鐵水聯(lián)運(yùn)當(dāng)前的成本影響和不足。姜豐怡等[6]通過分析歷年長江沿線鐵水聯(lián)運(yùn)數(shù)據(jù)，指出其仍存在的問題和可控成本。Turbaningsih Oktaviani 等[7]利用鐵路的多式聯(lián)運(yùn)重新建立當(dāng)?shù)匚锪鞯倪\(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，極大地減少了成本。Aravinthan K.等[8]提出了新的多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)概念和與之匹配的建模算法，指出合理運(yùn)用時間空間資源可以有效地進(jìn)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸甚至中短途旅行。

2 現(xiàn)狀簡述及模型構(gòu)建

2.1 現(xiàn)狀簡述

近年來，鐵水聯(lián)運(yùn)越來越受到有關(guān)部門和物流運(yùn)輸行業(yè)的重視，區(qū)別于傳統(tǒng)的單一運(yùn)輸方式，鐵水聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需要多方有效協(xié)作。本文在排除了其他非必要或可能強(qiáng)制發(fā)生的事件后，基于港口設(shè)施容量，對比其他運(yùn)輸方式和鐵水聯(lián)運(yùn)對成本的影響，以得出具體結(jié)論。

以南京港作為具體案例。南京港是長江流域水陸聯(lián)運(yùn)和江海中轉(zhuǎn)的樞紐港，是國際性、多功能、綜合型江海轉(zhuǎn)運(yùn)主樞紐港，也是中國最大的內(nèi)河港。據(jù)中國港口的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2022 年南京港鐵水聯(lián)運(yùn)突破10萬標(biāo)箱，同比增長805.7%，占全國內(nèi)河港口鐵水聯(lián)運(yùn)總量的25.5%，居全國內(nèi)河港首位。同時，南京港仍在加快鐵水聯(lián)運(yùn)大通道的建設(shè)，凸顯聯(lián)運(yùn)優(yōu)勢。基于此，本文選取南京港作為鐵水聯(lián)運(yùn)案例并進(jìn)行相應(yīng)的建模分析。

2.2 模型構(gòu)建

（1）模型因素考慮。①不考慮貨損。②不考慮自然因素影響。③排除不可抗力因素的影響。④鐵水聯(lián)運(yùn)過程中只在中轉(zhuǎn)點(diǎn)中轉(zhuǎn)。⑤排除聯(lián)運(yùn)中途其余各因素對交通的影響。如圖1 所示：

圖1 模型示意圖

（2）模型建立分析。構(gòu)建如下：

運(yùn)輸成本：

符號系數(shù)說明。參考信息如表1、表2 所示：

表1 決策變量信息

3 模型求解

3.1 相關(guān)必要數(shù)據(jù)及取值

查驗相關(guān)資料，及對中國鐵路和南京港歷年數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，現(xiàn)得出求解該模型所需的一系列參數(shù)或?qū)δＰ蛥?shù)進(jìn)行賦值，如表3 所示：

表3 模型相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)

各貨源城市通過鐵路或水路運(yùn)往南京港及目的地的運(yùn)輸距離如表4 所示：

表4 貨源城市至南京港及目的港之間的運(yùn)輸距離/km

另根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)查詢，南京港至上海港和寧波舟山港的水路運(yùn)輸距離分別為342km、466km。

綜合地理位置和貿(mào)易因素，選取蚌埠市，滁州市，馬鞍山市和蕪湖市為貨源城市。根據(jù)搜集到的有關(guān)資料，2022 年四市相關(guān)貨運(yùn)總量如表5 所示：

表5 貨源城市4 市2022 年貨運(yùn)總量/萬t

3.2 模型求解與分析

基于所建的函數(shù)模型，現(xiàn)采用Python作為求解工具，通過Cplex 求解器調(diào)用Cvxpy 工具包，最終得到三組成本數(shù)據(jù)。根據(jù)模型的求解，三組運(yùn)輸總成本如表6 所示：

表6 不同運(yùn)輸方式產(chǎn)生的運(yùn)輸總成本/萬元

3.3 靈敏度分析

為確定各參數(shù)對最終結(jié)果的實際影響大小，現(xiàn)對該函數(shù)模型進(jìn)行靈敏度分析，為了方便鐵水聯(lián)運(yùn)模型的求解，默認(rèn)鐵路和水路運(yùn)輸相關(guān)數(shù)據(jù)同時增減。具體分析如下：

（1）針對單位運(yùn)輸成本，分別提高鐵路和水路運(yùn)輸單位運(yùn)輸成本的10%，其他各項數(shù)據(jù)不變。經(jīng)過求解得到表7：

表7 單位運(yùn)輸成本靈敏度分析

分析結(jié)果可知，鐵路和水輪單位運(yùn)輸成本分別提高10%，三種運(yùn)輸方式總成本分別提高15.8%、9.9%和5.3%。

（2）針對單位時間成本，分別提高鐵路和水路運(yùn)輸單位時間成本的10%其他各項數(shù)據(jù)不變。經(jīng)過求解得到表8：

表8 單位時間成本靈敏度分析

分析結(jié)果可知，鐵路和水路單位時間成本分別提高10%，三種運(yùn)輸方式總成本分別提高10%、10%和9.9%。

（3）針對運(yùn)輸時間，本文中為鐵路和水路運(yùn)輸?shù)臅r間賦值分別為72h和102h，現(xiàn)各減少10%的運(yùn)輸時間，其他各項數(shù)據(jù)不變。經(jīng)過求解得到表9：

表9 運(yùn)輸時間靈敏度分析

分析可知，運(yùn)輸時間分別減少10%，三種運(yùn)輸方式的總成本分別減少了2.2%、2.2%和0.18%。最終結(jié)果如表10 所示：

表10 數(shù)據(jù)對比圖

4 結(jié)論

（1）各貨源城市分別采用三種運(yùn)輸或聯(lián)運(yùn)方式將對運(yùn)輸總成本產(chǎn)生較為可觀的影響。另一方面，采用鐵水聯(lián)運(yùn)方式能提高水路運(yùn)輸在整個物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的占比，為長江航道發(fā)揮更大的運(yùn)輸用途，盡可能利用水道資源奠定更加堅實的基礎(chǔ)。

（2）對于南京港這種大型內(nèi)陸中轉(zhuǎn)港而言，加快推進(jìn)港口碼頭的鐵路聯(lián)運(yùn)設(shè)施設(shè)備與合理規(guī)劃港區(qū)資源是當(dāng)前港口設(shè)施發(fā)展的重要一環(huán)。此外，南京港的限航、港口船舶的航運(yùn)限制也是應(yīng)盡快解決的問題。目前的-12.5m 深水航道可以滿足9 萬噸級以下貨輪停靠，更大型的萬噸海輪只能選擇減負(fù)停靠，這極大地制約了南京港和長江上游的航運(yùn)發(fā)展。這就需要各部門通力合作，打通長江航運(yùn)的咽喉要道，促進(jìn)沿江物流經(jīng)濟(jì)帶的發(fā)展。

（3）在眾多對于總成本的影響因素中，單位運(yùn)輸成本、單位時間成本和運(yùn)輸時間所帶來的成本影響十分可觀。這就給相關(guān)部門敲響了警鐘，在考慮運(yùn)輸方式的選擇方面，對于影響成本變化的變量因素，應(yīng)結(jié)合具體情況具體分析，做到考慮周全，減少運(yùn)輸開支，這能使整個運(yùn)輸和物流系統(tǒng)收益，其帶來的經(jīng)濟(jì)價值不可小覷。