考虑多任务的环渤海集装箱陆海 联运路径优化研究 *
□ 韩雪梅1,汪益兵2，靳志宏3
(1.浙江国际海运职业技术学院 航海工程学院，浙江 舟山 316021；2.浙江国际海运职业技术学院 科研处，浙江 舟山 316021；3.大连海事大学 航运经济与管理学院，辽宁 大连 116026)
【摘 要 】在考虑不同收发货地、不同时间窗要求的多个集装箱运输任务下，对滚装运输模式下的集装箱公—海—公陆海联运路径进行研究，建立多目标路径优化模型。运用启发式算法对环渤海地区运输算例数据进行求解和分析，得出的路径运输成本和时间都在理想范围。因此，模型具有可操作性，可为环渤海地区集装箱陆海联运路径选择提供一定的决策参考。
【关键词 】路径优化；陆海联运；时间窗；多目标规划
集装箱陆海联运是指集装箱公路运输与海洋运输两种运输方式的综合运输。环渤海地区特殊的C型地形结构促进了集装箱陆海联运的快速发展。滚装运输恰是该地区体现陆海联运优势的重要组织形式。辽鲁地区作为国家级陆海滚装甩挂的试点，已取得明显成效。纵观已有研究文献，学者们已对集装箱多式联运进行了大量研究。在路径优化方面，马依彤等[1]从时间、成本和效率等多方面分析了集装箱海铁联运的重要结点，以总成本最低为目标建立了海铁联运优化模型，并使用Lingo软件进行了求解；张燕等[2]分析运输时间和费用两个目标，对我国海铁联运网络问题构建了双目标整数规划模型，并采用标签设置算法进行求解以得出最优路径，为决策者提供依据；蔡文华[3]在陆海统筹背景下研究了丝绸之路沿线国家多式联运方式，以费用和时间最小建立多目标优化模型，并设计NSGAII算法，通过编程进行了实例仿真；VERMA等[4]主要研究了危险品的公铁联运运输问题，通过建立双目标优化模型，得出快速直达的铁路运输可降低运输风险成本；王清斌等[5]考虑了不同运输方式间节点作业对多式联运路径的影响，多式联运经营人可根据成本和时间偏好从多种运输方式组合中选择最优路径；杨华龙等[6]考虑集装箱运输的时间、空间、数量的衔接组合基础上，以总时间最短和总费用最小建立多目标函数优化模型，并进行数值实验分析以验证模型算法的可行性；孙家庆等[7]研究了LNG罐式集装箱陆海联运的优化配置问题，通过引入时间约束、惩罚成本等构建优化模型；韩骏等[8]建立了集装箱多式联运组合优化模型，通过上海-成都多种运输方式选择为实例，验证了模型的有效性；在协调管理方面，靳志宏等[9]通过建立多式联运分级优化概念模型和任务分配的优化模型，解决多式联运协调计划的复杂性，实现良好的综合效益；BOSTEL等[10]建立集装箱海铁联运堆场作业优化模型，极大降低了港内集装箱的移动率。靳志宏等[11]设计了优化算法，解决集装箱多式联运系统装卸与运输一体化问题；曾庆成等[12]研究了集装箱码头集卡的协调调度问题；靳志宏等[13]定量分析集装箱多式联运拼箱集运的优化问题。
就现在的市场形势来看，基础设施建设是大多数智慧教育投资的首选，如简单的网络建设和一系列教育平台的打造。但是从长远来看，教育市场将逐渐转向高科技IT技术的应用，包括云计算、大数据、社交网络、移动互联以及物联网等，这有助于催生一些新兴的产业技术，如虚拟实验室、移动教育等应用。
上述研究多局限于集装箱多式联运某个节点的调度研究，本文从多式联运经营人的角度，通过对环渤海地区集装箱公—海—公陆海联运运输特点的研究，建立了带有时间窗的多目标路径优化模型，并运用启发式算法求解运输实例，得出最优运输路径，为陆海联运经营人提供决策依据和参考。
1 问题描述
环渤海地区包括京津冀、山东省、辽宁省，是我国经济的第三大增长极，由于地理因素制约，环渤海地区的山东省和辽宁省之间经济联系并不紧密，2015年环渤海合作纲要的出台为环渤海区域协同发展创造了条件。在此背景下，山东省和辽宁省之间的经济交流日益增加，尽管山东省和辽宁省之间货物运输有铁路、公路、海运三种模式，但由于陆上运输距离远、运费高，公路/铁路-海运-公路/铁路的运输模式成为山东省和辽宁省货物运输的主要模式，为此催生了集装箱陆海联运业务的发展。然而，多式联运业务涉及到陆路和水路的换装，在运输组织上要充分考虑衔接性才能最大程度发挥运输成本低的优势。
传说文化寓意深刻。东田街流传有很多传说，当地传说主要有：寓意互相谦让的“五虎剩羊”，寓意不忘祖恩的“宰相刘墉三坑寻祖”，寓意惩罚忘恩负义的“十八支洞窑”，寓意斗则两伤的“张法师俞法师斗法”，寓意管理保平安的“九龙抢珠”，寓意为民造福的“傻子道人与县太爷相约施法降雨”，寓意事物互相关联哲理的“沙潭坑龙潭”，寓意人心不足恶有恶服的“火焰山兴衰”，寓意崇尚礼仪的“三泾进贡两件宝”。本地传说还很多，外地传说在东田街传得比较多的有：老虎外婆、讨饭骨头圣旨口、咬奶头等等。许多传说带有神话色彩，也有属记录真实故事型。古街的所有传说，寓意深刻，情趣生动，讲者头头是道，听者津津有味。
假设某公司从事山东-辽宁集装箱陆海联运业务，收货范围包括山东省各市，货物始发地定义为集合A：[a 1,a 2,…,a n ]，可供选择的装货港为山东省境内开设至辽宁滚装货轮航线的港口，定义为集合B ：[b 1,b 2,…，b n ]，可供选择的卸货港为辽宁省内开设至山东滚装货轮航线的港口，定义为集合C ：[c 1,c 2,…，c n ]，装货港和卸货港之间有N bc 个航班可供选择，货物目的地范围包括辽宁省各市，货物目的地定义为集合D ：[d 1,d 2,…,d n ]。集装箱陆海联运经营人陆上运输采用公路运输方式进行，运输工具为集卡，每个集卡单次可载运1标准集装箱，每天接受的集装箱任务定义为集合E ：[e 1,e 2,…,e n ]，实际上每一个任务e 都有对应的始发地a 和目的地d ，集装箱陆海联运经营人需要合理为每一个集装箱运输任务安排装货港和卸货港，以达到综合运输成本(包括时间成本和资金成本)最低。本问题中涉及的其他参数包括：
④集装箱卡车返程承担其他运输任务，不算做本次服务成本；
U bcn ——滚装船运输班次运输集装箱卡车的运力限制；
本次选择我院诊治疗的60例行手术治疗的老年骨科患者作为研究对象,分析全身麻醉和硬膜外麻醉对老年骨科患者术后短期认知功能的影响效果。
tc ——集装箱卡车达到港口后的缓冲时间，即集装箱卡车需要在开船前一段时间内达到港口才能完成上船和绑扎固定操作；
f ab ——货物从始发地a 到装货港b 的运输成本；
f cd ——货物从卸货港c 到目的地c 的运输成本；
f bc ——货物从装货港b 到卸货港c 的滚装船运输成本；
k ea ——任务e 到达始发地a 的最早时间；
l ea ——任务e 到达始发地a 的最晚时间；
任务e 在始发地的发货时间；
任务e 到达装货港的发货时间；
g b ——集装箱卡车因为在装货港等待而产生的停车费用。
最终求解的变量为：
在新高考模式下，更加注重学生的主体地位。而且地理学科是与生活紧密相关的，具有一定的实践性，为了将学习的主动权还给学生，使其能够运用地理理论知识解决实际问题，真正的提升自身地理能力，教师需要开展实践活动，尽可能多的为学生提供实践机会。与此同时，该活动的开还有利于激发学生的学习兴趣，使其真正喜欢上地理学科，进而积极主动的学习地理知识。
最终确定由公式(1)和公式(2)确定的目标函数，由于时间成本和资金成本量纲不统一，所以首先对两者进行了标准化处理，然后分别为目标函数(1)和目标函数(2)赋予权重α 和β ，权重大小为货主的偏好决定，即如果货主倾向于运输时间最短则赋予β 一个更大值，如果货主倾向于运输成本最低则赋予α 一个更大值。
x ebcn ——任务e 选择装货港b 到卸货港c 的班次，若任务e 选择第n 个班次则为1，否则为0。
贵州茅台酒股份有限公司“传承时代匠心，铸就卓越品质”的质量管理模式基于传统酿造“顺天应人、因势利导、因时而动”的精神内核，以“顺应天时”为指导，通过“敬重匠心”，充分调动人的主观能动性，构建卓越绩效管理的价值创造过程，制造出优质、安全、高端的产品，持续、充分满足各方需求，最终达成“崇尚人本”“回报社会”的企业愿景。在保证茅台酒酿造人文属性和产品质量的同时，推动实现茅台向标准化、现代化酿造企业的重大转变，对酿造行业具有较好的借鉴意义和示范作用。
x ec ——任务e 选择的卸货港，为0-1变量，若任务e 选择某卸货港则为1，否则为0；
2 模型建立
2.1 模型假设
为将实际问题抽象为数学问题，在充分考虑实际情况的基础上对本文研究问题做出合理化假设如下：
记者从广东海事局获悉，11月22日，来自东盟的文莱、柬埔寨、马来西亚、泰国、菲律宾、越南和南亚的孟加拉、巴基斯坦等多国学员齐聚佛山海事局，开展为期一天的区域非公约船舶安全管理现场交流学习活动。
本文利用Menu Script工具对施工升降机导轨架系统进行菜单界面设计，在stratup文件中创建caidanlan.men，结合施工升降机导轨架实例设计菜单脚本程序，得到施工升降机导轨架系统菜单界面如图3。
②集装箱陆海联运公司可以通过自有和租赁方式获得足够数量的集装箱卡车，成本计入公路单位运输成本中；
戴菲儿完全按照他的要求完成——身材，肤色，口音，性格，文化程度，童年记忆……他本想让她完全变成妻子的模样，可是最终，他放弃了这种打算。他认为这样只会增加他的思念和悲伤。他认为，或许，一位看起来完全陌生的女孩更能够让他找到一点“从相识到相知”的感觉。后来他发现自己似乎爱上了戴菲儿，那一刻，他没有幸福，只有恐惧。
③单个集装箱的单位公路运输距离成本相同；
j bcn ——装货港b 到卸货港c 航次n 的发班时间；
⑤集装箱卡车在始发地和目的地装货和卸货时间忽略不计；
⑥集装箱卡车装载集装箱驶入和驶出船舱的时间忽略不计；
工程项目作为一个临时的组织体系而独立存在，为了实现企业的项目规划目标，只有提升物资采购的管理水平，才能全面有效地保证工程项目建造的物资资源的精准供给。规范物资的采购机制，应用计算机、网络技术及电商平台等手段，缩短物资采购周期，降低采购成本；将工程建造过程与物资供应过程无缝对接，尽可能地减少库存、消除二次搬运，避免停工待料的情况发生，避免物资延误生产的事件发生，进而达到精准物资供应管理。
⑦港口船期均可如期执行，不考虑天气等因素造成的船舶停航影响；
⑧不考虑整个运输途中自然天气、交通拥堵等不可控因素对运输成本的影响。
2.2 模型建立及说明
①目标函数。
本文建立模型的目标函数在满足运输需求的基础上，寻求运输资金成本和运输时间成本最小化之间的平衡，因此，建立两个目标函数，分别为运输成本最小和运输时间最短：
由于不少隐喻被频繁使用，变成了约定俗成的隐喻，已经进入人们固化的认知范畴，以致让人们遗忘了其本身的隐喻功能。Grady（2007:192－194）指出基本隐喻具有三种特性：1)直接体验相关性2)严格的映射单向性3)跨语言的普遍存在性。
其中，公路运输成本与距离有关，包括两部分一部分为海铁联运经营人自有集卡的使用折旧或租用集卡的租车费用，另一部分为包括油耗、过路费等在内的可变成本，可以进一步计算单位运输成本。
x eb ——任务e 选择的装货港，为0-1变量，若任务e 选择某装货港则为1，否则为0；
②约束条件。
目前，广西壮族自治区内设立自治区级、市级、县级、乡镇四级社会保险费征收机构，在自治区、市、县(区)设置社会保险事业局，在乡镇设置劳动保障事务所或劳动保障服务中心。
集装箱陆海联运经营人在组织货物运输时需要满足一定的约束条件，才能保证货物运输的正常进行，具体如下：
一个运输任务e 只能选择一个始发港，值得注意的是运输任务e 确定后始发地和目的地即已确定。
①每个待运集装箱均为标准箱且被视为一个运输任务，收货地和发货地相同的不同集装箱被视为多个运输任务；
∀e ∈E ={1,2,…，E }
(4)
一个运输任务e 只能选择一个目的港。
∀e ∈E ={1,2,…，E }
(5)
一个运输任务e 只能选择装货港b 和卸货港c 之间的一个航次。
∀e ∈E ={1,2,…，E }
(6)
装货港b 和卸货港c 之间航次n 装载的任务数小于航次的最大装载能力。
集装箱卡车到达始发地的时间要满足其时间窗要求。
∀e ∈A
(8)
集装箱卡车从始发地装载货物运输到装船港的时间要早于航次开船时间，并且还要合理预留一定的缓冲时间。
∀e ∈E
(9)
目标函数(1)和目标函数(2)的权重之和为1。
α +β =1,α ,β ∈[0,1]
(10)
3 算例分析
3.1 实例概述及数值参数
某陆海联运经营公司开展环渤海区域的集装箱运输业务，公司现有210个集装箱任务等待运输，任务详细信息见表1。发货时间为一天中的24小时，分别计为第0-24小时。取集装箱卡车公路行驶速度为80千米/时，集装箱公路运价为每千米每标箱10元，各地间的公路运输距离见表2，M为一个较大值。
表1 任务收发地信息及要求时间窗
表2 客户点间公路距离和集卡公路段行驶时间 (单位：公里；公里/小时)
通过查询渤海轮渡股份有限公司、中铁渤海铁路轮渡有限责任公司和中远海运客运有限公司官网班期动态[15]，得到目前山东开往辽宁的滚装船信息如表3和表4所示。
表3 环渤海区域部分航线班次时刻表及最大集卡载重数量
表4 环渤海区域部分航线数据费收情况
3.2 算法参数及求解结果
根据本文建立模型，以及表1-表4基础数据，采用启发式算法进行求解，利用MATLAB软件进行编程，最终得到210个集装箱运输任务的最优运输路径如表5所示，运输总费用约为188.63万元。
4 结论
环渤海集装箱陆海联运计划在满足客户时间窗要求的基础上，优先选择运输成本低的运输路径。通过分析求解结果可知，在运输总费用中公路运输成本、滚装甩挂运输成本和挂车停车成本分别占比71.2%、28.6%和0.2%。可见，集装箱公路运价和运距在环渤海地区滚装甩挂运输开展中是主要的决定因素。集装箱陆海联运经营人往往有多种运输方案可选择，但不同运输方案时间和成本各异，集装箱陆海联运经营人可根据成本和客户时间要求借助本文模型选择更优的运输路径。
根据石灰方格大小8.4m×10m，按照每格上土2车，每车10.5m3（压实方）。上土长约50m后，用推土机根据路基两侧边桩上指示线大致摊铺整平，厚度均匀，不大于24cm，人工将路基两侧缺土处补好并将边坡处整理好并进行挖检，查看松铺厚度（推土机推后在22cm左右）。
表5 最优运输路径
未来的研究将考虑碳排放量、限定集装箱卡车数量等方面后，划定环渤海地区开展集装箱陆海联运的优势范围，确定最优的腹地城市对和基准年货运量，以充分体现集装箱陆海联运运输优势。
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Container Routing Optimization of Land -ocean Transportation Considering Multi -tasks Surrounding Bohai Sea
□HAN Xue -mei 1,WANG Yi -bing 2,JIN Zhi -hong 3
(1.Marine Engineering College ,Zhejiang International Maritime College ,Zhoushan 316021;2.Research Department ,Zhejiang International Maritime College ,Zhoushan 316021;3.Transportation Engineering College ,Dalian Maritime University ,Dalian 116026,China )
【Abstract 】Container routing optimization of land-ocean transportation in the ro-ro drayage mode is studied,considering multi-tasks with different destinations and time window.A routing optimization mathematical model is built.The numerical cases about circum-Bohai area are used heuristic algorithm to solve and the results show that the path is reasonable and operable in aspects of time and cost.It provides a useful tool for path choice of container land-ocean transportation around Bohai.
【Key words 】path optimization;land-ocean transportation;time windows;multi-objective model
【中图分类号 】U169 .6
【文献标识码】 B
【文章编号】 1674-4993 (2019 )03-0079-04
doi :10 .3969 /j .issn .1674-4993 .2019 .03 .028
【收稿日期 】2019-01-18
*基金项目 ：国家自然科学基金项目(71572023,71431001,71302044,71602130)
【作者简介 】韩雪梅(1989— )，女，汉族，山东烟台人，硕士研究生，助教，研究方向：物流系统优化
标签：路径优化论文; 陆海联运论文; 时间窗论文; 多目标规划论文; 浙江国际海运职业技术学院航海工程学院论文; 浙江国际海运职业技术学院科研处论文; 大连海事大学航运经济与管理学院论文;