湘江集裝箱運輸營運組織方案研究

楊 峰，劉方舟

(1.湖南省交通運輸廳規劃辦公室，湖南長沙 410001;2.長沙理工大學，湖南長沙 410075)

0 引言

湘江航運對湖南綜合交通運輸發展而言其作用是不可或缺的。它不僅能幫助內地與沿海的更好溝通、有效帶動沿江經濟，而且對湖南經濟與國際市場銜接，推動國際貿易合作等方面都有著其它運輸方式所不能替代的意義。湘江集裝箱運輸有著巨大的發展潛力，但目前湘江集裝箱船營運仍存在船型雜、技術狀況差、船齡老化、船舶結構不合理等問題，與運輸需求相比存在不小的差距。所有這些，都讓湘江航運發展面臨著新的挑戰，并且對湘江船舶運輸組織做出了更高的要求。為了使豐富的岸線資源得以充分利用并形成帶狀經濟，構成沿江產業與水運發展相互促進的局面，有必要為湘江船舶運輸組織尋求技術可行、經濟合理、節能高效的方案。

1 航線配船的方法

論證中航線配船采用的是整數線性規劃方法。整數規劃是規劃論中較新的一個分支，主要用于研究控制變量只能取整數的相關規劃。關于航線配船的問題上，船舶的艘數作為控制變量，只有在取整數值時才有意義。

本文中航線配船擬采用分枝定界法進行求解。戴金(R.J.Dakin)和 Land Doig等人在1960年最先提出的本方法，此法被廣泛用于求解整數規劃問題，在求解純整數規劃問題與求解混合整數規劃問題方面均可使用。該方法的主要思路是:先求出相應的線性規劃最優解，看其是否為證書，若此不符合整數條件，則將原問題分枝為若干個子問題，繼續求解，直到求出最優整數解。分枝定界法的分枝原則是利用整數規劃的相鄰整數點之間無可行域的特點，按相鄰整數為邊緣進行分枝。分枝定界法的算法依據的是整數規劃的最優值不優于與之相對應的線性規劃的最優值的原則。

2 航線配船采用的衡準指標及數學模型

對于航線配船時的衡準標準，本文采用平均年費用AAC指標。多航線、多船型的航線配船問題均可用本模型解決。

數學模型為:

式中:i為不同規格集裝箱船型的數目;j為航線數;Xij為i種載箱量的集裝箱船型在j航線上的艘數;aij為市場對第i種載箱量的集裝箱船型在j航線上的最小艘數要求，aij≥0;Xi為i種船型在各航線的總數;AACij為i種載箱量的集裝箱船型在j航線上的平均年費用;Qij為i種載箱量的集裝箱船型在j航線上的年運量;Qj為所有船型的船舶在j航線的年運量，j=1，2，3，…，n;Q 為所有航線上年總運量;Q0為實際需求量;Qj0為各航線上的實際年需求量。

3 計算運量的確定

以湘江集裝箱運輸市場目前情況和發展前景為出發點，在歷年運量統計的基礎上，經預測可知:2005年湘江水路集裝箱運量約11萬TEU，2010年約21萬TEU;根據湖南省水運“十二五”規劃，湘江集裝箱運量占全省內河集裝箱運量約75%，因此預測2020年集裝箱總運量將為約90萬TEU。

3.1 2010年計算運量的確定

從2010年21萬TEU的預測年運量中扣除2005年的運量后，長沙—城陵磯—上海航線2010年按新增運量10萬TEU進行配船。所配船舶均為新造船。

3.2 2020年計算運量的確定

2010年后岳陽松陽湖集裝箱碼頭將建成投入使用。據運量預測和分析，湘江國際集裝箱運輸在上海洋山中轉運量約占總運量的50%，另外50%則是要上海外高橋中轉的運量。因此岳陽松陽湖—洋山航運線按新增44萬TEU配船。

長沙—城陵磯—上海航線在2020年的運量為46萬TEU，考慮到現有船舶在2020年即將報廢，因此該航線按新增運量20萬TEU進行配船，2010年新增船舶繼續營運。所配船舶均為新造船。

4 各營運組織方案優化

湘江集裝箱船舶營運組織方式的設定應主要考慮以下幾方面:結合湘江集裝箱運輸實際、具有可操作性，湘江航道水位季節性變化大，優化船型，便于組織和管理。綜合考慮以上因素，為滿足未來湘江國際集裝箱運輸的需求，我們設定了干支直達型、干支靠港型、分航段運輸型、江海直達運輸型這四種主要的營運組織方式作為方案對比分析。

4.1 干支直達型營運組織方案

干支直達型營運組織方案的航線配船屬于單航線配船，配船模型中航線變量j取為1。經編程上機計算，干支直達型集裝箱船代表船型主要參數見表1，干支直達型營運組織方案的航線配船結果見表2。

表1 干支直達型營運組織方案中干支直達型集裝箱代表船型主要參數表

表2 干支直達型營運組織方案的航線配船結果

從計算結果可見:

1)干支直達型營運組織方案中180 TEU級干支直達型集裝箱船是主力船型。

2)在大力發展180 TEU級干支直達型集裝箱船的同時，為完成航線新增年運量，還需要160 TEU級、120 TEU級、80 TEU級等干支直達型集裝箱船加以輔助。

經編程上機計算后，其他方案計算結果如下。

4.2 干支靠港型營運組織方案

干支靠港型營運組織方案中包括了干支靠港船型和支流船型，其中支流船型完成枯水期從長沙—城陵磯轉運集裝箱的任務。這一部分轉運的集裝箱運量是由于枯水期航道水深條件限制使得干支船型減載運營而產生的。從計算結果可見:干支靠港型營運組織方案的主力船舶是120 TEU級干支靠港型集裝箱船以及40 TEU級支流集裝箱船型。同時需要80 TEU級干支靠港型集裝箱船和20 TEU級支流集裝箱船型加以輔助。其2010年和2020年的必要運費率分別為0.518 9元/TEU·km和0.516 4元/TEU·km。

4.3 分航段運輸型營運組織方案

從配船結果來看，該營運組織方式船隊的主力船舶是180 TEU級長江干流集裝箱船型以及40 TEU級支流集裝箱船型。同時需要其他箱位級干流型集裝箱船和支流集裝箱船型加以輔助。其2010年和2020年的必要運費率分別為0.678 5元/TEU·km和0.690 5元/TEU·km。

4.4 江海直達運輸型營運組織方案

江海直達型營運組織方案的航線配船在配船數學模型中屬于單航線配船，配船模型中航線變量j取為1。

從表3來看，80 TEU級江海直達集裝箱船型為該營運組織方式主要采用，也有其他箱位級江海直達集裝箱船型作為輔助。其2010年和2020年的必要運費率分別為0.804 9元/TEU·km和0.812 1元/TEU·km。

4.5 四種營運組織方案配船結果對比分析

以長沙為起訖港，四種營運組織方案在各新增運量下的經濟指標見表3。

表3 四種營運組織方案航線配船結果

從表3可見:

1)在各航線新增年運量下，干支直達型營運組織方案的經濟性最好，干支靠港型營運組織方案較好;江海直達營運組織方案和分航段運輸型營運組織方案的經濟性較差。

2)江海直達營運組織方案中，由于江海直達船型按海船規范進行設計，與同箱位級內河船型相比型深偏大，自重增加，經濟性能變差。就長沙—洋山航線，由于海上運距僅為總運距的8%，在現行規范設計下，以長沙為起始港采用江海直達型船舶顯然競爭力不強。

3)分航段運輸型營運組織方案由于在岳陽港城陵磯港區船隊的中轉成本大，因此其經濟性能明顯差于干支直達型和干支掛靠型兩種方式。在現行計算平臺下，不推薦該種營運組織方案。

4)為配合湘江內河集裝箱新型港口建設、滿足枯水期集裝箱在岳陽港城陵磯港區轉運的需要，干支靠港型營運組織方案可作為干支直達營運組織方案的補充。

5 結論

1)湘江國際集裝箱運輸現階段以干支直達型營運組織方案為主，同時采用干支靠港型營運組織方案進行補充。現階段不推薦江海直達型和分航段運輸型營運組織方案。

2)現松陽湖港區已建成，可在岳陽松陽湖—洋山發展江海直達運輸。該營運組織方案具有好的經濟效益。

［1］張仁頤.船舶工程經濟學［M］.上海:上海交通大學出版社，2001.