考慮設施容量限制的沿長江鐵水聯運運輸網絡問題研究

習嘉睿，耿娜娜

（南京郵電大學 現代郵政學院，江蘇 南京 210000）

在現階段我國物流運輸領域中，采用單一運輸方式的物流運送計劃越來越少，取而代之的是包含兩種或兩種以上的多式聯運，而多式聯運也以其適應性強、靈活性高、低成本的優勢逐步吸引運輸行業的目光。而在多式聯運中，國家正大力發展以鐵路、水路為代表的集成聯運。

根據交通運輸部發布的數據，2022 年，我國主要港口實現集裝箱鐵水聯運量875 萬標準箱，同比增長16%，其中沿海實現約834 萬標準箱，同比增長14.3%；內河實現約41 萬標準箱，同比增幅高達66%。在2023 年召開的第二屆鐵水聯運發展論壇上，交通運輸部在“十四五”現代綜合交通運輸體系發展目標中進一步明確，運輸服務要更加高效，沿海港口重要港區鐵路進港率要超過70%，集裝箱鐵水聯運量年均增長率要達到15%。

綜上所述，本文在著重研究分析鐵水聯運過程中產生的成本問題上，通過對比單一運輸方式，以期得到鐵水聯運在未來物流運輸網絡中扮演越來越重要的角色的結果，并為其提供一些參考。

1 國內外研究進展

現階段的研究中，胡衛平[1]針對當前鐵水聯運模式暴露出的問題，提出了新形勢下的聯運網絡模型。李丹丹[2]研究了長江沿線的鐵水聯運現狀并與物流其他相關環節相結合，最大程度體現聯運優勢。趙紫瑤[3]通過介紹鐵水聯運系統及作業流程，對既有的疏運組織進行了分析。賴文光[4]分析了聯運的優勢劣勢，突出了聯運在成本控制方面的發展潛力。付玉鵬等[5]基于雙碳背景下的集裝箱運輸展開研究，分析了鐵水聯運當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運數據，指出其仍存在的問題和可控成本。Turbaningsih Oktaviani 等[7]利用鐵路的多式聯運重新建立當地物流的運輸網絡，極大地減少了成本。Aravinthan K.等[8]提出了新的多式聯運網絡概念和與之匹配的建模算法，指出合理運用時間空間資源可以有效地進行經濟運輸甚至中短途旅行。

2 現狀簡述及模型構建

2.1 現狀簡述

近年來，鐵水聯運越來越受到有關部門和物流運輸行業的重視，區別于傳統的單一運輸方式，鐵水聯運網絡的建設需要多方有效協作。本文在排除了其他非必要或可能強制發生的事件后，基于港口設施容量，對比其他運輸方式和鐵水聯運對成本的影響，以得出具體結論。

以南京港作為具體案例。南京港是長江流域水陸聯運和江海中轉的樞紐港，是國際性、多功能、綜合型江海轉運主樞紐港，也是中國最大的內河港。據中國港口的最新統計數據顯示，2022 年南京港鐵水聯運突破10萬標箱，同比增長805.7%，占全國內河港口鐵水聯運總量的25.5%，居全國內河港首位。同時，南京港仍在加快鐵水聯運大通道的建設，凸顯聯運優勢。基于此，本文選取南京港作為鐵水聯運案例并進行相應的建模分析。

2.2 模型構建

（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鐵水聯運過程中只在中轉點中轉。⑤排除聯運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。構建如下：

運輸成本：

符號系數說明。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 相關必要數據及取值

查驗相關資料，及對中國鐵路和南京港歷年數據進行匯總，現得出求解該模型所需的一系列參數或對模型參數進行賦值，如表3 所示：

表3 模型相關參數數據

各貨源城市通過鐵路或水路運往南京港及目的地的運輸距離如表4 所示：

表4 貨源城市至南京港及目的港之間的運輸距離/km

另根據相關數據查詢，南京港至上海港和寧波舟山港的水路運輸距離分別為342km、466km。

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

表5 貨源城市4 市2022 年貨運總量/萬t

3.2 模型求解與分析

基于所建的函數模型，現采用Python作為求解工具，通過Cplex 求解器調用Cvxpy 工具包，最終得到三組成本數據。根據模型的求解，三組運輸總成本如表6 所示：

表6 不同運輸方式產生的運輸總成本/萬元

3.3 靈敏度分析

為確定各參數對最終結果的實際影響大小，現對該函數模型進行靈敏度分析，為了方便鐵水聯運模型的求解，默認鐵路和水路運輸相關數據同時增減。具體分析如下：

（1）針對單位運輸成本，分別提高鐵路和水路運輸單位運輸成本的10%，其他各項數據不變。經過求解得到表7：

表7 單位運輸成本靈敏度分析

分析結果可知，鐵路和水輪單位運輸成本分別提高10%，三種運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輸單位時間成本的10%其他各項數據不變。經過求解得到表8：

表8 單位時間成本靈敏度分析

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

（3）針對運輸時間，本文中為鐵路和水路運輸的時間賦值分別為72h和102h，現各減少10%的運輸時間，其他各項數據不變。經過求解得到表9：

表9 運輸時間靈敏度分析

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

表10 數據對比圖

4 結論

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

（2）對于南京港這種大型內陸中轉港而言，加快推進港口碼頭的鐵路聯運設施設備與合理規劃港區資源是當前港口設施發展的重要一環。此外，南京港的限航、港口船舶的航運限制也是應盡快解決的問題。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停靠，這極大地制約了南京港和長江上游的航運發展。這就需要各部門通力合作，打通長江航運的咽喉要道，促進沿江物流經濟帶的發展。

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