我国沿海内贸集装箱运输的最佳船型.pdf

鳓2 呲咖邮酬州啦，9noZ一_ _ Z田我国沿海内贸集装箱运输的刃一刃船勉Z勺。刃一针对我国沿海内贸集装箱运输市场的特点以及沿海内贸集装箱运输港、线、船、货的现状，充分考虑影响我国沿海内贸集装箱运输市场和船型选择的因素，建立沿海内贸集装箱运输最佳船型的选择模型，运用非线性规划的方法，以单箱最大利润为目标函数，求得最佳船型。以天津广州(南沙)航线为例对模型进行验证，得出我国沿海内贸集装箱运输的最佳船型为载箱量60 0 0T E U 及船速2 2k n 的结论。关键词沿海运输；内贸集装箱运船；船型；船速近年我国沿海内贸集装箱运输的持续、稳定发展对最佳船型研究提出迫切要求。以往的船型研究大多针对远洋班轮航线，着重从成本角度分析，追求单位成本最小化。本文针对我国沿海内贸集装箱运输，以船舶载箱量和船速为变量，以单箱利润最大化为目标，构建船型选择的优化模型。1基本思路及假设条件1 1 基本思路(1)以利润最大化为目标以往对最佳船型的研究主要以单位成本最小化为目标，不能保证船公司获得最大利润。本文尝试构建利润最大化的目标函数，研究能使船公司获得最大利润的集装箱船型(包括船舶载箱量和船速)。(2)以船舶载箱量和船速为变量以往的船型研究将船速视为定值，虽然可简化模型，但可能产生不适合的解，从而影响船公司决策。船速是个关键的分析变量，一方面，在吨位相同的情况下，船速越快，船舶耗费的燃油越多，成本就越高；另一方面，船速越快，船舶在相同时间内完成的航次越多，收入就越高。由此可见，船速影响航线的经营成本和收入，进而影响利润。1 2 假设条件为确定模型使用范围并简化问题，作如下假设：(1)集装箱船的同定成本随船型和船速的变动而变动；(2)规划期内各港口间集装箱运价由市场决定且维持不变；(3)集装箱船的平均载箱率为预设值，并满足市场需求；(4)港口航道及装卸设备对船型没有限制；(5)不考虑集装箱船的其他营运成本，如空箱租赁成本、货主时间成本等；(6)集装箱船投入单一的点对点航线，中间不停 万方数据靠任何港口。2 数学模型2 1 变量和参数说明模型的决策变量为船速和载箱量，相关参数说明如下：为集装箱船i 的海上航行速度(船速)，k n；S,为集装箱船i 的载箱量，T E U；彤为集装箱船i 每月(按3 0d 计算)在航线动上营运的总收入，元；G 为集装箱船f 每月在航线动上营运的总成本，元；Q 为集装箱船i 每月在航线如上营运的总航次数；凡为集装箱船f 在航线口6 上营运的运价，元T E U；凡为集装箱船f 在航线妇上营运的运价，元T E U；L t 为集装箱船i 在港口k 的载箱率，k 在航线动上，厶 o，1】；D j为航线动的海上距离，n m i l e；G 为集装箱船f 的日燃油成本，元；晰为集装箱船i 在港口后的装卸效率，T E U h；饼为集装箱船f 在港口k 的装卸费率，元T E U；C，为集装箱船i 的价格，元；a 为集装箱船i 的月资金成本，元；G 为集装箱船i 的月营运成本，元；巴为集装箱船i 在港口k 的日停泊成本，元；肼为集装箱船i 每个航次的在港天数，d；厨为集装箱船i 每个航次的航行天数，d。2 2 模型建立万=嘴专=黔d(1)式中：万为目标函数的最大值；黼雨墨点萼专西为s和形构成的函数f(x)的最大值，即单箱收入雨专锄一单箱成本雨1 若锄的最大值。彤=(，0 L。S+，k 三6&)g(2)式中：彤为集装箱船f 的月总收入，计算方法为每个航次的收入乘以每月航次数。每个航次包括去程与回程。收人为凡L o s+凡厶s，乘以每月航次数g，得出月总收入，其中，载箱量&与船型有关，每月航次数Q y 与船速有关。a=a+a+以厶+厶)(g+劈坶+C 皇研g+o 曰g(3)式中：G 为集装箱船i 的月总成本，包括资金成本、营运成本、燃油成本、港口停泊成本以及装卸成本等5 项成本，其中前4 项与船型和船速有关。(厶+厶)(g+劈溉为集装箱船f 每个航次的装卸成本。g=3 0 降卅(半+疋)2 4 (4)式中：g 为集装箱船f 每月营运的航次数。往返1 个航次的时间由海上航行时间及在港时间组成，其中在港时间与集装箱船的船型、载箱率及港口装卸效率有关，包括港E I 作业时间和准备时间。准备时间忍与船型和船速的关系较小，可视为固定值。2 3 求解说明将资金成本、营运成本、燃油成本及港口停泊成本等未知参数转化为关于船型和船速的表达式，即将目标函数转化为关于2 个变量的函数表达式，分别求解模型目标值及对应的变量值。求解步骤如下：(1)列举模型涉及的主要成本项目；(2)建立主要成本项目与决策变量(载箱量和船速)的回归式；(3)将回归式代入原模型中，整理成双变量函数；(4)求解新模型的目标值和决策变量；(5)分析各参数变动对目标值和对应最大值的影响。求解方法如下：(1)令目标函数及石)的1 阶导数为0，找到函数极值位置=(形，S)；(2)求解函粼工)的2 阶导数，建立函数火工)的海森矩阵(H e s s i a nM a t r i x)；(3)若旧(r)I 0，贝1 d e f(F)0，函数在Z=(”，&)处为相对极大值。其中，f 掣1坝“似M)似】，w=l 雾I，【磊J日：匮斟【赢蔬J 万方数据(n 黼w 瑚叭m 哟引9、n2 4 主要成本项目与决策变量的回归式分析为oC 玺=+1S+1 形Z为建立主要成本项目与决策变量(载箱量和船即I n8 4 6 10 6 0 3n05 0 6n一速)的回归关系，参考谢尚行等的研究，分别建立G：e s 舶，舒，胛姗(6)_ _ 一Z载箱量和船速的关系。2 4 3燃油成本与载箱量和船速的关系刃2 4 1资金成本与载箱量和船速的关系假设燃油价格为4 0 0 美融，经统计分析，得回归叫为经G：e一驴，垆币成(7)载箱量和船速的关系盖屿一僦+0 绷蛐+1 7 8 K刃Zl i lC 暑=-3 1 7 0+0 5 8 2l n&+0 5 7 1l nK勺即2 4 4 港口停泊成本与载箱量的关系。刃a：e -加酷地纡s 钉(5)港口停泊成本取天津港的数据，其回归式为H2 4 2 营运成本与栽箱量和船速的关系G 一=2 3 9 5 17 卵5 8 2(8)刀=嘴蔹等萼b=麟贩鲁户 8 6 4 0 所以为肼惮(批施眦)(凡厶跏(民厶XS)“&XL t x2xQ y)一 e-3 1 7 0 毋”胛”+e“1 舒”胛 2 3 9 5 1 9 弋7 2 0(L o+L 6 掘E+3 6 0 K M 形)(匠研K)+2(厶儿a 坶K+2 嬲D；)+e“研力弋7 2 0 M n)，(芯研K+2(厶儿a 坶E+2 埘n)+(工以a)(舒岔)S(8 6 4 0 研K)，(墨M K(三他搬E+2 M D)“S 厶2 g)(9)此模型为包括载箱量和船速在内的数学规划模型，对应的单箱最大利润为严格凸函数，表示全域存在唯一最佳解。因此，在假设条件下，最佳船型问题的数学规划模型主要求解非线性函数的最佳解以及目标函数对应的最大值。3 实例分析以中海集运经营的天津广州(南沙)集装箱班轮航线为例，对模型进行验证。天津广州(南沙)航线的基本资料见表1。表1天津一广州(南沙)集装箱班轮航线基本资料燃油440(美元40)2 4+I”2 4 二鼍?一 w P?，；-*2。；。码头工时m。一。3 03 0丁作天数，d5 53 1 囊浊箱靴“i 三7-i26 5 0l2 1 0运价“元T E u1)3 5 3三2 3 5 二雾：装卸费率，(元T E U。L 二一。2 11 9装卸效率，(T E U h“)装箱船逐渐向大型化方向发展，因此，本文研究的船型为10 0 0 6 0 0 0 T E U。此外，受国际油价持续走高的影响，越来越多的船公司采用经济船速，因此，本文研究的船速为1 0-3 0k n。根据天津广州(南沙)航线资料，利用M a t l a b 7 0 软件求解式(9)，得：当&=6 0 0 0，形=2 2时，最优解为8 7 6，即集装箱船在该航线上每月可获得的单箱最大利润为8 7 6 元。4 结束语本文构建以单箱利润最大化为目标函数的船型优化模型。以天津广州(南沙)航线为例，在模型分析范围内，给定航线距离、码头工时、装卸效率、燃油价格、载箱率和运价等参数，应用M a t l a b7 0软件求解模型，得出我国沿海内贸集装箱运输的最佳船型为载箱量60 0 0T E U 及船速2 2k n 的结论。参考文献：【l】谢尚行。王贤嵛最适货柜船型与船速之非线性规划模式【J】运输学刊。2 0 0 6，1 8(1)：1-2 6(编辑：陈锋杰收稿日期：2 0 0 9 4)7 1 3)万方数据我国沿海内贸集装箱运输的最佳船型我国沿海内贸集装箱运输的最佳船型作者：杨扬，YANG Yang作者单位：厦门海洋职业技术学院刊名：集装箱化英文刊名：CONTAINERIZATION年，卷(期)：2009,20(10)参考文献(1条)参考文献(1条)1.谢尚行;王贤嵛 最适货柜船型与船速之非线性规划模式 2006(01)本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1.集装箱化编辑部 2008年内贸集装箱运输市场趋势期刊论文-集装箱化2008,19(1)2.詹立魁 4.5万吨级浅吃水散货船主机选型比较研究会议论文-20103.张宝吉.马坤.纪卓尚.Zhang Baoji.Ma Kun.Ji Zhuoshang 基于势流理论的集装箱船型球首优化设计研究期刊论文-武汉理工大学学报（交通科学与工程版）2011,35(3)4.刘大刚.吴兆麟.李国平 气象-经济决策理论在大风浪中船舶航线选择中的应用期刊论文-航海技术2004(z1)5.孔凡华 世界油运市场述评期刊论文-中国远洋航务2010(8)6.徐天芳.付健 内贸沿海集装箱运输分析期刊论文-交通运输系统工程与信息2001,1(3)7.黄飞舞.李大伟.HANG Fei-wu.LI Da-wei 2009年集装箱运输市场走势期刊论文-集装箱化2009,20(1)8.邵琳.纪永波.李清.SHAO Lin.JI Yongbo.LI Qing 亚欧集装箱运输通道经济性比较期刊论文-集装箱化2010,21(7)9.张莎.赵千昆.ZHANG Sha.ZHAO Qiankun 沿海内贸集装箱船型论证期刊论文-集装箱化2010,21(5)10.8月航运市场状况一瞥:出口一箱难求有缓解迹象期刊论文-珠江水运2010(8)本文链接：