（管理科学与工程专业论文）陆运与海运集装箱空箱调运优化研究.pdf

上海海事大学硕士学位论文陆运与海运集装箱空箱调运优化研究 摘要 集装箱运输是一种先进的、规范的运输方式。近年来随着国际集装箱运输业发展 迅猛，全球的货物流向更加失衡，集装箱供求矛盾日益突出。一些国际航线上，全年 集装箱运量中的空箱比例甚至超过2 5 。据统计目前全球空箱调运费超过3 0 0 亿美 元。由于集装箱空箱调运费用巨大，如何科学、合理地调运和处置空箱，如何控制和 降低空箱调运成本已经成为影响集装箱承运人经营状况的关键因素。集装箱空箱调运 管理成为急需解决的重要课题。 本文主要从陆域、海域和多式联运几方面对集装箱空箱调运问题进行研究，通过 对集装箱空箱调运系统的分析和调运优化模型的研究，探寻有利于集装箱空箱合理调 运的策略和定量方法，为航运企业集装箱空箱调运提供决策依据。 首先，论文运用s w o t 系统分析法，对航运企业内外优劣因素进行分析，得出若 干有利于航运企业集装箱空箱调运的策略。这些策略涉及航运企业之间的联盟，航运 企业与租箱公司、集装箱制造企业的合作，集装箱的选择，信息系统的完善等方面。 其次，建立了陆运集装箱空箱调运整数规划模型。该模型考虑了存储成本，自有 箱的闲置费用，租箱能力约束。同时建立了空箱需求完全满足与空箱需求不完全满足 两种条件下的空箱调运优化模型，并对它们的运行结果进行比较分析。 然后，建立了海运集装箱空箱调运整数规划模型。该模型考虑了航运企业自有箱 的闲置费用，装卸费用和重箱的弃货费用，租箱能力约束和调运方向约束。同时建立 了空箱需求完全满足与空箱需求不完全满足两种条件下的空箱调运优化模型，并对它 们的运行结果进行比较分析。 再后，对陆运和海运集装箱空箱调运模型进行了比较分析，得出了一些有利于降 低航运企业集装箱空箱调运费用的方法和规律。 最后，建立了多式联运集装箱空箱调运整数规划模型。该模型综合考虑了陆运和 海运集装箱空箱调运问题，并在模型中考虑了航运企业自有箱的闲置费用，装卸费用 和重箱的弃货费用，租箱能力约束和调运方向约束等。 本文的主要创新之处是：建立了更符合实际的的陆运、海运和多式联运集装箱 空箱调运整数规划模型。提出了自有箱的闲置费，重箱的弃货费概念，增加了装卸费， 考虑了租箱能力约束和调运方向约束。并对空箱需求完全满足的空箱调运模型和空箱 需求不完全满足的空箱调运模型运行结果进行了比较分析。 本文从系统观念出发，采用优化技术对集装箱空箱调运进行了详细研究，其研究 上海海事大学硕士学位论文 陆运与海运集装箱空箱调运优化研究 成果给航运食业提供了有益的理论指导和方法支持。 关键词：空箱调运，s w o t ，整数规划，多式联运 i i 上海海事大学磷士学位论文 陆运与海运集装耱空箱调运优他硪究 a b s t r a c t t h ec o n t a i n e ri sa na d v a n c e da n dn o r m a t i v ew a yo ft r a n s p o r t a t i o n w i t ht h e r a p i dd e v e l o p m e n to fc o n t a i n e rt r a n s p o r t a t i o ni nt h e s ey e a r s ，t h ec o n f l i c tb e t w e e n p r o v i d i n ga n dd e m a n d i n gi sb e c o m i n g m o r ea n dm o r en o t i c e a b l e 。i ns o m e i n t e r n a t i o n a ls e ar o u t e s 铂ep e r c e n t a g eo fe m p t yc o n t a i n e r se v e ni sh i g h e rt h a n 2 5 i ti ss u r v e y e dt h a tt h et o t a lc o s to fe m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o ni nt h ew o r l d h a se x c e e d e d3 0b i l l i o nd o l l a r s s i n c et h ec o s to fe m p t yc o n t a i n e r sd i s p o s i t i o ni ss o l a r g e ，t h es h i p p i n gc o m p a n i e sh a v et op u te m p h a s i so nh o w t or e a s o n a b l ed i s p o s e e m p t yc o n t a i n e r sa n dd e c r e a s et h ec o s to fd i s p o s i t i o n t h e n ，t h em a n a g e m e n to f e m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o nb e c o m e so n e o ft h ei m p o r t a n tp r o b l e m st h a tu r g et ob e s o l v e d t h i st h e s i s ，a n a l y z i n gt h es y s t e mo fe m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o na n d i n v e s t i g a t i n gs e v e r a ld i s p o s i t i o no p t i m i z a t i o nm o d a l s ，s t u d i e st h ee m p t yc o n t a i n e r d i s p o s i t i o no fl a n d c a r r i a g e ，o c e a ns h i p p i n ga n di n t e r m o d e l ，a n ds e a r c h e sa f t e r s o m e $ 打a 差e g e sa n dq u a n t i t a t i v em e a n st h a ta r ep r o p i t i o u st oe m p t yc o n t a i n e r d i s p o s i t i o n t h ep u r p o s ei s t o p r o v i d eh e l p sf o rt h ed e c i s i o n so fs h i p p i n g c o m p a n i e si ne m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o n f i r s t l y 。t h i st h e s i sa d o p t st h es w o tm e t h o d st oa n a l y z et h ea d v a n t a g ea n d d i s a d v a n t a g ef a c t o r so ft h es h i p p i n gc o m p a n i e sa n di n 拉o d u c e ss o m es t r a t e g i e so f e m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o nf o rt h es h i p p i n gc o m p a n i e s t h es t r a t e g i e si n c l u d et h e a l l i a n c ea m o n gt h es h i p p i n gc o m p a n i e s ，t h ec o o p e r a t i o nb e t w e e nt h es h i p p i n g c o m p a n i e sa n dt h ec o n t a i n e rr e n t i n gc o m p a n i e s ，t h ec o c l p e r a t i o nb e t w e e nt h e s h i p p i n gc o m p a n i e sa n dt h ec o n t a i n e rm a n u f a c t o r y , t h ec h o i c eo fc o n t a i n e r s ，t h e i m p r o v e m e n tf o ri n f o r m a t i o ns y s t e mo fc o n t a i n e rm a n a g e m e n ta n ds oo n s e c o n d l y , l a n d c a r r i a g ee m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o nm o d e l s ，w h i c ha r e i n t e g e rp r o g r a m m i n g a r ee s t a b l i s h e d 啊em o d e l s 捂沁i n t oa c c o u n tt h es t o r a g e c o s t t h el e f tu n u s e dc o s to fs h i p p e ro w nc o n t a i n e r sa n dt h eq u a n t i t yr e s t r i c t i o n st o t h ec o n t a i n e r sf o rr e n t i n g t w ok i n d so fe m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o nm o d e l sa r e p r e s e n t e da n dt h er e s u l t so ft h em o d e l sa r ec o m p a r e d ， t h i r d l y , t h eo c e a ns h i p p i n ge m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o nm o d e l s ，w h i c hi s i n t e g e rp r o g r a m m i n g 。a r ee s t a b l i s h e d ，t h em o d e l st a k ei n t oa c c o u n tt h el o a d i n g 珏l 上海海事大掌磺士学位论文陆运与海运集装耩窆籀璃运优纯姘究 a n dd i s c h a r g ec o s t ，t h el e f tu n u s e dc o s to fs h i p p e ro w nc o n t a i n e r s t h ec o s to f d i s c a r d e dl o a d e dc o n t a i n e r s ，t h ed i r e c t i o nr e s t r i c t i o no ft h ee m p t yc o n t a i n e r d i s p o s i t i o na n dt h eq u a n t i t yr e s t r i c t i o no ft h ec o n t a i n e r sf o rr e n t j n g 飘k i n d so f e m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i # o nm o d e l sa r ep r e s e n t e da n dt h er e s u l t so ft h e ma r e c o m p a r e d f o u r t h l n t h e l a n d c a r r i a g ee m p t y c o n t a i n e rd i s p o s i t i o nm o d e l sa r e c o m p a r e dw i t ht h eo c e a ns h i p p i n ge m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o nm o d e l sa n ds o m e m e t h o d st h a ta r eh e l p f u lt or e d u c et h ec o s to fe m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o na r e s u m m a r i z e d f i n a l l y , t h ei n t e r m o d a lt r a n s p o r t a t i o ne m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o nm o d e l ， w h i c hi si n t e g e rp r o g r a m m i n g ，i se s t a b l i s h e d ，t h em o d e lt a k e si n t oa c c o u n tt h e l o a d i n ga n dd i s c h a r g ec o s t ，t h el e f tu n u s e dc o s to fs h i p p e ro w nc o n t a i n e r s ，t h ec o s t o fd i s c a r d e dl o a d e dc o n t a i n e r s ，t h ed i r e c t i o nr e s t r i c t i o no ft h ee m p t yc o n t a i n e r d i s p o s i t i o na n dt h eq u a n t i t yr e s 杯i c t i o no ft h ec o n t a i n e r sf o rr e n t 。t h em o d e li sa c o m b i n a t i o no ft h el a n d - c a r r i a g ee m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o nm o d e l sa n dt h eo c e a n s h i p p i n ge m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o nm o d e l s t h ef o l l o w i n g sa r eo r i g i n a t e di nt h i st h e s i s ：t h el a n d c a r r i a g e ，o c e a n s h i p p i n ga n di n t e r m o d a lt r a n s p o r t a t i o ne m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o nm o d e l s 。w h i c h a r ei n t e g e rp r o g r a m m i n g a r ee s t a b l i s h e d ，t h el e f tu n u s e dc o s to fs h i p p e ro w n c o n t a i n e r sa n dt h ec o s to fd i s c a r d e dl o a d e dc o n t a i n e r sa r ep r e s e n t e d ，t h el o a d i n g a n dd i s c h a r g ec o s t ，t h ed i r e c t i o nr e s t r i c t i o no ft h ee m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o na n d t h eq u a n t i t yr e s t r i c t i o no ft h ec o n t a i n e r sf o rr e n ta r et a k e ni n t oa c c o u n t t h er e s u l l s o ft w ok i n d so fe m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o nm o d e l sa r ec o m p a r e d t h i st h e s i s ，a p p l y i n gt h ec o n c e p to fs y s t e m ，c a p i t a l i z e so nt h eo p t i m i z a t i o n t e c h n o l o g yt os t u d yt h ee m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o n 。l tp r o v i d e ss o m ev a l u a b l e s u g g e s t i o n sf o ft h es h i p p i n gc o m p a n i e s ； k e yw o r d s ：e m p t yc o n t a i n e rd i s p o s i t i o n ，s w o t , i n t e g e rp r o g r a m m i n g ，i n t e r m o d a l t m n s p o r t a t o n n i ej u n l o g i s t i c s & s u p p l yc h a i n m a n a g e m e n t ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rd i n g y i z h o n g 上海簿事失学壤童学夔论文 麓运| ；巍运集装簇字瓣调运 蹩证簪 究 论文图目录 图l l 论文结擒和内容9 蚕2 - 1 集装簇空疆调运载s w o t 分辑框鹜1 5 图3 1 陆遮宅箱调运优化模慰总成本3 9 图3 2 陆运空箱调运两类优化模型总成本差额3 9 图3 3 调往b 3 处陆运空箱量4 3 强3 - 4 调徒b 4 处陆运空箱量4 3 蚕3 5 陵遮鹣蹙疆籍量4 3 图3 - 6 陆逯b 4 处租箱量4 3 图3 7 陆运c o 处存储量4 4 图4 一l 海逡宅箱调运优化模型总成本5 8 图4 - 2 海遴空箱调运两类优化模型惑成本差额，5 9 墨4 3 调绽c 2 处海运空箨量6 2 图4 4 调徒c 3 处海运空箱量6 2 图4 5 调往c 4 处海运空箱量6 2 图4 6c 2 处海运租箱量6 3 图4 7c 3 处海运租箱量6 3 蚕4 8c 4 鲶海运翟籍量6 3 图4 - 9 海运c l 处存储量6 4 图6 1 空箱需求完全满足的多式联运空箱调运总成本8 0 图6 。2 多溅联运靠近节点c l 的公路调运空箱量8 1 图6 - 3 多式联运靠近节点c 3 的公路调运空箱量8 1 踅6 - 4 多式联运海运空箨潺运爨8 2 图6 5 多式联运靠近节点c l 陆城租箱量8 3 图6 - 6 多试联运靠近节点c 3 陆域租箱量8 3 图6 7 多式联运节点c l 、c 2 存储量8 3 v ：海海事文学壤l 擘穰论文 麓运海运集装辕字麓键遂优纯疆究 论文表目录 表2 一l 中函使用的集装箱与国掰；集装箱主要技术参数比较l l 表2 2 航运企业s w o t 优劣分析2 5 表3 1 运输费率3 7 表3 2 租箱成本3 7 表3 - 3 簌运杂费一3 7 表3 - 4 储存成本3 7 表3 5 初始存量一3 7 表3 - 6 空箱需求量及海运量空槠净流量3 7 表3 7 缺籀损失3 8 表3 8 程辍麓力，3 8 表3 - 9 陆遮第一类优化模型的象箱调运量一4 0 表3 1 0 陆逡第二类优化模型的空箱调运量4 l 表3 一1 1 陆邋第一类优化模型的租箱量4 1 表3 - 1 2 陆运第二类优化模型豹穰箱量4 2 表4 一l 运狻费率，5 5 表4 2 租耩成本5 5 表4 3 租箱运杂费5 6 表4 4 储稃成本5 6 表4 5 初始夺量5 6 表4 6 装辩赞一5 6 表4 7 缺箱损失一5 6 表4 8 空辅需求量及空箱供威蹙一5 6 表4 - 9 初始运能和重箱卸量5 7 表4 一l o 襁籀能力5 7 表4 - 1 1 海运繁一类饶诬模羹熬窆簇调运量5 9 表4 - 1 2 海运第二类优化模型的空箱调运量6 0 表4 一1 3 海运第一类优化模型的空箱租箱量6 l 表4 一1 4 海运第二类优化模型的空箱租箱量6 1 表6 一l 运输费率7 7 海海事大学硕士学位论文 黼运i 海运集装箱窄帮渊运优化讲究 表6 - 2 程籍成本 表6 3 租箱运杂费 表6 - 4 储存成本 表6 - 5 初始存擞 表6 - 6 装帮费 表6 7 宅箱需求量 表6 - 8 空箱供应量 表6 - 9 初始运能和重箱卸量 表6 - l o 程籍麓力。 表6 - 1 1 空箱需求完全满足的多式联运警箱调邋量 表6 1 2 空籍需求完全满足豹多式联运奎籍程褡量 v 娃 7 7 7 7 7 7 一7 7 ，7 7 7 8 。7 8 ，7 9 ，。7 9 一8 0 8 2 论文独创性声明 本论文是我个人在导师指导下进罩亍的研究工作及取褥的研究成 果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他 机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做 的贡献均已在论文中作了唆确的声明并表示了谢意。 作者签名：羞蔓! 童： 日期： 论文使用授权声明 本人同意上海海事大学有关保留、使用学位论文的规定，- 即：学 校有权保留送交论文复印俘，允许论文被查阕氍借涸；学校可_ 以上秘 公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保 存论文。保密的论文在解密后遵守此规定。 作者签名：，缝t导师签名： 日期： 上海海事大学硕士学位论文陆运与海运集装箱空箱调运优化研究 1 1 论文的背景 绪论 集装箱运输自从2 0 世纪初问世以来，得到了很大的发展，现已发展成为全球国 际贸易中最重要的运输方式之一。集装箱运输的一个重要特点就是具有不平衡性，这 是由贸易的不平衡性导致的。随着经济全球化的日益发展，全球化分工越来越细，各 个国家与地区都根据各自自然、科技、人文条件的不同在全球经济链中寻求各自合适 的位置。总体来说，发展中国家输出原料、日常消费品，而发达国家向发展中国家输 出科技含量高、高附加值的产品直至直接出口科学技术，这已成为目前全球贸易主流， 导致了进出口贸易的不平衡。因此，作为国际贸易主要运输方式的集装箱运输的不平 衡的局面就不可逆转。此外，各国汇率的涨落、贸易方式的改变以及其他种种因素， 以及大多数班轮公司喜欢揽取本国市场托运人和收运人控制的货物的状况，都造成了 进出口贸易流的不平衡，从而造成了进出口集装箱货物运量的不平衡。其中既有流量 的差异，也有所用设备类型的差异，象冷藏箱和罐式箱等特种设备有其自身独特的运 动规律。目前我国铁路集装箱的箱型有1 吨箱、5 吨箱、1 0 吨箱和2 0 英尺箱及少数 4 0 英尺箱，但只有2 0 英尺箱和4 0 英尺箱与国际海运集装箱的箱型一致，致使铁路集 装箱在调配使用、各运输方式之间的换装以及管理上有很大难度。所以本文只针对 2 0 英尺和4 0 英尺两种箱型的集装箱的空箱调运进行研究。 1 1 1 集装箱空箱产生的原因 集装箱运输的不平衡导致集装箱空箱的产生。由于不同地区进出口数量不同、货 物流向不一，同一地区货源结构不断变化、地区不确定因素影响进出口贸易等原因， 客观上造成了各港口或地区间集装箱数量的不平衡，出现了部分地区集装箱积压、另 外一些地区集装箱短缺的现象。在同一地区，也会随着时间的推移出现某一段时间集 装箱积压、另外一些时间集装箱却短缺的现象。空集装箱的流动还随季节和时间的变 化而不同。设备效率的低下使空箱数量增加。综上所述，集装箱空箱产生的主、客观 原闲如下： ( 1 ) 客观原i 到： 港口进出箱量不平衡。 港口进出箱型不平衡。 集装箱的生产地到投入使用地之间的空箱运输。 上海海事火学硕士学位论文陆运与海运集装箱空箱调运优化研究 ( 2 ) 主观原区i ： 港口设施还不完善，未形成国际中转枢纽大港。 由于航运企业及其与港口代理机构之间的集装箱管理信息系统尚不完善，管理水 平落后。 租箱协议中有关退租地点的限制。 区域问修箱成本和修箱标准的差异。 1 1 2 集装箱空箱调运现状 由于集装箱网络流中必须要有空箱的流动才能使重箱的流动得以实现。如果空箱 流没有管理好，整个航运网络就不能高效运转。而且航运企业为了减少集装箱费用的 占有率，就必须加快空箱的流转。所以世界上每天都有大批的空集装箱从多余的地点 运往不足的地点，由此而使许多集装箱必须经历无产出的航程。来自美国的资料表明， 海运集装箱中有2 0 的比例是空箱，而北欧主要港口的数字表明总吞吐量中至少有 1 5 是空箱。根据汉堡港和鹿特丹港的数据显示进出这两个欧洲集装箱大港的箱子 中，空箱比例为1 3 1 4 。另外两个欧洲大港安特卫普和马赛，福斯的数字表明 空箱的比重高达2 0 。其中马赛福斯港的出口箱中空箱极少，而进口箱中的数量超 过三分之一。上述四个欧洲大港的总吞吐量中平均有1 5 的比例是空箱。美国西海 岸的三个大港洛杉矶、长滩和奥克兰中洛杉矶港的空箱量占2 0 ，而长滩港的 空箱量占吞吐量的1 4 ，奥克兰港的空箱比例高达2 6 。在亚洲，日本的空箱比例 为1 6 。空箱调运的费用包括集装箱自身成本，空箱的水上运输费用和内陆运输费 用三大部分。全球集装箱运输产业中用于运送空箱的费用，根据集装箱航运界普遍接 受的由德鲁里航运咨询公司的调查报告显示，1 9 9 7 年用于直接或间接调箱的费用达 到1 0 5 亿美元，1 9 9 8 年则上升至1 2 0 亿美元。2 0 0 1 年，全球空箱调运量约占集装箱 总运量的2 0 ，部分航线空箱调运的比例甚至接近5 0 。从而不可避免地引起巨额 的调运费用，全球空箱调运费约2 5 0 亿美元。按目前的发展趋势，到2 0 1 0 年全球空箱 调运费将超过5 0 0 亿美元。许多航运企业几乎把全部的精力都集中在揽货和重箱的运 输上。他们对空箱调运的轻视往往会把企业好不容易从增加揽货中挣来的一点运费收 益化为乌有。在不堪重负的哀叹声中，越来越多的箱运经营者发现，减少空箱调运产 生的成本也是增效的必要手段之一。所以有必要对集装箱空箱调运进行优化研究。集 装箱空箱调运优化研究就是探讨如何以最少的成本解决集装箱的需求与供麻的不平 衡问题，对集装箱从供应地到需求地的流动进行有效的控制和决策，空箱调运优化研 究的主要目的就是追求成本的最小化或利润的最大化和尽量满足客户的需要。空箱调 运的三个核心问题就是从何处调运空箱决定空箱从供应地到需求地的流动路线 2 上海海事大学硕士学位论文陆运与海运集装箱空箱调运优化研究 ( 或途径) ，何时调运空箱决定调运空箱的时间，调运多少空箱确定需求地 与供应地之间空箱的流动量。 目前航运企业对空箱调运也日益重视。中远集团成立了集装箱管理中心负责空箱 调运，对集装箱采取统一管理方法。公司箱管中心作为核心机构，下设各航线经营人 和箱管代理，采用一级调度，三级管理体制，对公司的集装箱进行全球跟踪管理。中 海集团在总部还成立了集装箱运输部来管理公司重箱的运输，协助箱管部管理空箱。 美国租箱巨擎泛美租箱公司开发的灰箱交换系统( g r e y b o xi n t e r c h a n g es y s t e m ) 被认为是最成功的第三方箱管系统。是代替空箱调拨的一种最具成本效益的方法。赛 超网络系统( s y n c h r o n e ts y s t e m ) 也是一个非常成功的第三方箱管系统。它通过公司 的数据库系统，在全球范围内为集装箱班轮公司提供数据，以寻找机会减少空集装箱 的移动，并且专门建立起为美国内陆运输和跨太平洋航线服务的系统。 由于空箱调运费用巨大，并且空箱调运是班轮公司集装箱管理中最常见、最突出 的问题，对集装箱运输的经济效益具有直接的影响。因此，如何科学、合理地调运和 处置空箱，如何控制和降低空箱调运成本已经成为影响集装箱承运人经营状况的关键 因素。班轮公司的空箱调运决策合理与否、空箱调运数量的多少一方面将影响到班轮 公司所配备的集装箱总量，另一方面将直接影响到班轮公司的经营业绩。从实际集装 箱空箱调运的业务情况来看，航运企业进行调运空箱一般是以调箱费用最小以及调运 空箱的时间为基准的。因此，本文将根据调运规则的具体情况，采用定性分析与定量 分析相结合的方法来研究集装箱空箱调运优化问题，同时考虑实现调运费用最小及调 运时间最短这两个目标。本文研究结果将可供集装箱承运人参考使用，帮助集装箱承 运人降低经营成本，提高工作效率，增强经济效益，改善服务水平，提升市场的竞争 能力。 1 2 集装箱空箱调运优化研究综述 由于海运集装箱空箱调运问题难度较大，所以目前国内外在此方面研究不多，国 内在这方面研究的学者就更少了。国内对空箱调运问题的研究主要以定性研究和经验 估计为主，定量方面研究不多。下面分别从集装箱空箱调运的战略方面和调运模型两 方面对月前国内外学者的研究现状进行分析总结。 1 2 1 集装箱空箱调运战略研究 空箱调运的原则是从多箱港口调运空箱到缺箱港口，进行一次空箱调运，避免因 卜海海事大学硕十学位论文 陆运与海运集装箱空箱调运优化研究 二次或多次空箱调运，花费过多的调运成本。目前有利于空箱调运的措施主要有以下 几个方面”“j ： ( 1 ) 航运企业航线设置与调整。按照承运人的规范和要求设置最好的航线网络来实现 空箱流的最小化。如三角航线，钟摆式航线、蝴蝶式航线，传送带式航线，还有 与最简单的首尾相接航线模式相混合的各种经营航线。在高效的区域性运输网络 的基础上，可以通过调整航线，改变传统航线的挂港来减少集装箱的调运数量和 距离，从而降低集装箱运量不平衡所引起的损失。这是目前集装箱航运企业比较 常用且有效的方法之一。 ( 2 ) 航运企业之间的联盟与合作。在各个班轮公司之间开展集装箱的互用合作，也就 是走集装箱管理的国际合作化之路，通过联营和互租舱位等方法可以降低初始投 资，大型航运企业还可以从设备分享中获益。在所有主要贸易航线上建立多种网 络，以便所有航运企业能相互开展换箱活动，从而使集装箱航运企业更高效地移动 空集装箱。这也是航运企业集装箱管理部门探索的新课题。 ( 3 ) 航运企业与租箱公司之间的联盟与合作。租箱公司参与使用某一航线上船舶的空 舱位，从而使航运企业更高效地移动空集装箱。租箱公司全面管理航运企业所有 的集装箱，这对小型航运企业来说可以降低成本。航运企业还可以同集装箱租赁 公司签署有利的租箱合同，采用灵活租箱，可以根据实际用箱需求，在缺箱点或 调运成本较高的港口和地区起租集装箱，而在压箱点将多余的集装箱退还给租箱 公司。 ( 4 ) 航运企业与集装箱制造厂商合作。利用厂商向其他国家和港口发货之际，向他们 提供免费运输服务，同时免费或以较低的费用使用他们的新箱。 ( 5 ) 正确选择集装箱。在货物批量不大的航线上，选用规格不宣太大的集装箱。如进 出口货物中轻泡货很多，则可考虑采用大规格的集装箱。对于往返货流很不平衡 的航线，可考虑选用折叠式集装箱，以解决集装箱的回空运输，减少空箱回运时 的舱容损失及各种搬运费。 ( 6 ) 加强陆上空箱拖运费用和公共支线空箱调运费率的控制。航运企业自身干线船挂 靠的基本港非常有限，越来越多的集装箱要通过公共支线和内陆拖运到分布广泛 的非基本港和内陆提还箱点。由此全球范围内产生了大量的需要由船东负责安排 的空箱内陆拖运和公共支线船调运。通常这类空箱调运费用比船东干线船海上长 途空箱调运成本还要高。 ( 7 ) 政策支持。交通部日前同意国际班轮公司在我国沿海主要港口之间调运空集装箱， 这将有利于改善我国沿海港口普遍存在的空箱配置不均衡的现象。 d 上海海事人学硕士学位论文陆运与海运集装箱空箱调运优化研究 1 2 2 集装箱空箱调运模型研究 在集装箱的空箱调运优化研究主要分两个方面，即陆域空箱调运优化研究和海域 空箱调运优化研究。其中陆域空箱调运优化研究又可分为公路空箱调运研究与铁路空 箱调运研究。在给出陆域和海域空箱调运的研究现状之前，有必要对集装箱的保有量 的研究做一总结，然后给出多式联运空箱调运的研究现状。 ( 1 1 空箱保有量及调运研究 集装箱空箱保有量规模及调运的优化模型主要有两大类：一类是以j o r d a na n d t u r u g i s tp o w e l l ，r a m o n d 【9 0o 】为代表的基于传统的规划理论的优化模型，该类模型需 要实时的数据动态更新及整个系统的相互协调，因而在实际应用中遇到了很大的困 难；另一类则是c h e u n g 和c h e n 1 从存储的角度来研究运输系统中某点的集装箱空 箱保有量合理规模的确定。由于后类模型主要基于历史统计数据，且容易单独考虑， 因此，相对规划模型而言，可操作性比较强。由于集装箱运输的特殊性，在日常的集 装箱空箱管理过程中，决策的关注点往往不是费用最小化，而是如何保障空箱的供给， 为此，季文元1 1 副基于空箱供给的可靠性目标对集装箱保有量的合理规模进行了研究。 构造了集装箱空箱保存量优化决策的基本模型，并通过相应的数字仿真验证了模型的 合理性。时力【l q 针对航运企业的集装箱安全配箱量问题建立了基于b p 神经网络模型。 e l i o d o r u 4 提出了一个能解决集装箱库存量和空箱调配问题数学模型。在大量不确定因 素的情况下完成集装箱的租赁、购买、库存以及分配决策。 ( 2 ) 陆域集装箱空箱调运研究 有关集装箱空箱调运的研究主要集中在公路和铁路方面。自w h i t e ”憎先利用运 输规划理论开展空载运输工具优化调配的研究以来，内陆集装箱空箱调运优化的方法 逐渐完善，并且日趋重视随机性、动态性和系统性【l “1 8 】等方面的研究。w h i t e 和 b o m b e r a u l t u 5 对铁路运输系统的集装箱调运进行了研究。他们通过构建一个空间一时 问模型来描述现实中的集装箱空箱调运问题。并给出了诱导式网络流算法及相应的计 算例子，对时间段内的空箱调运方案进行优化，其时间间隔是不确定的，无法考虑缺 货情况。s c m i s r a 【1 卅将“运输规划”引入，用于对火车空车调度问题的研究，并给 出了线性规划模型，解决了空车调度的节点和数量问题，但没有解决调度的时间问题。 为此，cep h i l i p 与j m s u s s m a n 【2 0 】将该问题抽象为每个车站的“库存问题”，引入库 存理论，采用动态的观念以解决时间问题。随后v b m e n d i r a a a 口1 及ma t u r n q u i s t 2 2 】 对此问题进一步研究，将该问题分成两个层次的相关问题。第一层次的问题是决定空 车流在路网上的流向问题，第二层次是运用库存问题确定每个车站的供求空车量。 w c j o r d a n 和m a t u r n q u i s t t 2 2 j 讨论了供求量具有不确定动态因素的模型，首次运用 上海海事大学硕士学位论文陆运与海运集装箱窑箱调运优化研究 了时空网络( t i m es p a c en e t w o r k ) 的概念处理日常空车调配的动态模型。 a z h a n g h a n i ”l 再次运用时空网络技术，对路网上车站作业分成计划期内的几个时 段，对每一个时段内车站的空、重车状态做一过程描述。并给出了车站间空车分配、 列车路径选择与编组计划优化的综合优化模型。国内对此问题也进行了较多的研究。 刘海林【”】对路网上空车调度进行了探讨。汤代炎研究了车站内部分配空车问题，讨论 - 了车站在给定车种车数后，怎样向各个作业点配车。何世伟将路网限制在一个枢纽内， 并给出了具体数学模型。k a jh o m b e r g 等人口q 对铁路集装箱空箱调运也进行了研究。 该研究注重对运输能力限制在同一决策期内到达，对离开时间的区别进行了研究。该 模型实质是一个多货种的网络流模型。施欣拉”以内陆集装箱运输系统为例，将空箱调 运策略与租箱策略融合在一起，构造相应的优化决策模型，并借助数字仿真技术，揭 示策略运用过程中所蕴涵的内在规律。a b r a c h e t 2 8 1 对空箱确定性分配问题建立了动态 模型，采用一种新的分解算法，解决了同时满足短期空箱计划和未来空箱调配的需要。 张得志【2 9 等人对铁路集装箱空箱调运也进行研究。建立了基于顾客偏好的模糊运输规 划模型和带时间窗的运输规划模型。并应用遗传算法去求其最优解。刘大镕p o j 等人构 建了基于机会约束规划的陆上空箱调运模型，并提出了在单箱种情况下如何处理不确 定数据的有效解决方法。汪传旭p ”等人运用机会约束规划和库存论的思想，建立随机 条件下空箱调配模型。该模型提供了一个在单箱种情况下处理不确定数据的有效解决 方法。d e j a x 3 2 对集装箱车辆路线模型给出了个总的框架，指出规划周期应当足够 长，并给出个算例，但没有试验结果。c h e u n g 和c h e n1 3 3 对集装箱空箱的动态分配 问题的两阶段随机性模型和两阶段确定性模型进行了比较。得出长的规划周期未必就 比短的规划周期好。但并没有对能解释这种现象的因素进行讨论。 ( 3 ) 海域集装箱空箱调运研究 由于海运集装箱流转过程与内陆运输网络相比有很大差别，因此，建立在内陆运 输网络优化和传统的空载运输工具优化决策方法基础上的一些模型，在实际应用中， 遇到了很大的困难。为此，施欣b 叫结合对集装箱海运空箱调运过程的剖析，建立了相 应的系统优化模型，并通过数字仿真，揭示了成本、收入等经济参数以及船舶装载能力 对集装箱空箱调运策略和租箱策略的影响机制。刘恒江等a t 3 4 以航线经营人为主体， 对集装箱空箱调运系统( c a e c s ) 进行了分析，构建空箱调运的p e t r i 网模型，然后 利用e x s p e c t 仿真软件进行模拟仿真，证明利用p e t r i 网分析和解决空箱调运问题 的有效性。大多数论文都是从技术的角度去研究集装箱空箱调配问题，周红梅p5 】等人 借鉴了铁路空车调度优化模型的研究，建立了航运集装箱空箱调运优化模型。f l o r e z 【3 6 】 建立利润优化模型来研究远洋航运企业空箱租赁和重新配置问题，讨论规划周期长 短对模型灵敏度的影