部队跨海输送船舶需求模型研究

吴晓东

(军事交通学院联合投送系，天津300161)

长期以来，渡海登陆作战一直是人类历史上最复杂、最困难的作战样式之一，渡海运输工具则是渡海登陆作战的首要考虑因素。对部队跨海输送的船舶类型、数量等需求进行分析，是进行渡海登陆作战筹划准备、制订输送及作战计划的重要工作。本文从部队跨海输送船舶需求特点与要求出发，分析其关键因素，建立部队跨海输送船舶需求模型，提出求解方法，为实际工作和相关研究提供新的思路与基本方法。

1 部队跨海输送船舶需求的特点与要求

(1)输送任务繁重，船舶需求量大，应根据输送任务确定船舶规模。与平时相比，战时条件下，部队跨海输送的运输量需求剧增，需要在短时间内集结大量的船舶，呈现出明显的不均衡性。以诺曼底登陆为例，盟军5个第1梯队师，使用4 266艘舰船登陆上岸;美军仁川登陆时，1个1梯队师2个团，使用登陆舰船91艘突击上陆［1］。在分析船舶需求时，要根据具体任务要求确定船舶数量。尤其是渡海登陆作战，任务繁重、运量巨大、时间紧急，要根据作战部队的规模进行测算。

(2)输送对象种类繁多，船型需求多样化，应根据输送对象选择船舶类型。水路输送的对象种类繁多，由于不同的船型装运不同的运输对象，水路输送对船舶类型的需求也是多样的。人员运输，应尽量选用客船、客货船、客驳、登陆艇;物资运输，应选用载荷能力较大的杂货船、集装箱船、散货船、多用途船等;轮式、履带式装备运输，一般选用滚装船、杂货船、多用途船等;建制部队跨海输送时，优先选用军队制式登陆舰船、民用客滚装，同时满足人员乘坐与装备滚装的需要。也可使用汽车滚装船，实施装备的滚装滚卸，人员可乘坐在车辆甲板。条件不足时，也可选用杂货船、多用途船，实施装备吊装吊卸载。

(3)运输环境复杂，军运船舶可靠性要求高，应根据运输环境确定军运船舶的性能。部队跨海输送易受到自然条件的影响制约，特别在战时和应急条件下，运输环境复杂，要求军运船舶具有较高的战术技术指标。复杂的运输可以概括为3个方面:一是潮汐、风浪等自然环境;二是隐蔽、编队等作战要求;三是敌人的封锁、破坏和打击。基于此，应选用技术状态良好的军运船舶。船舶应当具备航速快、续航力强、抗风浪能力大、灵活机动、便于分散隐蔽、适于装卸载等优点［2］。船舶还应有比较完善的救生、消防、供应、卫生、防寒、防雨、照明等设备，不具备的应予临时增配。

2 部队跨海输送船舶需求关键因素与模型分析

2.1 部队跨海输送船舶需求关键因素分析

运输任务不同，运输对象及选用船舶类型各有不同，船舶需求计算关键因素不尽相同。人员运输选用客船时，主要考虑船舶的载客定额;物资运输时，主要考虑船舶的载重量或货舱容积，轻货时货舱容积是关键因素，重货时载重量是关键因素;轮式、履带式装备运输时，主要考虑船舶的载货甲板的面积;部队跨海输送时，既有人员也有装备，关键因素也是船舶载货甲板的面积。一方面，装备装载主要考虑载货甲板的面积;另一方面，在没有客舱时，人员乘载也利用货舱甲板面积。

2.2 最少船舶数量模型

2.2.1 模型建立

部队跨海输送船型需求多样，每一船型中每艘船舶的载货面积千差万别，计算时如以每艘船为考察对象，则必然过于复杂，难以计算。为便于需求计算，可以将船舶归类进行:同一类型的船舶，比如滚装船或杂货船，分为1 000、3 000、5 000、10 000 t等各个载重吨级，每一类型的每一载重吨级就归为一类，称为典型级别载重吨船舶，简称“典型船舶”。求解船舶需求可以简化为求解典型船舶的需求。

假设有n种典型船舶，这里的典型船舶是指每种船舶类型的每一典型级别载重吨船舶。第i种典型船舶的需求量是xi，每一种典型船舶的平均载货面积为ai，第i种典型船舶数量不超过ci，部队占用面积为D，则有如下模型:

目标函数为各典型船舶需求量xi之和最小，≥D第1个约束条件 ，表示各典型船舶的载货面积之和要大于等于部队配载面积，也即船舶需求要满足任务需要;第2个约束条件xi=0，1，2，3，表示船舶需求量是非负的整数;第3个约束条件xi≤ci，表示典型船舶数量要小于该典型船舶的保有量。

2.2.2 模型求解

线性整数规划，用运筹学中的分支定界法求解。在实际工作中，可以运用更为便捷的求解方式——载货面积最大原则选船，即依次以最大数量选取载货面积最大的典型船舶进行配载，直至所有部队配载完毕。以上方法可进行如下证明:

综合以上两种情况可知，载货面积小的船型使用量越少越好，载货面积大的船型使用量要尽可能的多。

2.2.3 模型改进

在建制部队输送中，优先选取的是滚装船等具备滚装滚卸能力的船舶。根据2.2.1建立的模型，仅以面积大小选取，很可能在有滚装船的情况下，选取面积更大的杂货船，因为船舶数量模型忽略了船型因素。为更加合理的计算船舶需求，考虑船型因素，对目标函数进行如下修订。

有n种典型船舶，第i种典型船舶的需求量为xi，第 i种典型船舶的权重设为ki，每一种船型的平均载货面积为 ai，第 i种船型数量不超过ci，部队总配载面积为D。目标函数为使用船舶数量与权重乘积之和最少。

目标函数修订后权重如何取值，等级高的船型与等级低的船型相比，权重大还是小好，作以下变换。

2.2.4 改进模型求解

上述模型可以采用分支定界法求解。根据上述证明，依据船型、船舶配载面积依次选取船舶可得到最优解，得到以下求解方法:

(1)计算部队配载面积;

(2)根据船型优先等级、载货面积大小对船舶排序;

(3)根据排序依次选船配载，直至部队配载面积分配完毕。

如果每一船型的数量都是1，则以上模型就变成了0，1规划。这就是日常工作中最常见的，根据已知能够集结的满载运输任务要求的具体船舶情况，明确具体选用的船舶。需要指出，用以上方法求得的结果是该模型的最优解，但不是唯一解。因为满足船舶选型要求且使得船舶数量最少的方案有多个，而此种方法只是求出其中一个。

2.3 最大面积利用率模型

2.3.1 模型建立

目标函数min(aii)，即闲置的面积最小。由于D是常数，可以转换为 min，也就是在满足军运配载要求下，船舶载货面积最小。则有

这是整数线性规划，用分支定界法求解得到。

2.3.2 模型改进

以上模型并未考虑船型的差异，若考虑船舶选型要求进行改进，第 i种船型的权重设为ki，目标函数变为船舶载货面积与权重乘积之和最少。

那么ki如何取值以保证优选等级高的船舶首=ka先充分利用，令ii，则有目标函数min除ki与的参数表达区别以外，与模型2.2.3完全一致，当时，能够保证船型优选需要。代入 k'i=ka，则有即 k＞ k时，能够保证iiij等级高的船舶优选。

2.3.3 模型求解

上述模型可以采用分支定界法求解。实际工作中，根据船舶选型、配载的特点可以对模型简化求解(如图1所示)。

图1 部队跨海输送船舶需求计算流程

首先计算部队配载面积，再根据船型优先等级对船舶分组并排序。根据优先级依次考察每一组船舶，如果船舶载货面积大于部队配载面积，则依据面积最大利用率模型对该组船舶进行求解。反之，表示该船型全部使用，配载后，再选取下一组船舶考虑。如此反复，直至所有部队配载完毕。以上方法使得求解的规模大幅减小，只是针对最后一个优先级的船舶进行模型的最优化求解。

3 结语

部队跨海输送的船舶需求分析涉及因素众多，运输任务要求、船舶的类型特点、具体运输环境等对船舶需求都有特定的要求。针对具体任务的船舶需求分析，还应结合特定情况进行具体分析。本文所提出的模型及求解方法是提供一个基本的参考，为解决具体问题提供借鉴。

［1］ 总后军交运输部.登岛作战军交运输保障战例［M］.北京:总后军交运输部，2007:39.

［2］ 陈兆仁.水路军事运输［M］.北京:解放军出版社，2004:74.