基于冷链物流的G港集疏运流量分配优化

（武汉理工大学 交通学院，湖北 武汉 430063）

1 引言

近年来，国家以及各部委陆续出台了一系列有利于冷链物流业加速发展的相关政策，广东省及广州市各部门对于相关的政策和规划的研究也在稳步推进中，积极推动冷链物流行业快速发展，因此冷链物流需求得到释放，其发展环境也得到了明显的改善[1]。同时，广州作为全国大宗冷冻产品交易集散地，具有较高程度的市场积累，以南沙新港作为大宗冷冻产品的直航进口母港并进行二次分拨的发展前景可预期。因此，对G港冷藏箱集疏运系统进行优化研究具有较高的现实意义。由于冷链运输在港口水运方面的特殊性，本文选择冷藏集装箱作为主要研究对象。

目前，国内外针对冷藏集装箱的集疏运流量分配优化的研究还比较少，但对普通集装箱的集疏运网络优化已经取得了一定的成果[2-4]。此外，国内外对冷藏集装箱的研究方向大致相似，大部分都集中在冷藏箱箱体材料的选择或是运输过程中所使用软件设施的研究上，也有少许研究结果可为冷藏集装箱集疏运网络的优化提供参考。基于此，本文以冷藏集装箱作为研究对象，结合G港内陆集疏运系统的实际情况，综合考虑运输成本与货损成本，构建流量分配优化模型，实现系统综合成本最小，使用Lingo进行求解，并以穿梭巴士冷藏箱载箱量为自变量进行灵敏度分析。

2 G港冷藏集装箱内陆集疏运网络节点优化

2.1 G港集疏运网络节点现状分析

近年来，G港集团不断加速内陆网点的建设进程，截止2016年9月底，共设立内陆港和办事处共23处。冷藏箱内陆中转站可以有两种方式：一是在已有内陆港的城市中选择站点来开拓冷藏箱业务，二是选择未有内陆港的城市建立冷藏箱内陆中转站。由于现实情况中冷链市场在不同区域发展存在差异性，本文以珠三角区域的冷藏箱集疏运系统为研究对象。

根据统计资料显示，广东省内铁路、公路、水路货运周转量占比分别为0.96%、12.89%和85.15%，G港集装箱在珠三角区域内大多是通过水路和公路进行集疏运，而水路运输由于自身的独特之处，具有一定的复杂性与不确定性，因此在珠三角地区冷藏箱集疏运系统的节点选择优先等级问题上，采取灰色关联分析法对珠三角区域内的七个城市，即佛山、中山、惠州、东莞、珠海、江门和肇庆（除开广州市以及深圳市）进行分析。

2.2 灰色关联模型构建及求解

将参考序列确定为G港冷藏箱的年吞吐量X0，

比较序列定为备选城市的地区生产总值Xi，具体见表1。

表1 备选城市地区生产总值（亿元）及G港冷藏箱年吞吐量（万TEU）

（1）将原始数据作百分比变换。记Xi经百分比变换后为yi，Xi(k)经百分比变换后为yi(k)。其中i=0,1,2,3,4,5,6,7；k=1,2,3,4,5,6,7。变换公式为：

（2）计算绝对差序列。

（3）计算关联系数。取ρ=0.5，则有：

（4）计算关联度。

2.3 结果及分析

结果显示，关联度r06＞r01＞r04,即在2010-2015期间，江门市、佛山市、东莞市的经济发展水平对G港冷藏箱吞吐量的影响较大。因此确定珠三角区域的冷藏箱中转站为江门、佛山和东莞。G港集团已分别于2016年9月和10月开设佛山办事处及江门办事处，同时查阅“G港穿梭巴士与南沙港联运对接班期表”得知，每周固定有“穿梭巴士”（驳船）往返这三个城市与G港南沙港区。综上所述，江门、佛山、东莞三个城市同时具备公路与水路集疏运的条件，将其作为G港冷藏箱中转站点。

3 G港冷藏集装箱集疏运流量分配

3.1 冷藏箱集疏运系统综合成本分析

（1）运输成本

①公路冷藏箱运输成本

重箱运费=重箱运价×计费箱数×计费里程+箱次费×计费箱数+货物运输其他费用

其中贵重、鲜活货物运价在整批（零担）货物基本运价的基础上加成40%～60%。

②穿梭巴士冷藏箱运输成本。根据资料显示，在实际操作中冷藏箱的运费比普通箱加收50%。

（2）货损成本。冷藏集装箱在运输过程中的货损情况与运输时间和该时刻的货物量有关，货损程度随着运输时间的增加而增加。假定在t=0时刻货物完好，货物价值为Q(0)，冷藏集装箱的货损速率设定为一恒定值θ，则微分方程如下：

对其进行积分可得：

冷藏集装箱的价值量随着运输时间的增加而减少，则货损成本为初始时刻与t时刻的价值量之差。若冷藏集装箱的运输时间为t，则相应的货损成本为：

3.2 冷藏箱集疏运流量分配模型构建及求解

（1）模型假设

①网络构建方面。建立起以G港作为起始点，珠三角区域内的江门、佛山、东莞三个冷藏箱中转站城市作为路径终点的冷藏箱集疏运流量分配模型。

②运输方式方面。在铁公水三种集疏运方式中，由于珠三角城市之间距离较近，所以铁路并不属于珠三角城市与G港之间冷藏箱运输现行的方式之一；同时，G港当前拖车资源基本能够满足珠三角城市的运输要求，所以此处只考虑“穿梭巴士”冷藏集装箱运量的限制。

③驳船运量限制方面。一艘标准集装箱船的冷藏箱位应占总箱位的15%-20%。根据船舶的技术参数得出，“穿梭巴士”集装箱船的载箱量在93TEU-250TEU范围内，本文中选取载箱量为150TEU的集装箱船为例，其相应冷藏箱载箱量为30TEU。

④模型单位选取方面。本文以20英尺的冷藏集装箱为标准，TEU是计算单位。

（2）模型构建。集疏运系统的综合运输成本尽可能低是冷藏箱集疏运系统优化的最终目的，因此构建优化模型如下：

约束条件：

式中：C为区域内运输网络的总运输成本；a=1,2依次表示集疏运方式为公路、水路；b=1,2,3依次表示江门、佛山、东莞三个冷藏箱中转站；Vab表示以a方式到达冷藏箱中转站b的冷藏箱箱量；Fab表示以a方式到达冷藏箱中转站b的单位成本，由运输成本和货损成本组成。

（3）结果及分析。根据调研资料整理出冷藏集装箱通过水路和公路运输至各城市的收费情况。由于集装箱船上安有可以为冷藏集装箱充电的插座，而在集疏运过程中码头换装运输方式的腐败成本基本可以忽略，所以通过穿梭巴士进行运输的冷藏集装箱腐败成本设为零。在考虑货损成本时重点计算公路运输方式中的腐败成本。上述的原始数据资料整理后可得单位成本费用Fab的值，具体见表2。

表2 Fab的计算结果

从Fab的值可以看出，通过驳船进行冷藏箱运输的成本低于用集卡运输冷藏箱的成本。这是因为“穿梭巴士”在珠三角范围内的使用有实现货物的快装快运、缓解道路拥堵以及绿色环保等优点，通过“穿梭巴士”运输珠三角城市范围内的冷藏箱更为经济合理。根据相关预测，2018年G港冷藏箱的吞吐量可达17.29万TEU，按照市场情况将珠三角城市所占比例取为60%，即10.37万TEU,再根据地区GDP在各区域进行分配。将上述相关数据带入到模型中，运用Lingo进行优化求解运算。

表3 G港冷藏集装箱集疏运网络配流比例

在此种约束条件下珠三角区域冷藏箱集疏运网络达到最优即整个集疏运网络总成本最小，为：11 351.96万元。珠三角西部地区水路运输占主导地位，占70%以上，远远高于公路运输。根据本文中优化模型的结果，冷藏集装箱在珠三角地区集疏运中水路运输的占比也基本符合这一规律。这与珠三角区域内发达的水网以及G港完善的“穿梭巴士”运输体系有关。特别是针对江门市，模型的结果显示冷藏集装箱的水路运输比例已达100%（见表1），在佛山和东莞两个城市的流量比例中，水路运输占比也多于公路运输。由此说明，江门市“穿梭巴士”目前的班期安排已然能够满足该城市冷藏箱的集疏运需求，而佛山市和东莞市“穿梭巴士”的冷藏集装箱运量趋向于饱和，进一步发挥驳船运输的优势，增加其冷藏箱运量限制，可相应降低珠三角区域冷藏箱集疏运网络的总成本。

3.3 灵敏度分析

“穿梭巴士”运输冷藏集装箱的优点众多，同时加之G港南沙港区“穿梭巴士”的项目网络覆盖面大、联运规模大等基础条件，可以预见在冷藏集装箱箱量大幅度增长的未来，“穿梭巴士”在冷藏箱集疏运系统中将占据不可或缺的地位。考虑到上述情况，假设在保持公路运输成本不变的前提下，将“穿梭巴士”上运输冷藏集装箱的运量限制进行一定程度的释放，观察集疏运系统总成本的变化，具体见表4。

表4 “穿梭巴士”冷藏箱量限制变化表

灵敏度分析的结果显示，“穿梭巴士”上增加运输冷藏箱的数量能够降低整个珠三角区域内集疏运网络的总成本。当“穿梭巴士”的冷藏箱量限制释放至50TEU/船的时候，珠三角区域集疏运网络总成本减少了15.95%，与释放冷藏箱箱量限制有同等作用的还有增加“穿梭巴士”的班期密度。

4 结语

本文的结论是建立在实际数据分析、理论模型研究基础上的，具有一定的可靠性，但还有一些问题有待进一步的研究。

（1）需要承认冷链货物的集疏运系统不是一个单面的问题，它涉及到多角色、多运输方式的配合与协调，本文只涉及到了在G港珠三角地区的驳船运输、公路运输方式，班轮运输以及比重极小的航空运输严格意义上也应作为集疏运系统的研究对象。

（2）冷藏箱集疏运网络优化模型的部分假设，如货损成本、公路运输状况良好等，是与实际情况有一定差异的，更深入的研究可就这些假设再进行探讨。