（交通运输规划与管理专业论文）集装箱班轮航线靠港选择模型问题研究.pdf

中文摘要 摘要 集装箱班轮运输具有固定的航行路径，在一定时期内按照固定班期挂靠固定 港口。但这种固定的航行路径并不是永恒不变的。当航线市场发生变化时，班轮 公司需要根据市场的变化而进行相应的调整和更新。 自2 0 0 2 年下半年以来，全球集装箱班轮市场走出低谷，全面复苏，2 0 0 4 年 整个航运业达到顶峰，到处一片繁荣火爆的景象。货运需求增长的突然加速，极 大地刺激了船公司对舱位的补充需求，买造船市场也随之升温。从2 0 0 5 年开始， 大量新船陆续交付使用，运力增长的速度已经超过货运需求的增长速度，已经造 成了部分运力过剩的现象。本文就是针对这些新增运力和富余运力，讨论如何合 理、经济地将他们分配到市场各条航线当中去，按照这部分船舶的技术特点规划 他们的靠港和班期。 本文首先分析了目前国际集装箱运输市场的发展现状和主要特征，得出：基 于船舶大型化发展的技术要求，以及集装箱运输市场供大于求的经济前提，集装 箱运输网络是于支线相互结合的，班轮航线设计需要充分考虑到支线运输的成本 问题。从而本文提出集装箱班轮航线靠港选择模型，将中转港选择与航线规划结 合起来。在探讨如何进行航线挂靠港选择问题时，把每个选中的停靠港口都视为 航线上的中转港，而其他没有挂靠的港口则视为该航线的支线港。模型针对具体 船型和目标航线，以单航次利润最大和单航次时间最短为目标，通过计算可以得 出最佳的停靠港口组合、是否真的需要支线的中转配合以及各部分运量在船上舱 位中的分配比例。最后，本文以一艘8 5 0 t e u 的船舶在中日航线上的选港为例， 解释模型的应用，并验证模型的准确性。 关键字：集装箱班轮；港口选择；线性规划 英文摘要 r e s e a r c ho n p o r t ss e l e c t i n gm o d e lf o rc o n t a i n e r l i n e s a b s t r a c t c o n t a i n e rl i n e rs h i p p i n gf o l l o w sp a r t i c u l a rr o u t e sd u r i n gc e r t a i np e r i o d s ，w h i c h c o n t a i nf i x e di n t e r v a l sa n dn a m e d p o r t s b u tt h e s ef i x e dr o u t e sa r en o ti n v a r i a b l e w h i l e m a r k e tc h a n g e s 1 i n e rc o m p a n i e sn e e dt oa d j u s ta n d u p d a t et oc a t c hu pw i m t h ep a c eo f m a r k e t f r o mt h es e c o n dh a l fo ft h ey e a r2 0 0 2 ，g l o b a lc o n t a i n e rs h i p p i n gm a r k e tb e g a nt o r e c o v e r f r o mt h eb o t t o m ，a n db yt h ey e a ro f 2 0 0 4 ，t h ew h o l es h i p p m gi n d u s t r yr e a c h e da c r e s c e n d o t h es u d d e na c c e l e r a t e d 蓼o w m gd e m a n do ff r e i g h ts t i m u l a t e dt h ee x t r as l o t d e m a n do ft h es h i p p i n gc o m p a n i e s ，w i t hw h i c ht h ep u r c h a s em a r k e ta n dn e w - b u i l d i n g m a r k e ta l s ob l o o m e d f r o mt h ey e a ro f2 0 0 5 ，m a s so fn e wv e s s e l se n t e r e d t h eg r o w t h o fc a p a c i t yb e c a m ef a s t e rt h a nt h ed e m a n do ff r e i g h t ，w h i c hl e dt oc a p a c i t ye x c e s s t h i s t h e s i sa i m st od i s c u s sh o wt od i s t r i b u t et h i sn e wa n ds u r p l u sc a p a c i t yt ot h em a r k e t r e a s o n a b l ya n de c o n o m i c a l l ya n dh o wt ol a yo u tt h e i rp o r t so fc a l la n ds c h e d u l e s a c c o r d i n gt ot h et e c h n i c a lf e a t u r e so f t h e 鸵s h i p s t h et h e s i sa n a l y z e dt h em a i nc h a r a c t e r i s t i c so fc u r r e n tc o n t a i n e rs h i p p m gm a r k e t ， w i t ht h ec o n c l u s i o no ft h a t ，b a s e do nt h et e c h n i c a lr e q u i r e m e n to fi n c r e a s i n gt h es i z eo f c o n t a i n e r s h i p ，a n dt h ee c o n o m i c a lp r e m i s e o f o v e r s u p p l yi nt h em a n e t ，t od e s i g na l i n e r r o u t en e e d st oc o n s i d e rt h ec o s to ft h el a t e r a l ss u f f i c i e n t l y t h u st h ep o r t ss e l e c t i n g m o d e lf o rc o n t a i n e rl i n ed e v e l o p e di nt h et h e s i s c o m b i n e dt h es e l e c t i o no fp o r t so f t r a n s s h i p m e n tt ot h el a y o u to ft h er o u t e s w h i l ec a l c u l a t i n g ，e v e r ys e l e c t e dp o r to f c a l l w a sc o n s i d e r e da sa 打a n s s h i p m e u tp o r t ，w h i l eo t h e r sw e r ec o n s i d e r e da sf e e d e rp o r t s t h em o d e lb a s e do ns p e c i f i cs h i pa n dt a r g e tl i n e s ，w i t ht h eg o a lo fm a x i m u mv o y a g e p r o f i ta n dm i n i m u mv o y a g et i m e ，c o n c l u d e dt h eo p t i m u mc o m b i n a t i o no fp o r t so fc a l l i nt h ee n d ，t h ep o r t ss e l e c t i o no f a8 5 0 t e uc o n t a i n e r s h i pi nc h i n a - j a p a nl i n ew a st a k e n a sa l le x a m p l e t oe x p l a i nt h ea p p l i c a t i o no f t h em o d e la n dt ov e r i f yi t sa c c u r a c y k e yw o r d s ：c o n t a i n e rl i n e ；p o r t ss e l e c t i o n ；l i n e a rp r o g r a m m i n g 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文：篡装箍丝整魃绫塞鲞迄捶撞型闷厘班窒：。除论文中 已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开 发表或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：磁砰弓月幽 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于： 保密口 不保密口( 请在以上方框内打“”) 论文作者虢协燧名：铴 日期：7 鲫产弓月，只 l 7 集装箱班轮航线靠港选择模型问题研究 第1 章绪论 1 1 选题背景及意义 近年来全球经济和国际贸易的急剧增长以及中国因素的强势影响极大地拉动 了航运市场的繁荣。2 0 0 2 年下半年以来，全球班轮市场走出低谷，全面复苏，渐 入佳境；2 0 0 3 年美洲航线增幅平稳，欧中航线非常火爆；到了2 0 0 4 年整个集装箱 航运市场呈现了淡季不淡、旺季更旺的景象。大量爆舱使得运力出现紧张，于是 各船公司竟相购买、订造船舶以增加运力。到2 0 0 6 年国际集装箱船队总运力将以 更大的幅度增加，交付使用和投入国际贸易航线的新造集装箱船将达3 7 0 艘，其 运力总合为1 3 0 万t e u 。 从市场需求方面来看，虽然货运需求量仍然呈上升趋势，但相对于激增的运 力两言，其增长速度还无法与供给能力相匹配。事实上，2 0 0 5 年下半年，运力过 剩的现象已经显露出来：欧洲航线走淡，舱位出现空缺：货量同比去年有所增长 而运价却下跌得厉害。运输市场原有的供需平衡已经被打乱。新船的交付，班轮 公司的并购使得原来的运力布局被打乱，航线上新旧船型的更替也将带来航次经 济性的变化，这些新船是否还适合遵循原有的靠港计划? 如果改变，又要怎样安 排新的路径? 对于被替换下来的旧船又要如何合理、经济的将这部分富余船舶分 配到各航线中去等等都是所有集装箱运输企业目前急需解决的问题。 由于班轮的营运方式是按照固定的频率挂靠规定顺序的港口，班轮运输路径 一旦选定，在一定时期内一般不会改变，因而最初的决策是非常重要的。航线布 局、挂靠港口选择都成为影响船公司经营成败的关键。目前全球集装箱班轮航线 纵横交错，形成了复杂的网络结构，因而在设计航线时必须考虑到干支线的配合 情形。而以往的航线规划很少能够做到兼顾干支线中转、航线停靠港选择，以及 船舶容量限制三方面因素。因此，本文结合航运生产实际，对此问题作初步探讨， 具有一定的实际意义和技术作用。 1 2 国内外研究成果 关于航线规划问题，一直是集装箱班轮运输经济研究的重要内容。国内外对 第1 章绪论 于这方面的研究一般主要从两方面入手：一是站在国家或地区总体的宏观规划角 度，研究区域中的中转港选择问题；二是站在航线经营人或货主的微观角度，研 究航线运输路径的选择问题。 前者主要解决的问题是要在某一区域所包含的港口群中，找出其中一个或几 个最经济的港口作为该区域货运中转港，集中处理该区域所有进出口集装箱货运 量。这一类型闯题往往是将与该区域相连的所有航线的运输量都统计在内，希望 找到一个全球性的区域枢纽港，希望它是一个“万能”的港口，无论哪个航线只要跟 规划的区域相连通，就要以这里为基本停靠点。所以这种方法主要应用于国家或 区域的宏观调整和中长期的规划，主要针对港口群的组合结构，中转港的布局以 及对港口竞争力的研究等。 从宏观角度出发，主要的研究方法和研究成果有： 1 s w o t 分析法。方亮1 1 】在2 0 0 2 年学位论文中采用了s w o t 分析的定性方 法，对各候选港口的优势、劣势、机遇和威胁进行了详尽的分析。并提出集装箱 干线中转港选择战略。并在太平洋亚洲港口中，挑选相当规模的1 1 个干线港作为 支线港，比较分别以釜山和香港作为干线中转港时，支线运输成本的大小。在成 本核算的时候假设各支线港口的进出口箱量平衡，并且船舶在港口停泊期间的燃 油费不计。这样的方法侧重的是对港口的经济性和竞争优劣势的宏观分析，辅以 简单的计算加以说明。 2 指标法。韩增林等人【2 】建立以港口、城市及铁路、公路为主的中国集装箱 运输地理信息系统，并提出集装箱枢纽港发展指数的概念，将港口集装箱生产量、 腹地外贸进出口额、港口城市的g d p 、干线航班数、港口的区位优势及基础设施 水平等指标加权求和，权值在专家打分的基础上，由层次分析法确定，这些指标 数据来自十集装箱g i s 中的港口数据库中港口的属性指标或基于原始的港口数据 库和腹地经济数据库的回归预测数据。根据指标值作为选择依据。指标法的关键 在于权重的确定，是最主观的部分，也是对决策影响最直接的部分。 3 数学规划模型。这种方法是比较多见的。其中比较有代表性的是r a v e r s a 等【3 】( 2 0 0 5 ) 提出以干线加支线的总系统成本最低为目标的混合整数规划模型。模 集装箱班轮航线靠港选择模型问题研究 型假定干线和支线船舶的船型，将所有与箱量无关的成本也分摊到每个2 0 尺箱上， 这样全部成本就变成与箱量成正比例关系。针对南美东岸的1 1 个港口中找到1 个 区域中转港，来完成区域内的与全球4 个贸易区之间4 种箱型的全部进出口运输 需求。以全年为计算期、计算中转港数量确定下成本最低的中转港。这个模型的 优点在于它的支线部分还包括了公路运输部分；但缺点在于默认全部运输需求都 可以满足，没有考虑船舶容量限制。同时模型变量多达3 8 8 3 个，计算量很大，但 是文章中并没有介绍运算时间。 其他采用线性规划方法的还有s r e c k o l 4 j ( 2 0 0 4 ) 也是以最小费用为目标，不同 的是他增加了船舶的舱位容积的约束条件。a l f r e dj b a i r d t m ( 2 0 0 6 ) 在欧洲原有运输 网络的基础上，通过增加和修改部分航段来比较偏航费用的高低。 另一种微观分析方法是从船公司的盈利性考虑如何选择挂靠港和挂靠顺序。 主要针对某一具体航线的停靠点确定或船公司自己的运输网络的优化。主要的方 法有： 1 最短路问题。2 0 0 0 年米粮川等【6 料对中小型飞机，一次不能完成整条航线， 中间必须降落、加油、再次飞行；讨论航线中间的降落机场如何选择问题。作者 应用层次分析法建立层级结构模型，对影响航线生成的因素进行分析，通过对各 中因素代价因子的确定，将航线生成问题映射到图论种的最短路径问题，用 d i j k s t r a 算法搜索出最优航线，实现航线的自动生成。对于同样的问题，张帆 等人1 7 ( 2 0 0 5 ) 提出多准则最短路径遗传算法进行求解优化。二者都是针对航空航 线。 2 效用理论。应用非集计方法，引入效用理论分剐从系统最优和用户最优两 个角度求解已知网络上的货量分配，从而得到最优航线组合。王杨【8 】配合问卷调查， 找出货主最关心的6 个服务指标体系作为效用分析依据，就航运公司评价港1 2 1 的 因素和过程进行研究。另一种则是m i k i ot a k e b a y a s h i t g l 同样运用效用理论，建立船 公司以货主选择为依据进行港口选择的双层决策规划模型。下层决策为货主根据 当前是航线网络布局选择费用最低的运输路经，从而改变货源供给结构；上层决 策为船公司根据货主选择后的货源结构，重新安排航线停靠点，并进行网络优化， 第1 章绪论 从而改变航线的网络布局。如此反复迭代计算。该模型能更好的动态模拟实际， 但计算量相当大且经过证明目标函数是非凸函数，无最优解，只能找到到近似解。 吴文一【l o 】( 2 , 0 0 4 ) 将最短路与效用理论两种方法结合起来，考虑系统最优情 况下的路径选择模型。主要讨论了如何把现实中的同一家航运公司所以经营的几 条相关联的集装箱班轮航线转化为一个运输网络，并对该网络的节点和边的权值 进行了定义。然后在该网络中分析了集装箱运输最短路径的选择，以及整个运输 网络的优化。 3 a i - i p 法。沈学超【1 l 】( 2 0 0 3 ) 提出在各港口箱量和市场份额的预测基础上， 测算航次效益和盈亏平衡分析。然后采用a h p 法，把航线优化组合效果作为第一 层指标层；把经济效益、服务质量、货运量等作为第二层准则层；把单箱收入、 重箱舱位利用率等作为第三层子准则层，从而建立航线优化模型。 4 随机规划。s e o n g - c h e o lc h o 和a n p e r a k i s 1 在1 9 9 6 年引入路段流量发生 机率矩阵概念来进行箱量估计，但仍然假设这个估计值在计划期内是确定的。武 振业等【1 3 1 建立了需求不确定的海运集装箱路径随机规划模型。该模型以集装箱运 输过程中利润( 重箱总利润减空箱调运成本) 最大为目标函数，主要约束包括航段容 量和装载质量限制、重箱和空箱需求( 重箱需求为随机变量1 。并通过机会约束规 划方法对模型进行转化并求解。通过数值仿真，证明了模型有效性，并指出了运力 和各起讫对运价是影响集装箱的路径选择的关键，而某一单一起讫对的运价单独 变化时，对集装箱路径选择的影响不大。 5 其他方法。2 0 0 4 年唐丽敏【】等以亚洲，j b 美航线为例，提出影响船公司港 口选择的五个因素，港口货运需求量、泊位数、与基本港的距离和航线距离；并 以这五个影响因素作为自变量，以靠港船舶箱位数为因变量，构造多元线性回归 模型，通过参数估计，得到船公司的港口选择与各影响因素的关联度。 r o n e n t ”】( 1 9 9 3 ) 把路线定义为一系列港口的指派。时间安排包括船舶路线不同事件 的时间选择。传统的船舶时问安排问题是使所有船舶费用最小，并确保货物都被 运送。p o w e l l 和p e r a k i s 等【l6 】以航线上的经营成本和船舶闲置成本最低为目标作整 数规划模型。 集装箱班轮航线靠港选择模型问题研究 1 3 本文主要研究内容 本文将中转港选择与航线规划结合起来，在探讨如何进行航线挂靠港选择问题 时，把每个停靠的港口都视为航线上的中转港，而其他没有挂靠的港口则视为该 航线的支线港。通过本文提出航线靠港选择模型，计算出最佳的停靠港口组合， 是否真的需要支线的中转配合，以及各部分运量在船上舱位中的分配比例。为了 接下来的表述更清楚，本文将选中的停靠港统称为中转港，形成的航行路径成 为干线航线；而没被选中的港口则称为支线港，他们与中转港之间的补给路径称 为支线航线。 本文分五个部分。第一部分介绍集装箱班轮航线规划以及中转港选择的主要 方法；第二部分对集装箱航线的发展现状作简单介绍，从而提出新形势下，班轮 航线停靠港需要视为中转港的必要性、停靠港选择的影响因素以及航线的成本构 成；第三部分提出集装箱班轮航线靠港选择的线性模型及双区域航线情形下的模 型解法；第四部分以一艘8 5 5 t e u 集装箱船在中日航线上的选港为例，应用本文 提出的模型进行试算，找出中日航线上中国区域和日本区域的挂靠港口组合方案， 并讨论计算结果。最后对全文工作进行总结，提出有待改进的地方，和今后研究 的发展方向。 第2 章集装箱班轮航线分析 第2 章集装箱班轮航线分析 2 1 国际集装箱运输发展特征 2 1 1 各航线船型明显扩大 随着全球经济一体化进程的加快，各大班轮公司为了适应集装箱运输发展的 要求，纷纷加大了建造大型运输船舶的力度，全球集装箱运输的能力快速增加。 截止2 0 0 6 年1 月3 1 日【，全球集装箱船队总运力已经扩大到9 1 3 万标准箱，而 2 0 0 0 年1 月3 1 日仅仅为5 1 5 万标准箱，6 年增长幅度为7 7 4 。目前集装箱船订 单总量达到4 5 0 万t e u ，为现有集装箱船队规模的5 9 6 ，订单已持续到2 0 0 9 年。 2 0 0 6 年将交付的船舶运力达1 3 3 2 万t e u 3 7 】，相当于2 0 0 5 年年底船队规模的 1 6 5 ，预示着2 0 0 6 年的运力新增速度将较2 0 0 5 年更快。从订造船舶的运力结构 上分析，超巴拿马型船将占2 0 0 6 年交付总运力的5 1 ，明显加重主干航线的压力， 届时主干航线的供求形势将十分严峻。 新造船舶不断出厂也促使航线老旧船舶更迭，各条航线的主力船型都日益增 大。亚欧航线上伟大联盟、达飞、韩进、地中海航运、j | i 崎、阳明、中远先后实 施整体换船，使航线的主流船型提升到5 5 0 0 t e u ，目前最大的7 2 0 0 t e u 型船舶也 投放在该航线上；太平洋航线主流船型达到4 0 0 0 8 0 0 0 t e u 之间，而货量较为集中 的华南，美西航线主流船型也在5 0 0 0 t e u 以上。值得注意的是，随着大型船的陆续 下水，开始抢占中型船的生意，中型船开始抢占小型船的市场。在中日航线上也 出现了2 0 0 0 t e u 以上的船舶；连中国沿海内贸的最大船舶也达到了1 9 0 0 t e u 。 2 1 2 集装箱运量增幅渐缓 全球各航线集装箱运量持续保持增长，但增幅减缓。根据全球集装箱运输分 析中，t l , 的统计【1 8 】，日本南向航线贸易集装箱2 0 0 4 年运量增加到3 0 9 万标准箱，增 幅达到1 7 3 ，2 0 0 5 年是1 0 4 1 0 9 ，2 0 0 6 年涨幅则可能为9 7 。从东南亚到东 北亚的北向贸易航线集装箱2 0 0 4 年运量增长到3 7 0 万标准箱，实际涨幅为6 2 ， 据英国集装箱化国际2 0 0 5 年6 月的报道，2 0 0 5 年该东南亚到东北亚的北向贸易航 线集装箱运量增长率为4 6 。大洋洲和欧洲之间贸易航线的集装箱运量也发生巨 集装箱班轮航线靠港选择模型问题研究 变，尤其是2 0 0 4 年从欧洲至大洋洲的贸易航线集装箱运量达到3 1 8 万标准箱，涨 幅为8 5 ，2 0 0 5 年增幅为7 4 ，2 0 0 6 年预计为3 8 。欧洲出口到西非的贸易 集装箱货物2 0 0 5 年运量增长率回升到4 5 ，2 0 0 6 年增长率预计为3 2 。西非出口 到欧洲的集装箱货物数量一直很小，增长率一直在4 - 1 4 之间徘徊，不超过2 8 1 万标准箱。中南美洲加勒比海地区到欧洲的集装箱贸易货物2 0 0 5 年运量的增长比 率是2 7 达到1 9 0 万标准箱，2 0 0 6 年的增长比率预计为3 9 ，而欧洲到中南美 洲加勒比海地区的集装箱到欧洲为3 3 。2 0 0 4 年从南美洲东海岸到美国东海岸之 间的集装箱贸易货物运量大增，从南美洲东海岸出口到美国东海岸的北上贸易航 线集装箱2 0 0 4 年运量增长率达到2 0 ，而整个拉丁美洲出口到北美地区的集装箱运 量增长率为1 6 ，而美国出口到南美洲的集装箱货物贸易量2 0 0 5 年增长率是6 1 ， 预计2 0 0 6 年的增长率将减少为4 5 。亚洲出口到大洋洲的集装箱贸易货物2 0 0 3 年增长率为1 9 5 2 0 0 4 年为1 6 8 ，而2 0 0 5 年运量增长率估计为1 0 6 ，达到 8 3 6 万标准箱。 2 1 3 航线港口网络不断调整 在集装箱运输系统中，集装箱港口是衔接海向腹地和陆向腹地的重要节点。 在集装箱运输发展的过程中，在规模经济的内在作用下，随着集装箱运输系统的 发展和完善，集装箱港口功能分化趋势日益明显，己呈现出一个显著的趋势就是 集装箱枢纽港与支线港的分离，在海上形成了干线航班与支线航班相分离的海上 运输网络体系。 由国际集装箱枢纽港、区域集装箱枢纽港及支线港组成的集装箱港口运输体 系是处在动态变化中的，因为在长期的运输过程中集装箱枢纽港与支线港的关系 是在动态变化着的。一方面，一定的支线港或区域集装箱枢纽港在一定的时间内 可以重新选择新的国际集装箱枢纽港：另一方面，随着自身港口软硬件条件的改 善及集装箱港口规模的扩大，区域集装箱枢纽港的国际干线航不断增多，有可能 成为国际集装箱枢纽港，而部分的支线港也由于港口规模的扩大而成为区域集装 箱枢纽港。事实上在集装箱运输系统中枢纽港与支线港、干线航班与支线航班的 数量和规模随时都在发生变化，这种量变在一定的时期会引起质变，因此集装箱 第2 章集装箱班轮航线分析 港口运输体系的演变是长期的。 2 2 集装箱航线中转运输的必要性 以现在的集装箱运输市场状态，船公司在进行航线靠港选择的时候必须要考 虑到与之相匹配的支线中转部分，将客户范围延伸至不直接停靠的支线港。具体 原因有以下几方面。 2 2 1 控制货源、提高舱位利用率 如果航线选择时只考虑当地货主的货源，支线货源能否过渡到停靠港完全由 支线承运人的选择决定，船公司就丧失了对这部分货源的控制权，那么自己在该 港能够承揽最大货量就要受到限制。但如果船公司的业务伸展至支线港，与支线 港的托运人直接接洽，收取运费，然后自主选择在哪个停靠港装船，就会变被动 为主动，更牢的掌握货源的供给，降低了经营的风险。 另一方面，在一条航线上，沿途港口的集装箱货运量水平都非常高的情况并 不常见。很多情况下，大部分的需求量只是集中在某几个港口上，其余的需求量 分散到其他各港。有时在某一临近区域内，港口群中各港由于地理位置相对靠近， 而且依托共同的经济腹地，贸易结构相近，各港箱量相对平均。 然而航线运营不可能每个港口都安排挂靠，船舶进出港口需要缴纳各种港口 规费，种类繁多，如果港口能够提供的箱量数量不足，运费收入不能带来合理的 利润，甚至是无法平衡为此而支付的成本，那么船公司就要放弃挂靠该港，而去 选择箱量较大的一些更为经济的港作为停靠点( 干线港) ，对于数量较少的零散运 输需求只能利用支线运输，将其汇集到邻近的这些干线港，一同装船转运。 2 2 2 船舶的大型化发展要求 在集装箱船舶大型化的同时，对港口自然情况也提出了更高的要求。近年来 世界上各大型港口都在不断地扩建新港区，改善原有港口的自然条件；规模较小 的也在以建设成为区域枢纽港作为发展目标。一个集装箱港区的建设包括拓宽、 挖深航道和泊位，配备相应的大型装卸设备，以及码头堆场和公路、铁路集疏运 系统的建设等，耗资巨大，超出当地政府所能承受的范围，而常常需要私人资本 集装箱班轮航线靠港选择模型问题研究 的介入。船公司与港口合作修建码头的原因也正是基于此。 每个港口都花费巨资打造国际或是区域枢纽港显然是不明智的，也不实际。 这样，就使得那些货源充足、地处国际集装箱干线航线上、自然条件优越、政策 开放的港口会脱颖而出，成为“幸运儿”，得以实现枢纽港的梦想；而其周边的小港 则无法接卸大型船舶，都只能成为其喂给，借由这个“幸运儿”完成运输目的。这样 就形成了干线与支线运输相结合的集装箱运输网络。各枢纽港之间用大型船舶连 接，形成干线航班( 包括洲际航线和环球航线) ；枢纽港与支线港之间用中小型船 舶连结，即支线航班。 2 2 3 集装箱港口自身发展的要求 从集装箱港口自身发展来看，其本身也存在一种规模经济效益。集装箱港口 的建设及运营是一项资金密集和技术密集型的活动，港口自身的建设和运营需要 大量的投入，只有港口的吞吐量达到一定的规模才有利可图。 同时，大规模的集装箱吞吐量会拉动港口城市及其周围腹地相关产业的经济 增长。所以港口城市都积极鼓励开发港口建设，努力吸引各地货源，在政策、资 金等诸多方面的支持。使得集装箱枢纽港与支线港的分离进一步加快。 2 2 4 节省航次时间 集装箱运输产生以来，其最大的优势就在于操作标准化，周转时间短，货运 质量有保证。在一个确定的航班下，航次时间由航行时间和在港停泊时间两部分 组成，在港时间又分成装卸时间和非生产性停泊时间两部分。其中在港装卸时间 与航线承运的箱量有关；在港非生产性停泊时间则由经停的港口的数量和港口拥 挤度成正比；航行时间与航线长度直接相关，而增加靠港必然要多走“弯路”，会带 来航线长度的增加。 所以归根到底航次时间是由航线经停港口的数量所决定，航线挂港过多相应 的航次时间就越长，集装箱运输的时间优势就无法发挥。同时睡者航次时问的延 长，航线运费回收的周期也相应得增加，对航运企业也非常不利。 第2 章集装箱班轮航线分析 2 3 集装箱班轮航线靠港选择的影响因素 2 3 1 港口自然条件 港口自然条件航线选择的影响是最直接的，航线范围内的自然条件与航线的 安全运营密切相关。航线所挂靠港口的地理位置、气象、航道水文情况、码头泊 位的多少都会引起航线的规划。 船公司在进行选择时，一般都会要求靠港的地理位置需靠近目标航线的基本 航行路径，港口气候条件良好，港口必须具备一定的规模，现有泊位、航道水深 也必须满足目标航线所需船队船型吃水等航行安全要求。 这样考虑的不仅仅是安全问题，也同样涉及到经济问题。例如船舶顶风航行 时，当风浪增大到一定程度，风浪的阻力增大，船速将会下降。为避免主机超负 荷和防止巨浪对船体的打一击，船长也会调整航向、降低主机转速。受季风的影 响，大洋上会形成表层海流，也将造成船舶实际航速的下降。而且，船舶在大风 浪中如想保持原来船速就必须提高主机转速，转速与燃油消耗是成三次方正比关 系网。因此，在大风浪中赶班期不仅对安全不利，容易造成船体浪损，还会大大 增加燃油消耗，这是得不偿失、不经济的。在航线规划初期，对于航行时间的预 算通常要有所预留，航次时间越短，应变性更好，根据经验适当调整，以降低天 气原因对整个班期的影响。 2 3 2 本港以及邻近港口货源情况 航运需求是由国际贸易的需求派生出来的，所以当贸易的货物流的数量、方 向发生变化时，运输的航线也应进行相应的调整。作为航运服务产品的提供者， 运费是航运企业收入的主要来源，大量货运需求就是运费收入的可靠保证，船公 司在进行航线规划和港口选择时考虑航线经济性能的首要因素。在做出开辟航线、 撤消航线或调整航线的决策前，对相关经济贸易状况的宏观判断是最先要考虑的 重要因素。有时，某航线经济贸易发展前景乐观，成上扬趋势时，为了抢先培育 和占领市场，船公司明知暂时不会获利也会决定开辟航线：有时虽然对己开航线 的贸易经济环境不乐观，船公司也宁可采用优化航线或削减运力的办法，等待转 机，不能轻易退出已经形成的市场。 集装箱班轮航线靠港选择模型问题研究 在全球化的今天，贸易格局日新月异，新航线的开辟和原有航线的调整都越 加频繁。尤其是随着生产的国际化，大型跨国公司和集团纷纷在海外建立自己的 生产据点，这就产生了原料、初加工以及制成品的全球运输需求，其运量之大、 货源分布之广和流向之多前所未有。这些大型跨国公司洲际运输量在整个货运量 中的比重稳定增长，船公司同跨国公司建立良好的合作关系就等于有了充足的运 量保证，应成为船公司经营的一项重要战略。 而且运量充足，舱位利用率高，势必促使运价上扬；反之，运量不足，舱位 利用率低，也必然导致运价下降。这是市场供求关系决定的必然法则。所以应尽 量在同一港口尽可能多的完成整个航线的装卸任务，那么所选港口自身具有的集 装箱海运需求量必须达到一定的水平；同时港口应具备一定的集装箱航班密度， 能够保证支线货源的供给。 2 3 3 港口收费费率水平 港口使费是船舶或货物进出港口停泊期间，由于使用港口提供的设施和服务， 而向港口有关部门支付的全部费用的总称。各港的港口使费种类繁多，主要有按 船舶吨位征收的船舶吨税，和按船舶总( 净) 吨收取的引水费、港务费、系解缆费等， 以及拖轮费、码头费等。具体的计费标准各不相同，十分复杂。如拖轮费有的根 据船舶大小、拖轮马力使用时间收费，有的则采用包干费率的办法；吨税有的按 照总吨每港次收取，有的采用包干方式收取；引水费有的只根据船舶吨位收取， 有的则还要考虑船舶主尺度。并且引水费、港务费、系解缆费的收取还存在一般 费率和加班费率的差别。 根据相关文献研究结果嘲，集装箱航线成本构成中，航行期间发生的费用只占 1 8 ，而港口发生的费用占航次费用总和的8 2 ，其中大部分为集装箱装卸费用。 在最初航线规划时，各港收费项目的种类，费率的高低，是决定航次成本的重要 因素，也是决定是否停靠该港的重要参照依据。 2 3 4 港口效率 港口效率的高低对缩短船舶在港停泊时间，加速船舶周转，提高船舶运输能 力、降低运输成本起着重要作用，进而影响船公司航线停靠港口的选择。港口效 第2 章集装箱班轮航线分析 率主要指的是港口装卸效率，港1 3 辅助系统的效率以及港口集疏运系统的效率。 一港口装卸效率。 集装箱装卸设备和装卸工艺流程要具备高的装卸能力及装卸效率。由上面的 讨论可知，集装箱干线航线要求所停港口具备大量集装箱的通过量，这就对港口 装卸效率提出更高的要求。如果港口装卸效率低，则船舶在港时间增加，船舶航 运成本上涨，就会带来规模不经济。国内外许多资料都表明，在一定的运距和航 速的条件下，船舶运输能力，随着装卸效率的提高而增加，而且随着船舶吨位的 增大，提高装卸效率使运输能力的增加越明显。同样，从运输成本角度来看，随 着装卸效率的提高，船舶合理吨位也随之增大，能够实现规模经济。由此可见， 较高的装卸效率对船公司十分有利。 二港口辅助系统的效率。 船舶到港后要进行船舶和货物的进出境申报，经过相关部门进行查验、征缴 税费、查验核准后才能靠泊，进行装卸作业。这就是港口口岸通关。这一环节涉 及很多运输单证和贸易单证的流转和信息的流通，工作效率也因港而异。 货物的通关速度是货主选择运输路径的一个重要标准，尤其是对时间要求严 格的特殊货种。港口通关效率高的港口会因此吸引更多的货主，港1 3 通关效率低 的港口就流失货源，托运人的这种选择活动将改变港口集装箱货运需求量的格局， 进而影响船公司航线挂靠港口的规划。中转港运量大，对通关速度的要求也随之 提高。如果港口能够在服务和管理上具备发达的通讯网络实现快速信息传递、动 态跟踪、查询等完善的信息服务和先进的计算机管理，能够快速、准确、无误的 实现船舶和货物的快速通关，必将带来整个航线的经济性。 此外，其他辅助系统还应要有现代化的海上交通管理中心，有先进的助航设 施，可以在海事调查、仲裁、油水供应等方面提供服务，有大型船队、海事救捞 中心。也包括些相关的行业和围绕这些行业发展起来的相关市场与中心，例如 航运交易市场、运输市场、租船市场、买造船市场、船员劳务市场、海上保险市 场、航运信息市场、航运资本( 金融) 市场以及与国际航运经济及法规等相关的各种 国际组织和国际论坛等等。 集装箱班轮航线靠港选择模型问题研究 三港口集疏运系统的效率。 中转港是干线与支线运输的衔接点，也是大量集装箱的集散地，在整个运输 网络中扮演了缓冲的作用。干线船舶卸下集装箱货物离港后并不意味着运输活动 的结束，还要将箱暂时堆存在堆场，安排支线运输中转或是直接通过公路或铁路 送达到内陆收货人处。船舶和货物如若不能及时疏散，在港留滞将产生额外的停 泊费和集装箱堆场使用管理费，以及集装箱租赁费用等等，大大增加了船公司和 货主的经营成本。所以船公司在做干线挂靠港选择时都要求所经干线港口还必须 具备畅通的支线运输系统，主要包括公路、铁路、沿海、内河、航空支线运输系 统，大面积的库场设施与货物分配中心以保证集装箱支线货源的供给和快速流通， 避免阻塞。 2 4 集装箱班轮航线的成本构成 在国际上对航运成本有不同的划分方法p 6 1 ，最常见的做法是分为固定成本与 变动成本两大类。固定成本是在一定时间范围内，其发生总额不受运量增减变动 的影响而相对固定的费用，即航线经营管理成本；变动成本是指发生总额随着运 量、经停港口等因素变动而变动的费用，包括航行期间成本和在港停泊期间成本。 2 4 1 航线经营管理成本 一折旧及贷款利息。 折旧费是对船舶投资账面价值所规定的每年回收额。船公司贷款买船的贷款 利息也要定期支付。 二船员费用。 船员费用是在船上工作的船员所发生的各项，包括基本工资、伙食费费、航 行津贴、奖金、工资附加费等，还包括公休与病假船员的工资与工资附加等。 三修理费用。 船舶在使用过程中，部件和船体的磨损总是在所难免的。船公司要定期的安 排船舶进坞检修，确保练好的适航性能。每年船公司必须计提一定的修理费，通 常以造价的百分比计算。 四管理费用。 第2 章集装箱班轮航线分析 航运企业进行运输生产，除了运输船舶外，还要设立各种管理部门和代理机 构，开展人事、商务、财务、调度业务、船舶机务、安全监督、法律事务、市场 开发等管理工作。为从事这些活动所支出的费用总和就是管理费。 2 4 2 航行期间成本 集装箱运输方式的成本结构较复杂，通常划分为与船舶相关的成本，与集装 箱货物有关的费用，还有集装箱自身的费用等。在航行路段，我们主要考虑与船 舶相关的费用。具体而言，航行成本包括以下几项： 一燃油成本。 燃油费用包括航行时主机所用重油，发电机用轻油的费用。主机按转速可分为三 类，并采用不同品味的燃油。低速内燃机使用重油；中速内燃机使用重油和柴油混合 油；高速内燃机使用柴油或轻柴油。海上运输中，大型船舶通常是由低速或中速菜油 及，小型船舶和快艇使用高速柴油机。燃油消耗量与船速直接相关，船速越高，耗油 量就越大。近年来油价提升迅速，成为航运企业费用支出较敏感的一项。 二运河通过费。 船舶所航行的航线如果要经过苏伊士运河或巴拿马运河，就要支付运河费用。这 根据航线具体情况而定。 2 4 3 在港期间成本 一船舶在港发生的费用。 港口使费是船舶进出港口停泊期间，由于使用港口提供的设施和服务，而向港 口有关部门支付的全部费用的总称，各港的港1 2 1 使费种类繁多，主要有： 1 船舶吨税是港口所在国家对船舶进出国境所征收的一种关税。船舶吨税一 般都是按船舶的净吨计收，但现在也有许多港口按总吨计收。船舶吨税并不一定 每一个航次都要收取，可按各国规定期间收取。 2 引水费、船舶港务费、系解缆费，拖轮费、码头费以及检疫费等。拖轮费、 引航费、移泊费、停泊费、系( 解) 缆费是船舶进出港口必须发生的费用。这些 费用是由提供劳务的部门按规定的费率核收的。 3 燃油费 集装箱班轮航线靠港选择模型问题研究 船舶在港停泊时，主机关闭，但辅机仍然需要继续工作，提供电力。这时仍然 需要消耗柴油，产生费用。 二集装箱货物产生的费用。 1 货物港务费 货物港务费是为了补偿用于保持港口水域、水道经常畅通，保证船舶安全进 出港口和停泊所需的支出面向在港装卸的货物征收的费用。 2 集装箱装卸费 在集装箱运输装卸发生的费用主要是与货物相关的费用。通常包括集装箱装卸 费、堆场费用以及货物和集装箱的税金等。 集装箱装卸费基本依据装卸的箱量收取，但还有加班费率、中转费率等之分， 空箱、重箱费率也有差别，有的则在装卸费中包含了码头费。堆场费用则包括了 集装箱堆存费用、搬运费用、检疫检查费用、拖运费用等许多项目。总之，计费 标准十分复杂。而且各港的具体情况不同，各项费用的费率和计费方法也各不相 同，并且会发生变化。因此，该费率常采用一个历史统计的平均数据作为单位集 装箱货物费率。这既是现实可行的，同时也是船公司在实际的费率制定过程中经 常使用的一种分析方法。 2 4 4 支线中转成本 经营干线航线的同时必须考虑到与其链接的支线成本。以往的研究中，认为 中转成本是支线运输的航次成本，与直航航线成本的构成是完全一样的，即支线 集装箱货物在支线港和中转港的装卸费和港务费、支线船在支线港和中转港所支 付的各项港口规费，以及支线运输途中发生的燃油费和日常经营管理费用之和。 换句话说，传统观点认为支线经营人和做中转运输的干线经营人是同一人，干线 的中转成本就是支线经营人的成本。笔者认为这样的统计划分是不合理的。 首先，成本的概念就是生产和经营过程中所发生的支出，是由生产活动的施 动者支付的。对于干线经营人来说，他并不直接参与支线运输，而是支线运输服 务的购买者，他所支付的该服务的价格支线运价。 其次，即便干线经营人和支线经营人是同一个人，或隶属于同一家航运企业， 第2 章集装箱班轮航线分析 从总体的角度看，好似前者支付冲抵后者的收入，但两项业务也是完全不同的两 个经营项目，也需要独立结算。而且干线中转箱的运路段只是支线航线的一部分， 如果不分开核算，必然造成财务统计上的混乱。 所以，应该以支线运输的运价作为干线经营入的中转成本。 集装箱班轮航线靠港选择模型问题研究 第3 章集装箱航线靠港选择模型 3 1 模型表述和基础假设 3 1 1 模型的表述 航运企业在确定新辟航线靠港时，首先确定目标航线，根据该航线上的市场情况 估计自身能占有多大市场份额，对应的运量是多少，并确定船型。然后收集相关数据， 根据货量集中情况，将航线沿线的港口分为若干区域。划分方法可以依据该航线上的 普遍习惯，或者是航运企业自身的偏好和战略策略，也可以通过聚类分析等数学方法