本文是一篇物流論文，本文針對海上絲綢之路集裝箱多式聯運網絡結構特性進行分析，包括港口度值，平均距離和集聚系數，分析結果表明部分樞紐港在海上絲綢之路航線網絡中起著至關重要的作用，整個網絡中各節點間的通達性依賴樞紐港來實現，并且兩個港口之間貨運最多通過一個港口中轉則可相連。

第1章 緒論

1.1研究背景與意義

1.1.1研究背景

2013年9月，中國首次提出建設“21世紀海上絲綢之路”的戰略構想。在2015年中國發布的《推動共建絲綢之路經濟帶和21世紀海上絲綢之路的遠景與行動》中明確提出要構建全方位、多層次、復合型的互聯互通網絡，實現沿線各國可持續發展，這意味著對海上絲綢之路物流網絡提出了更高的要求。

集裝箱是一種標準化的運輸工具，集裝箱多式聯運聯合至少兩種不同的運輸方式，實現裝箱貨物加速轉運，在國際貨運中的重要性日益增加，對暢通國際國內雙循環中也有重大意義。為深入推進多式聯運發展，我國出臺了多項政策，比如2017年交通部等18部委聯合發布的《關于進一步鼓勵開展多式聯運工作的通知》讓多式聯運發展自此有了頂層設計，集裝箱多式聯運受到高度重視，其發展得到了國家層面的大力支持。

盡管受到新冠肺炎疫情的沖擊，“一帶一路”建設步伐被暫緩，但是未能弱化“一帶一路”，反而更加凸顯其重要性。自“一帶一路”戰略實施以來，陸路物流通道發揮的作用越來越大，但其影響力仍低于海運通道，絕大多數國際貿易活動產生的集裝箱運輸仍依賴于海上航運通道。海上絲綢之路由“絲綢（貿易對象）”和“路（運輸通道）”構成，海運是21世紀海上絲綢之路的主要部分，呈現貨運量大、單位成本低的特點，能夠滿足國際貿易對大宗貨運的需求。而公路、鐵路運輸批量相對較小、機動性高，是貨物在內陸節點集散運輸的重要輔助工具。海上絲綢之路的建設勢必將對沿線各個國家產生深遠影響，包括產業布局調整、進出口貿易流量流向變化及物流網絡演變等各個方面，將對以海運為主的物流系統提出新的需求。

1.2國內外研究現狀

1.2.1港口腹地集裝箱生成量相關研究

（1）腹地集裝箱生成量影響因素的研究綜述

集裝箱生成量在現有研究中一般通過多項統計指標進行換算或則以港口集裝箱吞吐量替代腹地生成量。影響港口腹地集裝箱生成的因素一般包括腹地經濟和港口自身條件這兩個方面。

關于集裝箱生成與腹地經濟要素方面，馬瑜等[1]運用動態面板模型的研究結果表明外貿集裝箱生成與區域產業結構、對外貿易市場規模、外商投資吸引力和路徑依賴性呈現正相關關系，外貿集裝箱生成與勞動力成本呈現負相關關系。王洪璇，陳佳娟[2]認為港口的腹地經濟發展情況、腹地對外貿易發展情況、港口綜合運輸發展水平是集裝箱生成的主要影響因素。鄭文儒等[3]采用線性回歸模型集裝箱吞吐量與地區經濟發展指標的相關性，廈門港和廈門市進行實證分析，結果表明對集裝箱吞吐量貢獻率最為顯著的是對外貿易額和地方級財政收入。Liu等[4]通過分析韓國和中國集裝箱港口吞吐量之間的關系，并根據歷年實證數據，比較兩國港口業的差異，分析結果表明在韓國港口中，地理位置和服務水平是影響集裝箱吞吐量的最重要的因素，而在中國港口中，腹地經濟水平和政府態度是最重要因素。湯斯敏等[5]對港口吞吐量影響因素進行分析，通過系統聚類法，認為對廈門港集裝箱吞吐量的影響最大的因素是港口固定資產投資總額、海鐵聯運量和腹地區域GDP值。

關于集裝箱生成與港口自身條件方面，港口的地理位置是外貿集裝箱運輸的先決條件，其影響著港口可以輻射的腹地區域范圍，此外，港口的沿海交通基礎設施條件對港口吞吐能力起著重要作用，包括港口的作業能力和集疏運系統效率等。港口自身的條件和資源是發展港口外貿集裝箱業務的基礎。港口優越的自然條件在一定程度上決定了港口規模的建設等級，Goasang等[6]以曼谷港為例，因其已擁有優越的地理位置，為有效提升集裝箱吞吐量，從增強港口碼頭基礎設施建設的角度提出建議。鄭莉等[7]基于狀態空間模型驗證了港口交通基礎設施水平對于我國港口外貿貨物吞吐量影響的重要性。

第2章 港口腹地集裝箱生成量研究

2.1集裝箱生成量影響因素分析 總結國內外關于港口腹地集裝箱生成量影響因素的研究，同時結合海上絲綢之路沿線國家貿易發展情況，影響腹地集裝箱量的影響因素如下：

（1）外貿發展水平

集裝箱作為對外貿易運輸的主要載體，港口腹地的對外貿易水平能夠直接影響經由相應港口進出的集裝箱量。區域進出口總額反映出外貿產品的規模，在一定程度上能夠代表對應區域的外貿水平。區域經濟外貿水平越高，集裝箱生成的規模越大，外貿發展速度越快，集裝箱生成量的增長速度也越快。

（2）外貿商品結構

國際貿易涉及的貨物種類繁多，不是所有的外貿商品都通過裝箱運輸，比如能源及原材料等大宗散貨由于貨品自身形態限制或價值不高，主要采用油輪或散貨船運輸，一般不產生集裝箱運輸需求，而工業制成品通常經過加工后具有價值高、重量輕、體積小等特點，這類產品一般可采用集裝箱運輸。適合裝箱的貨物越多，區域內集裝箱生成量越大。

（3）集裝箱發展情況

集裝箱運輸系統本身的發展水平在相當程度上影響著該地區的集裝箱生成量，有些貨物既可以采取集裝箱運輸亦可以采用其他方式運輸，區域的集裝箱運輸系統的發展水平越高，集裝箱運輸的基礎設施越完善，物流服務網絡就越成熟，則適箱貨實際通過裝箱進行運輸越多，集裝箱生成量也越大。

2.2集裝箱生成量測算模型

目前海關部門沒有以箱為單位統計外貿數據，僅針對金額、重量、件數等單位統計外貿進出口量，也即是根據統計數據不能直接得到多式聯運網絡中集裝箱的供需量（OD量）。雖然以港口集裝箱吞吐量替代腹地生成量是集裝箱生成量計算的常用方式，但這種方式忽視了生成量和吞吐量之間的區別，生成量反映的是某一地區或區域的集裝箱運輸需求，而吞吐量是針對港口裝卸量而言。下面將根據海上絲綢之路沿線不同國家的不同情況分析測算各國的外貿集裝箱生成量。

2.2.1模型建立

外貿集裝箱生成量也稱為國際集裝箱生成量，能夠綜合反映一個國家或地區的對外貿易發展水平。外貿集裝箱生成量包括出口集裝箱生成量和進口集裝箱生成量。其中出口集裝箱生成量表示外貿出口地適箱貨對集裝箱運輸的需求，進口集裝箱生成量表示外貿進口地適箱貨對集裝箱運輸的需求。

2.2.2模型參數確定

（1）外貿適箱貨比例

外貿適箱貨比例通過計算在某個經濟區域內的適箱貨外貿金額與商品外貿總金額的比值而得[43]。區域的經濟發展水平以及對外貿易貨物結構決定了集裝箱貨物在運輸市場中占據的份額，適合裝箱的貨物一般包括貴重商品、件雜貨等普通貨物，不包括大宗的散貨。因此，在研究區域集裝箱生成量時，與貴重物品、件雜貨相關的對外貿易活動是重點關注對象。

（2）適箱貨重量系數

適箱貨重量系數指一定單位的適箱貨金額所能產生的適箱貨噸位數[43]，通過貨物的重量與其價值量的比值計算而得。其中的含義是適箱貨重量越大，價值量越低，其重量系數越大，比如1千克的黃金和1千克的糧食，糧食的重量系數比黃金大，相當于一萬美元能換取的糧食重量比一萬美元能換取的黃金重量大得多。當一個區域的外貿商品結構不斷升級，外貿進出口商品中初級產品減少，工業制成品增多，產品檔次及價值提升，適箱貨重量系數會隨之下降，生成的集裝箱數量相對較低一些。

第3章 海上絲綢之路集裝箱多式聯運網絡結構分析及配流模型 ............... 35

3.1 海上絲綢之路集裝箱多式聯運網絡結構分析 ................ 35

3.1.1港口度值 .................. 35

3.1.2平均距離 ...................... 38

第4章 海上絲綢之路集裝箱多式聯運網絡配流模型求解算法 ................... 51

4.1遺傳算法概述 ......................... 51

4.2求解算法設計 ............................. 52

4.3實例求解 ................... 56

第5章 總結與展望 ............................. 69

5.1總結 ....................................... 69

5.2展望 ................................. 70

第4章 海上絲綢之路集裝箱多式聯運網絡配流模型求解算法

4.1遺傳算法概述

遺傳算法由美國的 J.Holland 教授和他的學生在上世紀六七十年代提出，是目前為止應用最為廣泛的智能優化方法，已應用到工業工程、人工智能、自動控制等各個領域。生物進化過程本質上是一個優化過程，遺傳算法通過選擇、交叉和變異操作，模擬了自然界生物繁殖和進化的過程，并遵循適者生存的準則，使得子代染色體具有更高的適應度。隨著迭代次數的增加，遺傳算法能夠使得問題的解不斷趨近并最終得到全局最優解。遺傳算法設計的主要環節包括種群和種群規模、編碼方法、適應度函數、遺傳算子和選擇策略。

（1）種群和種群規模

種群由多條染色體構成，每條染色體對應問題的解，種群中的個體數目稱為種群規模。種群規模增大，算法收斂到最優解的概率隨之增大；而過大的種群規模則會使運算效率降低。因此設定合理的種群規模有助于問題的求解，通常設定為[100,1000]。

（2）編碼方法

遺傳算法不能直接求解實際問題，可通過編碼的方式將問題的解轉化為染色體進行求解。種群中的染色體是由類似基因鏈的符號構成，如何簡潔而有效的表示問題的解的性質是進行染色體編碼的關鍵工作。

（3）適應度函數

遺傳算法中的適應度函數作為一種評價函數，可對個體適應環境的能力進行衡量評價。一般地，適應度值與個體適應環境的能力呈正相關，大多數情況下規定適應度值為非負。

第5章 總結與展望

5.1總結

本文面向海上絲綢之路沿線12個國家構成的集裝箱多式聯運網絡配流優化進行研究，在查閱關于海上絲綢之路運輸網絡和集裝箱多式聯運網絡配流優化研究的基礎上，首先對港口腹地集裝箱生成量問題進行研究，再針對海上絲綢之路沿線部分國家構成的集裝箱多式聯運網絡結構進行分析并構建配流模型，最后針對海上絲綢之路的集裝箱多式聯運配流模型設計多層編碼的遺傳算法求解并對網絡進行優化。本文完成的主要工作及成果具體如下：

1）根據海上絲綢之路沿線各國進出口商品結構特征，運用模擬退火改進模糊C均值聚類分析方法對國家進行分析，確定各類國家的集裝箱測算模型參數值，計算得到各國進出口集裝箱生成量，并將國家的進出口集裝箱量通過港口腹地劃分到各個腹地城市求得各城市的集裝箱供需量。

2）針對海上絲綢之路集裝箱多式聯運網絡結構特性進行分析，包括港口度值，平均距離和集聚系數，分析結果表明部分樞紐港在海上絲綢之路航線網絡中起著至關重要的作用，整個網絡中各節點間的通達性依賴樞紐港來實現，并且兩個港口之間貨運最多通過一個港口中轉則可相連。依此分析結果得到海上絲綢之路樣本12國組成的集裝箱多式聯運網絡結構，并針對此網絡結構綜合考慮運輸方式、運輸成本、碳排放費用、容量限制等影響因素，構建基于海上絲綢之路的集裝箱多式聯運配流模型。

3）針對海上絲綢之路的集裝箱多式聯運配流模型設計多層編碼的遺傳算法求解。將第2章集裝箱生成量模型計算得到的數據作為供需量代入配流模型中，提出綜合運輸成本最小化目標下的集裝箱流分配方案，驗證算法的有效性。并且通過靈敏度分析，研究分析陸路運力調整和海運航線變化對配流結果產生的影響，從而對海上絲綢之路多式聯運網絡提出優化建議，主要是對通道中各種運輸方式運力分配以及運輸網絡結構優化提出相關建議。

參考文獻（略）