基于列生成算法的海铁联运需求分配优化研究

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随着中欧班列的迅速发展,包含中欧班列的海铁联运方式促进了亚欧之间的货物运输。货物需求可以通过此种多式联运方式从中国周边国家运输至欧洲目的地。相较于传统海运,此种海铁联运的运输方式安全高效,但成本更高,更适用于运输高附加值且对运输时间敏感的货物需求。在多式联运中,多式联运经营人为了保证自己承运的货物需求能够顺利的运输至目的地,往往会提前和班列或班轮经营人签订长期的容量采购合同。为平衡运输时效性和运输经济性,班轮或班列往往以一周作为发班频率。由于当前中欧班列海铁联运模式的开发尚未成熟,因此,在每个发运期内,在已采购的容量约束下,如何以一个最低的运输总成本为承运的高附加值且对运输时间敏感的货物需求分配合适的运输路线成为多式联运经营人需要研究的问题。本文对中欧班列海铁联运的运输现状进行了分析,并对影响多式联运经营人海铁联运需求分配的因素进行了归纳总结,在此基础上提出了通过中欧班列海铁联运进行运输的需求分配优化问题。(1)通过对中欧班列海铁联运模式的介绍,将通过中欧班列海铁联运进行运输的需求的分配优化问题归纳总结为一种多商品流问题,并构建了一个额外考虑了运输时间、边境口岸延迟成本和运输路线可靠性的多商品流模型。(2)结合集装箱班轮和铁路运输发班频率都具有周期性这一特点,构建融入了时间和路线可靠性属性的时空网络图。利用标号法在时空网络图中获取每种需求的满足时间约束和可靠性约束可行路线集合。并通过贪婪算法获取质量较高的初始可行解,最后通过列生成算法获得该问题的精确解。(3)数值实验中,分别对20、30和40种需求的算例进行求解。结果表明列生成算法获得的需求分配结果优于贪婪算法。在运营层面上,多式联运经营人可以根据计算结果为承运的货物需求选择合适的运输路线以及在该路线上分配的需求量。同时在长期规划上,当计算结果中货物需求的对偶变量值小于运价,多式联运经营人可以与货主协商增加货物需求的承运量,反之减少。同时,多式联运经营人可以向路线经营人承诺不低于一定量的流量,以获得一个优惠的运价。对于容量利用率高的路线,多式联运经营人可以增加该路线的容量采购量,反之减少。最后通过对20个需求的运输时间上限进行灵敏度分析,计算结果表明运输时间上限的大小会影响总成本的高低。
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