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燃油成本是船东在经营航次租船业务中控制运营成本的关键要素,由于燃油价格随时间频繁波动,而海上运输周期长,因此船舶在挂靠港的燃油补给计划成为船东面对的重要决策问题.本文以不定期航次租船为背景,从船东的视角,研究船舶在连续航次租船运营中的燃油补给问题.首先,基于ARMA模型建立燃油价格预测模型;其次,以连续多航次收益最大为目标,以补给地点和补给量为决策变量,基于燃油价格预测建立优化燃油补给方案的非线性规划模型.最后,针对一个干散货船舶的环太平洋的连续租船航次实例进行计算.结果表明,求解模型获取的最优燃油补给方案比传统的加油方式能够节省成本26.34万USD,占营运总收益的14.3%.     

考虑海上意外时间和合作协议的班轮运输船期设计鲁棒优化

针对考虑海上意外时间的集装箱班轮运输船期设计问题，依据海上意外时间经验数据，设 置航行缓冲时间比例系数。运用连续最优控制原理，求解各航段船舶航行时间细分区间上燃油 消耗最小的优化航速。结合多时间窗、多起讫时刻和多挂靠港口装卸效率合作协议，以班轮运输 服务总成本最小为目标，构建班轮运输船期设计非线性混合整数规划鲁棒优化模型，设计分段离 散化线性逼近算法求解模型。以AWE1(远东-美东1)航线为例，运用100个场景的数值进行模拟 验证。结果显示：与不考虑海上意外时间或无合作协议相比，考虑海上意外时间和合作协议的班 轮运输船期设计分别降低班轮运输服务总成本14.65%和3.54%。研究表明，在恶劣天气和海况 对船舶航行影响较大的航线上或季节里，基于合作协议，设计考虑航行意外时间的鲁棒性船期， 可实现船公司、港口和客户三方共赢。     

考虑货主偏好的内支线集装箱班轮航线网络规划模型

为了增加内支线集装箱班轮航线网络的货运需求量,以最大船型限制、航线运营补贴与干支线配合为约束条件,以航线网络结构、适配船型与班期密度为决策变量,构建了考虑货主偏好的集装箱内支线班轮航线网络规划模型;为了评估规划航线对不同偏好货主的吸引力,在获得航线的集装箱运输时间与价格后,基于Logit模型计算了规划航线与市场现有航线的货主选择比例;设计了求解模型的智能启发式算法,在规划方案评价过程中计算了航次时间、航线成本、单箱运价与货运需求,在方案改善过程中调整了航线的挂靠港口与挂靠顺序;设定大连港为干线港口,渤海湾内12个港口为支线港口,规划了内支线集装箱班轮航线网络。计算结果表明:12个支线港共开设了7条航线,市场货运总需求为5 208TEU,规划航线的货运需求量为4 420TEU;规划航线的货主选择比例达到85%;无论货主偏好运输时间或成本,规划航线在各支线港的货主选择比例皆超过60%。可见,考虑货主偏好的内支线班轮航线网络规划模型是有效的;开设直达航线有助于吸引时间偏好货主;开设串挂航线与提高运营补贴有助于吸引成本偏好货主;采用货主选择过程代替到港时间窗约束会提升模型优化效果。     

内支线集装箱班轮航线优化设计模型

内支线集装箱班轮航线运营中装卸箱量、装卸效率、航行时间及等泊时间皆具有不确定性,为了同步优化给定挂靠航线的甩箱率与适配船型、准班率与承诺到港时间,需要将上述诸多分布函数进行非线性叠加.对此,本文将对班轮船舶调度的模拟仿真引入模型与算法,仿真航次中包括船舶调节航速以控制到港时间的过程.算例绘制了不确定到港时间的航次仿真示意图,比较了不同甩箱率对应的适配船型、船舶租金与甩箱补偿,帮助验证了文章模型与算法的有效性.通过对比航速调节前后的船舶到港时间分布,发现调节航速有助于控制船舶按时到港.     

排放控制区下集装箱班轮运输船期设计与燃油补给联合优化

为解决排放控制区下集装箱班轮运输船期设计和燃油补给联合优化问题,分析了多时间窗、多起讫时间和多装卸效率等合作协议条款与船舶航行、装卸及到/离港时间之间的关联性。结合燃油补给港燃油价格差异和折扣因素,以船公司航线服务周总成本最小化为目标,构建排放控制区下船期设计和燃油补给混合整数非线性规划模型,设计线性割线近似的求解方法。以中远海运集团有限公司AWE1航线为例,数值实验验证了模型及其求解方法的适用性和有效性。结果显示：船期设计与燃油补给联合优化可使船公司航线服务周总成本降低7.41%;随着船舶到港时间窗长度的增大,船公司航线服务周总成本及船舶在排放控制区内平均航速均随之降低。研 究表明,上述合作协议条款不仅有助于船公司更为灵活地调整船舶航速和船期,还有利于减少船舶在排放控制区内的温室气体排放。     

废除航行过失免责的成本收益分析

海商法中,承运人对因其雇员的航行过失而导致的货物灭失或损害可以免责.此一规定对货主是不公平的,所以理论和实践上存在是否应该废除航行过失免责的争论,但目前为止尚无定论.文章运用法律经济分析这一新的法学研究方法分析了废除航海过失免责的成本和收益,从而也为我们全面和深入地认识是否废除航海过失免责问题提供了一个新的视角.     

排放控制区下集装箱班轮航线路径规划与航速调度集成决策

针对排放控制区和“限硫令”实施下，控制区内外燃油价格的巨大差异，对船舶进出港射角 选择、航段航速优化，挂港顺序确定的影响，综合考虑船舶进出港射角与控制区内外航距组合的 关联关系，控制区内外航距、航速在燃油价格差异下的悖反关系，船舶耗油费用和耗时费用的平 衡关系，港口间船舶运行费用组合与航线挂港次序的作用关系，以及这些关系相互影响，相互作 用，相互耦合对船舶运营成本的影响，提出集装箱班轮航线路径规划与航速调度集成决策问题。 以航次运营成本最小为目标，运用斜边非限定变异三角函数几何方法和混合整数非线性规划建 模方法，构建该问题的两阶段集成决策模型，并利用遗传算法对结果进行优化。最后，通过案例 对比与趋势分析，验证了模型的实用性和优越性。     

两种不同承诺时间下运输服务供应链决策

由于需求的不确定性,托运人的承诺时间会对运输服务供应链的决策产生影响. 因此,本文考虑在延迟承诺和提前承诺两种承诺时间下,基于运价分别为外部定价和承运人定价两种情况,建立了运输服务供应链中承运人的运输价格和托运人的托运量优化决策模型,并分别对延迟承诺和提前承诺、整体决策和单独决策时的优化结果进行比较分析,从而为运输服务供应链决策提供有效的参考价值. 通过研究得出,整体决策时运输服务供应链的收益总是大于单独决策时的收益;承运人的运价也对托运人的承诺时间产生影响,在不同的运价下,提早承诺和延迟承诺的优越性不同.     

集装箱船舶支线运输航线优化算法

以枢纽港船舶限制时间和支线船舶容量为基础,分析了轴-辐式网络运输模式。以船舶最小总航行时间为目标函数,建立了混合整数规划支线集装箱运输模型。通过设计巡回路线方法实现杂交和变异,更新了解的构成,运用遗传算法求解模型。计算结果表明:当船舶容量为150 TEU时,在160次迭代后,总航行时间为708.6 h,航线数量为8条;当船舶容量分别为100、150 TEU时,在150次迭代后,总航行时间为714.6 h,航线数量为9条;对枢纽港船舶限制时间和支线船舶容量进行方差分析,F检验统计量的概率值均明显小于0.05;对支线船舶容量和运营成本进行敏感性分析,增大船舶容量能够减小航线数量和运行时间,但增大了运营成本,增大枢纽港船舶限制时间能够减小航线数量;考虑航行时间和运营成本,当船舶容量为150 TEU时最合理。     

三峡坝区过闸船舶拥堵成本测算及对坝区货物总价值影响研究

三峡船闸已经成为制约长江上游航运发展的"瓶颈",过闸船舶拥堵产生的拥堵无效率成本,及对坝区货物总价值的影响问题日益受到重视.根据过闸船舶拥堵问题的数学描述,提出了纳什均衡下的模型假设,建立了坝区所有船舶出发时刻分布规律,由此推导了因船闸拥堵产生的各类低效率成本模型;结合过闸船舶实际拥堵成本描述,对各类低效率成本模型进行实证测度;最后通过编制三峡船舶待闸货物价格指数,分析了船舶拥堵对坝区货物总价值产生的影响.研究结论表明:2019年因三峡坝区过闸船舶拥堵产生的最小拥堵无效率成本(即总出行成本),集装箱船在1.061至2.123万元之间,干散货船在712.590至1425.184万元之间.其中船舶营运时间成本,集装箱船达到10368.364万元,干散货船达到203624.490万元;货物运输时间成本,集装箱船达到4343.296万元,干散货船达到5413.869万元.船舶拥堵造成的坝区货物总价值上涨了1.613％(即约253661.565万元),居民货币购买力下降了1.587％;三峡过坝船舶装载货物价格增长速度大于同年度工业生产者购进价格的平均增长速度,货主企业利润没有被压缩.     

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为寻求一定运输需求和运营条件下,航线上最优的集装箱班轮运输发船间隔及相关决策量,使资金极为密集的航运业运行更优,以一定营运期内航线上班轮运营利润为目标,以船舶载重能力、各类箱型箱位数和港口装卸效率为约束建立班轮运营经济模型.根据班轮航线各港间各类箱型箱量的关系,详细研究运营系统中船舶资本成本、营运成本,以及包括燃料费、装卸费、靠泊费、港口使用费、船员津贴的航次变动成本的解析式,提出调和平均方法的港口综合装卸效率,以及各航段保留一定燃油量、交货时实现利润的条件下盈利航速的解,兼顾实现班轮各航段船天利润和运营总利润两方面最优.结合隐函数求导和函数极值方法求出模型决策变量的最优解,并以实例说明模型的有效性.     

航运管理研究综述

为系统分析和总结航运管理的研究现状与发展趋势, 针对WOS数据库和CNKI数据库收录的628篇文献, 用知识图谱分析软件VOSviewer进行航运管理共词聚类分析, 得到航运管理的3个研究热点, 即航运市场分析、航运运营管理和绿色航运; 综述了航运管理研究的范围、对象与方法, 分析了航运管理未来的主要研究方向。研究结果表明: 目前主要采用时间序列模型分析航运市场, 围绕运价研究货运市场与船舶市场的供需关系; 航运运营管理的研究多集中在以成本最小化或利润最大化为目标建立数学优化模型, 并设计启发式算法求解战略、战术和运作3个层面上的决策问题; 绿色航运研究侧重于解决实际的减排问题, 对技术性措施、营运性措施和基于市场的措施进行成本效益、减排效果的比较和分析。未来有关航运管理的研究方向主要包括: 建立多目标、多阶段数学优化模型, 满足多元化的航运管理目标, 实现不同范围和级别航运管理的协同优化; 从海运供应链的角度拓展航运管理研究, 一体化考虑内陆运输和海上运输以及各利益相关者之间的复杂关系; 研究不确定条件下的航运管理问题; 基于人工智能算法和航运大数据, 设计更准确高效的市场分析方法和模型求解算法; 研究智能航运新业态下的航运管理问题。      

新冠肺炎疫情对中国港航业的影响及其对策

分析了新冠肺炎疫情对于经济、贸易和产业的影响,论述了疫情条件下航运与产业的传导机制和直观影响;综合运用Granger检验、问卷调查、企业调研、专家访谈等方式评估了疫情对于港航业的总体影响;聚焦不同市场板块,分析了疫情对港口、集装箱、油轮、干散货、邮轮等细分板块的不同影响程度;结合港航业当前困难,提出了主要应对举措建议。研究结果表明:新冠肺炎疫情已经给世界经济、贸易和产业产生了较大影响,并通过全球供应链传导于航运产业;每日新增病例与波罗的海干散货指数具有较强的Granger因果关系;2020年第一季度,中国主要监测港口货物吞吐量和集装箱吞吐量分别为105 353×104 t、3 766.6×104 TEU,同比下滑3.5%、8.6%;疫情对于干散货、集装箱、油轮的短期冲击都较大,2020年2月,8大集装箱枢纽港口吞吐量同比下滑19.8%,邮轮客运遭受全面关闭的打击;后市复苏将是一个缓慢恢复的过程,新冠肺炎疫情已经并将持续对港航业产生较大影响;建议航运企业强化境外口岸政策与港口挂靠跟踪,防范船舶租约纠纷及法律风险,完善邮轮的疫情防控体系,推动智慧港口与智能航运发展等应对措施。      

考虑换船作业的长江干线集装箱船舶调度

考虑换船作业情况，建立以总运输成本最小为目标的非线性规划模型，提出包括船舶选择、挂靠港选择和运输任务指派三方面内容的不定期集装箱船舶调度优化方法；针对模型特点，考虑基因融合及基因修复，设计改进遗传算法对问题进行求解，应用案例获得集装箱船舶调度优化方案；采用多算例方法将考虑换船作业与不考虑换船作业的调度方案进行对比分析. 结果表明，考虑换船作业可以降低运输总成本，减少船公司的投入运力，有效提高投入运力的综合利用率，增强船公司的竞争力，为船公司制定船舶调度方案提供决策参考.     

油船运价VaR风险度量研究

在分析运价市场波动性的基础上,利用1995~2003年间国际油船运输市场运价样本建立了油船运价GARCH模型.针对船东和货主在航运市场中所处地位不同而面临风险不同的实际情况,采用VaR风险测度方法对不同误差项分布的运价GARCH模型进行了风险分析,得出船东承担的市场风险大于货主.因此当航运市场运价产生巨大波动时,船东应主动采取积极方法应对.     

客货共运下机场线列车运行计划与货运分配方案协同优化

机场线具备利用富余能力开展城市货运服务的潜力。针对机场线客货共运问题，基于客货共载和货运专列两种货物运输形式，以考虑仓储、装卸及列车运行成本的货运净收益最大为目标，构建列车运行计划与货运分配方案协同优化模型，综合决策货运专列的编组停站方案、时刻表和货单分配。为快速求解模型，设计一维搜索算法对货运专列开行数量进行寻优。通过允许货运专列编组为0，保证搜索过程目标值单调递增，并利用Gurobi求解给定货运专列开行数量下的子问题。基于某市机场线案例结果表明，在不影响客运服务前提下，本文方法选择性满足货运需求，增加运营收益。相较于站站停模式，优化列车停站方案可增加5.2%的净收益；相较于固定编组模式，灵活编组在不同货运量和时效要求下可增加5%~35%的净收益，且时效要求较高时，灵活编组优势较为明显。