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铁路集装箱空重箱物流运输与定价综合优化研究

添加时间:2018-08-20 19:02:54   浏览:次   作者: www.dxlwwang.com
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本文是一篇物流供应链管理论文,物流管理学的基本架构包括现代物流学、管理学、产业经济学、物流技术学、电子商务物流学、运筹学、会计学、管理信息系统等分支。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇物流供应链管理论文,供大家参考。

 
第 1 章 绪论
 
1.1 选题背景与意义
1.1.1 选题背景
随着经济全球化的高速发展,集装箱运输作为一种高效率高效益的运输方式,对国内外贸易间的货物运输以及现代物流行业的发展有着越来越重要的意义。并且,近年来,我国铁路行业实施政企改革以及“一带一路”政策的大力推广,使得铁路集装箱运输业迎来重要的发展机遇。因此,我国铁路运输行业应牢牢抓住这一重要机遇,有针对性地探索更为优化的管理模式,促进铁路集装箱运输的发展。2013 年我国对铁路行业实施货运改革后,为进一步促进铁路集装箱运输的发展,政府制定并下发了一系列相关文件。例如,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》指出了应利用已有的铁路开行城际列车,并大力支持中欧等国际集装箱运输发展,推进公铁水及航空多式联运,积极开展“21 世纪海上丝绸之路”战略支点建设。《“十三五”铁路集装箱多式联运发展规划》中强调了应加快发展以集装箱为核心的铁路运输,以便提高物流效率,减少货物损耗,并集约利用资源,从而适应新形势下的区域内运输需求;并且提出应充分利用价格杠杆调节作用,对不同地区、不同季节、重空箱流向等实施差别化定价策略,从而实现效益最大化。2015 年,国家发改委又发布了《关于调整铁路货运价格进一步完善价格形成机制的通知》,该文件中指出为了更好地适应运输市场发展,并进一步地推动铁路货运价格的市场化,应适当调整铁路货运价格,并建立价格上下浮动机制。众多政策指导建议都表明,铁路集装箱发展以及运价的改革将是我国铁路货运未来发展的重心。并且,为了配合市场经济的发展,铁路集装箱运输价格更应建立以市场需求为导向的差异化定价策略。然而,我国铁路集装箱运输虽然有着巨大的发展潜力,但是由于我国地幅辽阔,城市经济发展不均衡等原因,各个地区对于产品需求结构的不平衡导致集装箱空箱调运问题尤为严重。我国集装箱运输管理的低效率、调运计划不合理等原因,使得空箱调运量以及空箱费用所占比重较高,这样不仅直接影响到重箱运输的运输占比,也会使得空箱调运成本大大增加,降低了货主满意度,制约着集装箱运输的正常运营和发展。
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1.2 国内外研究现状
本文所研究的问题主要涉及到的相关文献包括了两个方面,即铁路集装箱空箱调运以及定价与收益管理相关研究。因此,本小节将针对这两个研究领域的国内外文献做出相关总结,以便对本文相关的研究有以一个总体认识。
 
1.2.1 集装箱空箱调运研究现状
针对空箱调运这一问题,与国内相比,国外学者研究较早且范围较广。在研究初期,国外学者研究了铁路、公路的集装箱空箱调运相关问题。但是由于国外的地理条件等,使得海运是其主要运输方式,因此他们深入研究了海运集装箱空箱调运问题。而随着多式联运的出现,他们的研究焦点又转到了多式联运下的集装箱空箱调运。总结来说,国外的学者和专家大多是采用定量方法,也就是在确定优化目标后,建立空箱调运相关数学模型,并对模型进行分析求解。W.W.White 和 A.M.Bomberault[1]最早开始研究铁路集装箱空箱调运优化问题,他们在 1969 年提出了优化模型,并设计了诱导式网络流算法。但是该模型比较简单、计算规模不大,仅适用于一些不太复杂的铁路集装箱空箱调运问题,并且在该模型中未考虑到线路的能力限制等条件。我国学者研究集装箱空箱调运较晚,主要从定性和定量两方面进行相关分析探讨。其中定性研究主要是通过分析空箱调运的特点和不足之处,最后提出相应的解决办法。例如聂俊等[2]分析了海运的空集装箱产生的各种原因,并针对性研究了海运集装箱空箱调运的多种策略。付元帅等[3]在文中分析了我国铁路集装箱空箱调运产生的原因和特点等,最后提出了建立集装箱管理信息系统,实现集装箱共享等建议。
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第 2 章 铁路集装箱运输与定价理论分析
 
本章首先介绍了国内外铁路集装箱运输的发展概况,特别是我国货运改革后的集装箱发展、具体作业流程等,并重点介绍了铁路集装箱空箱调运的特点以及产生的原因等。最后对我国铁路集装箱的定价方法与不足进行分析,为下文空重箱运输与定价优化做出理论基础。
 
2.1 铁路集装箱运输概述
世界集装箱运输起源于铁路,其中 1845 年英国铁路最早使用集装箱(箱式货车)运输货物。由于国外的地理条件等,使得海运成为主要运输方式,前期铁路运输发展较为缓慢,但随着铁路及其他配套设施的发展和完善,铁路集装箱运输逐渐显示出了极大的优越性。在 20 世纪末期,随着管理机制、信息技术和设备水平等的提高,欧美等国已在整个运输网络中形成了多式联运综合运输系统,集装箱的结构得到很大的改善,使用期限大大延长,并能为客户提供高质量的“门到门”运输服务。20 世纪 70 年代后,日本也已实现建立集装箱运输完整的物流链的构想,并采用信息标签以及 GPS 等先进技术,建立了集装箱综合管理系统。1955 年,中国铁路开始采用集装箱运输,在这六十多年内,集装箱箱型由小到大,箱类由少到多,运量不断增加,管理机制逐渐完善。20 世纪 90 年代,集装箱运输开始进入快速发展阶段,我国加大投资建设集装箱和集装箱货场,并开行了大量集装箱五定班列或快运列车。自从 2013 年铁路货运改革以来,集装箱运输被铁路运输企业视为推进市场化改革的重要方法,因此发展铁路联运、扩大集装箱办理站等举措,已经成为铁路货运增长的新亮点,能够快速提升集装箱运量。根据铁道统计公报所发布的年度数据,2016 年全国铁路货运总发送量为 33.32 亿吨,比上年减少 0.26 亿吨,同比下降 0.8%,其中 2011 年至 2016 年全国铁路货运总发送量如下图 2-1 所示。
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2.2 铁路集装箱空箱调运概述
在集装箱运输途中,空箱的正常流动是实现重箱运输的基础。但是在现实中,由于空箱调运的不合理,不仅不能为重箱运输实现尽可能大的利益,还増加了空箱调运的成本。据不完全统计,我国铁路集装箱的空箱调运费用很高,占集装箱总管理费用的25%以上。铁路运输企业是否能够高效、及时、有序地调运空箱,对集装箱运输的经济效益有着巨大的影响。因此,为提高铁路货运的效率和效益,在符合全部调运条件下,实现调运费用最小化或利润最大化的最终目标,就要从根本上分析集装箱空箱调运产生的原因、特点等,从而提出解决的具体措施,并建立相关的调运优化模型。集装箱空箱调运是一个具备动态性的离散过程。在整个铁路运输网络中,空箱调运的数量和流向在每一个时间段都是不同的,而空箱的需求站和供应站的信息也随时间在不断变化。而这种变化使得空箱的利用价值变得更为复杂,也就是不一定只有通过调运才能实现空箱的利用价值,也许通过适当的积压也会为铁路运输企业带来更大的价值[51]。
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第 3 章 空重箱单周期运输与定价优化............21
3.1 LOGIT模型 .............21
3.2 问题描述与假设 ..............21
3.3 模型建立与求解 ..............23
3.4 算例分析 ....25
3.5 本章小结 ....29
第 4 章 基于软时间窗的空重箱运输与定价优化.......30
4.1 问题描述与假设 ..............30
4.2 基于软时间窗的空重箱运输与定价优化模型 ..........32
4.3 算例分析 ....40
4.4 本章小结 ....44
第 5 章 空重箱多周期联合运输与定价优化....45
5.1 问题描述与假设 ..............45
5.2 空重箱多周期联合运输与定价优化模型 .......46
5.2.1 模型建立.....46
5.2.2 模型转化.....48
5.2.3 模型求解.....51
5.3 算例分析 ....51
5.4 本章小结 ....55
 
第 5 章 空重箱多周期联合运输与定价优化
 
关于铁路集装箱空重箱调配问题,前文中第 3 章和第 4 章均是针对单周期问题。但是根据空箱调运产生的原因和特点可知,在实际运营中,铁路集装箱空箱调运是一个动态、实时的过程。这主要是因为在不同阶段内均需对空箱调运进行决策,其中包括数量以及流向等,随着时间的变化,前一阶段的空箱调运情况直接影响到下一阶段,空箱的供应站和需求站也在不断变化。例如在某阶段某集装箱车站对集装箱产生需求,但在下一阶段或几个阶段内,该站又可能产生一定量的空箱,形成空箱的供应。因此,铁路集装箱空箱调运是一个复杂的动态离散过程,以多周期滚动进行整体优化的模式更符合实际情况。本章将针对这一动态问题,在前两章的基础上,建立空重箱多周期联合运输与定价优化模型,运用 Lyapunov 优化算法对模型进行转化并采用遗传算法进行求解,从而得出科学合理的定价策略以及空重箱调运方案,为铁路运输企业提供决策依据。
 
5.1 问题描述与假设
 
5.1.1 模型基本假设
首先在建模前做出如下假设:1)只考虑单一箱种,统一为国际标准集装箱( 20TEU);2)所有到达车站的重箱在经过相应的拆解后,将在下一时段初期成为可用空箱;3)在决策初期各集装箱车站均存有一定数量的空箱积压;4)只有在某时段末期尚未运输的集装箱才会产生相应的堆存费用;5)不考虑空箱用于中转的情况;6)不考虑集装箱的维修、报废等,也就是所有的集装箱均是可用的。
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总结
 
对我国铁路集装箱运输而言,货运改革及“一带一路”等策略的实施有着十分重大的意义,而全面开放自主定价,为我国铁路集装箱动态定价的实施提供了广阔的前景。本文结合现有空箱调运方法,并针对我国铁路集装箱运输现状,提出了将动态定价与空重箱调配相结合,并针对空箱调运相关特点,分别建立空重箱运输优化模型,主要研究成果包括以下几个方面:
(1)基于铁路集装箱运输市场形势,提出将空重箱调配与定价相结合,建立空重箱单周期运输与定价优化模型,其中运价随着市场需求而变化,采用 logit 价格反应函数表示。最后通过将其与现有空箱调运优化模型对比分析,结果表明定价优化模型可大大降低空箱调运成本,并提高铁路运输企业的效益。
(2)针对实际运营中,铁路集装箱运输空箱调运的时效性特点,即空箱供应要求在规定时间范围内完成,以铁路运输企业效益最大化为目标,提出了基于软时间窗要求的空重箱运输与定价优化模型,并应用鲁棒优化方法对铁路集装箱运输时间不确定这一因素进行简化处理。通过算例分析表明,不确定的运输时间会对铁路运输企业造成一定的影响,保证集装箱运输的时效性,并制定出相应的优化方案和定价策略,可有效提高运输效益。
(3)考虑了空箱调运所具备的动态性特点,将对集装箱空重箱运输优化问题的研究扩展到多周期决策条件下,建立铁路集装箱空重箱多周期联合运输与定价优化模型,模型中充分考虑了各时段的空箱积压情况,最后应用 Lyapunov 优化算法和遗传算法求解模型。通过对集装箱运输网络的算例分析,得出采用动态定价策略比固定运价所得效益更大,而一个决策周期内所制定的调配方案与定价也更为符合实际需求。
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参考文献(略)

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