本文是一篇物流论文，本文面向海上丝绸之路沿线12个国家构成的集装箱多式联运网络配流优化进行研究，在查阅关于海上丝绸之路运输网络和集装箱多式联运网络配流优化研究的基础上，首先对港口腹地集装箱生成量问题进行研究，再针对海上丝绸之路沿线部分国家构成的集装箱多式联运网络结构进行分析并构建配流模型，最后针对海上丝绸之路的集装箱多式联运配流模型设计多层编码的遗传算法求解并对网络进行优化。
第1章 绪论
1.1研究背景与意义
1.1.1研究背景
2013年9月，中国首次提出建设“21世纪海上丝绸之路”的战略构想。在2015年中国发布的《推动共建丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路的远景与行动》中明确提出要构建全方位、多层次、复合型的互联互通网络，实现沿线各国可持续发展，这意味着对海上丝绸之路物流网络提出了更高的要求。
集装箱是一种标准化的运输工具，集装箱多式联运联合至少两种不同的运输方式，实现装箱货物加速转运，在国际货运中的重要性日益增加，对畅通国际国内双循环中也有重大意义。为深入推进多式联运发展，我国出台了多项政策，比如2017年交通部等18部委联合发布的《关于进一步鼓励开展多式联运工作的通知》让多式联运发展自此有了顶层设计，集装箱多式联运受到高度重视，其发展得到了国家层面的大力支持。
尽管受到新冠肺炎疫情的冲击，“一带一路”建设步伐被暂缓，但是未能弱化“一带一路”，反而更加凸显其重要性。自“一带一路”战略实施以来，陆路物流通道发挥的作用越来越大，但其影响力仍低于海运通道，绝大多数国际贸易活动产生的集装箱运输仍依赖于海上航运通道。海上丝绸之路由“丝绸（贸易对象）”和“路（运输通道）”构成，海运是21世纪海上丝绸之路的主要部分，呈现货运量大、单位成本低的特点，能够满足国际贸易对大宗货运的需求。而公路、铁路运输批量相对较小、机动性高，是货物在内陆节点集散运输的重要辅助工具。海上丝绸之路的建设势必将对沿线各个国家产生深远影响，包括产业布局调整、进出口贸易流量流向变化及物流网络演变等各个方面，将对以海运为主的物流系统提出新的需求。
1.2国内外研究现状
1.2.1港口腹地集装箱生成量相关研究
（1）腹地集装箱生成量影响因素的研究综述
集装箱生成量在现有研究中一般通过多项统计指标进行换算或则以港口集装箱吞吐量替代腹地生成量。影响港口腹地集装箱生成的因素一般包括腹地经济和港口自身条件这两个方面。
关于集装箱生成与腹地经济要素方面，马瑜等[1]运用动态面板模型的研究结果表明外贸集装箱生成与区域产业结构、对外贸易市场规模、外商投资吸引力和路径依赖性呈现正相关关系，外贸集装箱生成与劳动力成本呈现负相关关系。王洪璇，陈佳娟[2]认为港口的腹地经济发展情况、腹地对外贸易发展情况、港口综合运输发展水平是集装箱生成的主要影响因素。郑文儒等[3]采用线性回归模型集装箱吞吐量与地区经济发展指标的相关性，厦门港和厦门市进行实证分析，结果表明对集装箱吞吐量贡献率最为显著的是对外贸易额和地方级财政收入。Liu等[4]通过分析韩国和中国集装箱港口吞吐量之间的关系，并根据历年实证数据，比较两国港口业的差异，分析结果表明在韩国港口中，地理位置和服务水平是影响集装箱吞吐量的最重要的因素，而在中国港口中，腹地经济水平和政府态度是最重要因素。汤斯敏等[5]对港口吞吐量影响因素进行分析，通过系统聚类法，认为对厦门港集装箱吞吐量的影响最大的因素是港口固定资产投资总额、海铁联运量和腹地区域GDP值。
关于集装箱生成与港口自身条件方面，港口的地理位置是外贸集装箱运输的先决条件，其影响着港口可以辐射的腹地区域范围，此外，港口的沿海交通基础设施条件对港口吞吐能力起着重要作用，包括港口的作业能力和集疏运系统效率等。港口自身的条件和资源是发展港口外贸集装箱业务的基础。港口优越的自然条件在一定程度上决定了港口规模的建设等级，Goasang等[6]以曼谷港为例，因其已拥有优越的地理位置，为有效提升集装箱吞吐量，从增强港口码头基础设施建设的角度提出建议。郑莉等[7]基于状态空间模型验证了港口交通基础设施水平对于我国港口外贸货物吞吐量影响的重要性。
第2章 港口腹地集装箱生成量研究
2.1集装箱生成量影响因素分析
总结国内外关于港口腹地集装箱生成量影响因素的研究，同时结合海上丝绸之路沿线国家贸易发展情况，影响腹地集装箱量的影响因素如下：
（1）外贸发展水平
集装箱作为对外贸易运输的主要载体，港口腹地的对外贸易水平能够直接影响经由相应港口进出的集装箱量。区域进出口总额反映出外贸产品的规模，在一定程度上能够代表对应区域的外贸水平。区域经济外贸水平越高，集装箱生成的规模越大，外贸发展速度越快，集装箱生成量的增长速度也越快。
（2）外贸商品结构
国际贸易涉及的货物种类繁多，不是所有的外贸商品都通过装箱运输，比如能源及原材料等大宗散货由于货品自身形态限制或价值不高，主要采用油轮或散货船运输，一般不产生集装箱运输需求，而工业制成品通常经过加工后具有价值高、重量轻、体积小等特点，这类产品一般可采用集装箱运输。适合装箱的货物越多，区域内集装箱生成量越大。
（3）集装箱发展情况
集装箱运输系统本身的发展水平在相当程度上影响着该地区的集装箱生成量，有些货物既可以采取集装箱运输亦可以采用其他方式运输，区域的集装箱运输系统的发展水平越高，集装箱运输的基础设施越完善，物流服务网络就越成熟，则适箱货实际通过装箱进行运输越多，集装箱生成量也越大。
2.2集装箱生成量测算模型
目前海关部门没有以箱为单位统计外贸数据，仅针对金额、重量、件数等单位统计外贸进出口量，也即是根据统计数据不能直接得到多式联运网络中集装箱的供需量（OD量）。虽然以港口集装箱吞吐量替代腹地生成量是集装箱生成量计算的常用方式，但这种方式忽视了生成量和吞吐量之间的区别，生成量反映的是某一地区或区域的集装箱运输需求，而吞吐量是针对港口装卸量而言。下面将根据海上丝绸之路沿线不同国家的不同情况分析测算各国的外贸集装箱生成量。
2.2.1模型建立
外贸集装箱生成量也称为国际集装箱生成量，能够综合反映一个国家或地区的对外贸易发展水平。外贸集装箱生成量包括出口集装箱生成量和进口集装箱生成量。其中出口集装箱生成量表示外贸出口地适箱货对集装箱运输的需求，进口集装箱生成量表示外贸进口地适箱货对集装箱运输的需求。
2.2.2模型参数确定
（1）外贸适箱货比例
外贸适箱货比例通过计算在某个经济区域内的适箱货外贸金额与商品外贸总金额的比值而得[43]。区域的经济发展水平以及对外贸易货物结构决定了集装箱货物在运输市场中占据的份额，适合装箱的货物一般包括贵重商品、件杂货等普通货物，不包括大宗的散货。因此，在研究区域集装箱生成量时，与贵重物品、件杂货相关的对外贸易活动是重点关注对象。
（2）适箱货重量系数
适箱货重量系数指一定单位的适箱货金额所能产生的适箱货吨位数[43]，通过货物的重量与其价值量的比值计算而得。其中的含义是适箱货重量越大，价值量越低，其重量系数越大，比如1千克的黄金和1千克的粮食，粮食的重量系数比黄金大，相当于一万美元能换取的粮食重量比一万美元能换取的黄金重量大得多。当一个区域的外贸商品结构不断升级，外贸进出口商品中初级产品减少，工业制成品增多，产品档次及价值提升，适箱货重量系数会随之下降，生成的集装箱数量相对较低一些。
第3章 海上丝绸之路集装箱多式联运网络结构分析及配流模型 ............... 35
3.1 海上丝绸之路集装箱多式联运网络结构分析 .................................. 35
3.1.1港口度值 ..................... 35
3.1.2平均距离 ............................... 38
第4章 海上丝绸之路集装箱多式联运网络配流模型求解算法 ................... 51
4.1遗传算法概述 ..................................... 51
4.2求解算法设计 ..................................... 52
4.3实例求解 ......................................... 56
第5章 总结与展望 ............................ 69
5.1总结 ............................... 69
5.2展望 ................................. 70
第4章 海上丝绸之路集装箱多式联运网络配流模型求解算法
4.1遗传算法概述
遗传算法由美国的 J.Holland 教授和他的学生在上世纪六七十年代提出，是目前为止应用最为广泛的智能优化方法，已应用到工业工程、人工智能、自动控制等各个领域。生物进化过程本质上是一个优化过程，遗传算法通过选择、交叉和变异操作，模拟了自然界生物繁殖和进化的过程，并遵循适者生存的准则，使得子代染色体具有更高的适应度。随着迭代次数的增加，遗传算法能够使得问题的解不断趋近并最终得到全局最优解。遗传算法设计的主要环节包括种群和种群规模、编码方法、适应度函数、遗传算子和选择策略。
（1）种群和种群规模
种群由多条染色体构成，每条染色体对应问题的解，种群中的个体数目称为种群规模。种群规模增大，算法收敛到最优解的概率随之增大；而过大的种群规模则会使运算效率降低。因此设定合理的种群规模有助于问题的求解，通常设定为[100,1000]。
（2）编码方法
遗传算法不能直接求解实际问题，可通过编码的方式将问题的解转化为染色体进行求解。种群中的染色体是由类似基因链的符号构成，如何简洁而有效的表示问题的解的性质是进行染色体编码的关键工作。
（3）适应度函数
遗传算法中的适应度函数作为一种评价函数，可对个体适应环境的能力进行衡量评价。一般地，适应度值与个体适应环境的能力呈正相关，大多数情况下规定适应度值为非负。适应度值大的个体更有可能在繁殖的过程中得以保留，反之，则更有可能在迭代的过程中被淘汰。
第5章 总结与展望
5.1总结
本文面向海上丝绸之路沿线12个国家构成的集装箱多式联运网络配流优化进行研究，在查阅关于海上丝绸之路运输网络和集装箱多式联运网络配流优化研究的基础上，首先对港口腹地集装箱生成量问题进行研究，再针对海上丝绸之路沿线部分国家构成的集装箱多式联运网络结构进行分析并构建配流模型，最后针对海上丝绸之路的集装箱多式联运配流模型设计多层编码的遗传算法求解并对网络进行优化。本文完成的主要工作及成果具体如下：
1）根据海上丝绸之路沿线各国进出口商品结构特征，运用模拟退火改进模糊C均值聚类分析方法对国家进行分析，确定各类国家的集装箱测算模型参数值，计算得到各国进出口集装箱生成量，并将国家的进出口集装箱量通过港口腹地划分到各个腹地城市求得各城市的集装箱供需量。
2）针对海上丝绸之路集装箱多式联运网络结构特性进行分析，包括港口度值，平均距离和集聚系数，分析结果表明部分枢纽港在海上丝绸之路航线网络中起着至关重要的作用，整个网络中各节点间的通达性依赖枢纽港来实现，并且两个港口之间货运最多通过一个港口中转则可相连。依此分析结果得到海上丝绸之路样本12国组成的集装箱多式联运网络结构，并针对此网络结构综合考虑运输方式、运输成本、碳排放费用、容量限制等影响因素，构建基于海上丝绸之路的集装箱多式联运配流模型。
3）针对海上丝绸之路的集装箱多式联运配流模型设计多层编码的遗传算法求解。将第2章集装箱生成量模型计算得到的数据作为供需量代入配流模型中，提出综合运输成本最小化目标下的集装箱流分配方案，验证算法的有效性。并且通过灵敏度分析，研究分析陆路运力调整和海运航线变化对配流结果产生的影响，从而对海上丝绸之路多式联运网络提出优化建议，主要是对通道中各种运输方式运力分配以及运输网络结构优化提出相关建议。
参考文献（略）