為了抓住北方海航線通航所帶來的班輪航線運(yùn)營等商業(yè)開發(fā)活動的機(jī)遇,以及提高班輪公司抵抗由天氣和海況變化的不可預(yù)測性所造成的船期延誤罰金與運(yùn)營成本增加風(fēng)險的能力,應(yīng)合理規(guī)劃班輪航線與船期。本文提出了一個考慮彈性需求和遲到處罰的單船班輪航線與船期規(guī)劃問題。首先提出了以最大化利潤為目標(biāo),考慮延長船期以規(guī)避遲到的罰金風(fēng)險時伴隨的運(yùn)輸需求量減少的確定性模型。在此基礎(chǔ)上針對兩種不確定性受限的情況——有界的不確定性和總量有限的有界不確定性,分別推導(dǎo)出對應(yīng)的魯棒優(yōu)化對等模型。以北方海航線為背景選取沿線關(guān)鍵港口進(jìn)行案例分析,案例分析揭示出如下規(guī)律:確定性模型和有界不確定性模型可分別被視為總量有限的有界不確定模型在不確定性總量被設(shè)為無或最大值時的特例;在天氣和海況不確定情況下,傾向于延長船期以避免罰金;解的保守性可以通過約束不確定性總量進(jìn)行調(diào)節(jié);航線上最后一個港口的不確定性上界影響總不確定性取值,每一港口的不確定性上界影響后續(xù)港口不確定性取值;在設(shè)置不確定性總量上限時,位置越靠前的港口比例應(yīng)該越大,這樣可以提高系統(tǒng)整體的魯棒性。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U692.3
【部分圖文】：

圖 5-1 2017 年 8 月前的北冰洋海冰范圍（來源：國家冰雪數(shù)據(jù)中心）Fig.5-1 Arctic Sea Ice Extent in 2017 by August (Source : National Snow and Ice DataCenter)本文選取北方海航線作為案例分析的背景主要基于以下三個原因。首先，目前這一航線仍未得到充分開發(fā)，因?yàn)樗允状瓮ê降浆F(xiàn)在僅有短短數(shù)年時間，當(dāng)前幾乎沒有發(fā)現(xiàn)有關(guān)北方海航線的船期與航線規(guī)劃問題相關(guān)的研究，因此，有必要解決這一問題，做出嘗試去探索可能的解決方案，以填補(bǔ)這一領(lǐng)域研究的空白。除此之外，北方海航線沿線的天氣與海洋狀況的變化范圍十分劇烈，這一條件恰好與本文模型所產(chǎn)生的背景高度重合，是本模型最好的應(yīng)用場景之一。以海冰為例，海冰在融冰期的不穩(wěn)定性主要體現(xiàn)在海冰量與海冰位置兩個方面。圖 5-1 顯示，北冰洋的海冰程度從四月至七月整體而言呈下降趨勢，這是由于夏季的來臨產(chǎn)生的自然變化，但是與歷史同期記錄相比總體趨勢仍是減少，與 1981 年至 2010年的中位數(shù)相比，約減少了 200 萬平方公里的面積，約占頂峰時期的冰量的八分之一。另外，圖中也可以看出海冰量是不穩(wěn)定的。而且，海冰的位置可能會隨著洋流的運(yùn)動而漂移，這也為班輪運(yùn)輸帶來了更多的不可預(yù)知。考慮到航運(yùn)產(chǎn)業(yè)對時間具有高度敏感性，而且延遲交貨的后果不單單是罰金成本，還會帶來額外的

圖 5-2 三個模型解的共同航線圖Fig.5-2 Common Route Map of the Solutions of the Three Models三個模型所提供的解的線路在圖 5-2 中標(biāo)記出來了，由于去程與返程的路線一致，這里僅在圖上標(biāo)出一次各航行區(qū)間。可以看出，整條航線沒有繞行，因而效率比較高。如上表所示，有界模型提供了最保守的船期，以及最低的利潤。在所有不確定性總量上限設(shè)為 0 時，總量受限的有界模型在航線與船期規(guī)劃方面的決策完全相同于確定性模型的解。這一巧合在某種程度上驗(yàn)證了確定性模型與總量受限的有界不確定性模型之間的關(guān)系。在船期決策方面，解中去程與對應(yīng)的返程之間的對稱性關(guān)系非常有趣。確定性模型提供了一個關(guān)于中點(diǎn)港口 n 對稱的解，而有界不確定性模型則提供了一個非對稱性的解。舉例來說，確定性模型在航行區(qū)間(3,5)上所規(guī)劃的航行時間為 5（17-12）天；而相對的，在其對應(yīng)的返程上，這一時間也是 5（40-35）天。這一規(guī)律對解中其他航行區(qū)間也適用，因此，這個解具有對稱性。對比之下，在有界
【參考文獻(xiàn)】

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1 壽建敏;馮遠(yuǎn);;基于航運(yùn)成本的北極東北航道集裝箱運(yùn)輸潛力研究[J];極地研究;2015年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉益迎;北極航線經(jīng)濟(jì)性及海上突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究[D];大連海事大學(xué);2016年

本文編號：2847098