西南地区面向东南亚国际贸易的物流通道选择

付文静，郎茂祥

(北京交通大学 交通运输学院，北京 100044)

我国制造企业不断加速融入全球供应链体系的构建中，对跨国运输中物流通道的畅联稳定需求日益增加。2020年东盟地区历史性地成为我国第一大贸易伙伴，其中越南成为我国在东盟的第一大贸易伙伴，我国与越南的跨国运输通道畅通保障需求日益显现。通过推进西部陆海新通道建设，有助于为西南地区内陆城市与东南亚国际贸易提供更多的物流通道选择方案。国际物流通道选择影响因素大多与货物的运输时效、完好程度和关税政策等因素相关，且不同货物的要求不同，如高附加值货物对运输时效、费用、通关顺畅、时间窗限制等要求较敏感[1]。

目前对通道选择的相关研究，研究对象以大件货物、特种货物为主，研究方法以层次分析法、协调分析法、模糊评价法、博弈模型等评价类方法与0-1整数规划为主，影响因素多考虑运输角度，缺少国际贸易中通关因素、制造企业对运输时间要求限制以及货运企业服务水平等因素的相关分析。

乔国会等[2]针对大件货物，考虑运输费用、行驶时间和作业时间、货物安全性等因素，构建大件货物运输线路模型及指标评价体系，采用模糊评价法得到最优线路方案。李维东等[3]分析货物运输的影响因素，建立选择指标评价体系，基于主成分分析法改进层次分析法构建评价模型，为运输方案决策提供依据。冯锐[4]以汽车配件作为分析对象，基于主成分分析法引入货物匹配度并量化通道的服务能力，构建国际物流服务通道评价与选择的SE-DEA(super efficiency-data envelopment analysis)模型，分析不同决策偏好下的最佳通道选择。张欣[5]将货物按照集装箱的单位，并在运输网络中考虑集装箱的运输组织和决策，求得优化方案。李浩[6]根据货物的物流特性，构建了0-1混合整数规划模型，实现运输路径与运输方式的选择。Bian等[7]考虑国际物流通道的行程时间和建设成本，提出物流走廊选择模型，并开发Dijkstra和第i条最短路径算法的组合算法进行求解。高永宏[8]定义铁路运输通道及其组成要素，并从时间、距离与铁路线定位分析西北至西南地区三条铁路运输通道，为铁路运输通道范畴提供参考。万良[9]在分析公、铁、水、航等多种运输方式的优缺点后提出国际贸易中联运方式选择的主要影响因素。贾嘉等[10]从国际贸易角度分析青岛至中东欧的海运、铁路运输和航空运输等通道的优势。张世铭等[11]运用结构方程模型分析影响中欧贸易运输通道选择的因素作用，为本文选择国际贸易的主要影响因素提供了参考。唐易玲[12]指出通道是指连接货源地与目的地、承担大量运输任务、具有一条以上的交通运输线路、由不同运输方式的运输线路相互补充提供运输服务，且构成因素还应包含枢纽及相应的配套设施，为本文国际物流通道的定义提供了界定范围，对通道服务水平的影响因素提供了思路。

本文以高附加值货物的集装箱运输为研究对象，充分考虑货运时间、货运费用、通关影响以及货运服务水平等影响因素，在软时间窗限制的情况下建立通道选择模型，量化处理通道的货运服务水平，以现有及在建的运输路径构建运输网络，求解满足货运费用和时间最小化的物流通道选择方案，以期为西南地区国际物流通道选择提供参考。

1 问题描述及模型建立

1.1 问题描述

一是时间窗要求方面。伴随西部陆海新通道开通，西南地区对东南亚国际贸易的物流通道方案选择逐步增加，铁路的班列开行带有软时间窗要求，即早到与晚到可以通过支付一定存储费用等待下一班次开行；考虑制造企业对高附加值原材料多带有总时间窗的规定，其早到与晚到均会影响制造企业的生产计划准时进行，货物未在总时间窗内抵达企业，尽管可以通过交付赔偿费用解决，但会影响制造企业对此次运输方案的满意度。二是通关顺畅的影响，在跨国物流通道选择中，通关时间与是否顺畅对整体方案具有一定影响。

本文从货运企业的角度，考虑货运时间、货运费用、通关时间以及货运服务水平等影响因素，构建时间和费用最小化的多目标混合整数规划模型，求解并给出整体最优方案。

1.2 问题分析

从货运企业角度将国际通道划分为前端集货阶段、中间通关(国际通道运输)阶段、末端运输阶段[13]，分析各阶段中的货运时间与成本，并将货运服务水平量化为费用，国际运输的班列发运与货物交付的总时间窗设定为软时间窗约束，为确保货物在全程运输的正常流动，首先提出如下假设：

(1)服务的同一批货物从起点至目的地的过程中是不可分割状态，即货物不会采用一部分在一趟班列或班船运输，另一部分在后一趟班列或班船运输；

(2)整批货物只发生一次通关，且多式联运只发生在班列(船)发运城市；

(3)每个节点处最多只存在一个货运办理站，此次货运业务采用国际标准集装箱，联运转变运输方式无需换箱操作；

(4)工厂提货及交付所产生的装卸费用固定，在不同方案中不再重复计算；

(5)对于通道选择，供应商集货时间为固定时间，故不再重复增加到计算中。

本文所用参数符号定义如表1所示。

表1 模型的变量与参数定义Table 1 Variables and parameters of the model

1.3 模型建立

结合问题描述构建目标函数，用Z1表示货运全程的总时间，用Z2表示货运全程的总费用，货运服务水平CY的大小主要与货运全程的总时间有关，量化结果表现为货运费用，是否通过节点路线的0-1变量xij和是否在i点通关的yi为决策变量，构建多目标模型：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

xijq≤Qij,∀i,j∈N

(6)

wi+tijxij+Di+yigi=wj,∀i,j∈N

(7)

(8)

(9)

xij,yi∈{0,1}

(10)

其中，式(1)以最小化货物的运输时间、通关储存时间构建目标函数；式(2)以货物的运输费用、存储费用和通关费用以及赔偿费用最小化构建目标函数；式(3)表示进入城市节点j的货物也会从节点j流出，保证线路的连续性；式(4)表示一次行程中从城市节点之间只能选择一条路径；式(5)表示从出发地至目的地只需通关一次；式(6)表示所选择的每条可行路径上货运量不能超过该条路径的最大货运通行能力，在物理网络中运输路径的可行性主要受时间、成本约束，但实际服务网络的服务水平还与路径的货物通行能力相关，运输路径是否可行还需考虑路径对货物的运输能力约束；式(7)表示抵达节点的时间等于货物抵达上一节点的时间加上货物的运输时间以及通关时间，其中通关时间针对i点为通关节点而言；式(8)表示货运水平主要受货物最终抵达目的地时间的影响，以货物提前送达或延迟送达时产生的惩罚费用来反映货运企业对此次运输服务的满意程度，当货物早于制造企业的时间窗抵达时，即wDvD时，货运企业需要向制造企业支付惩罚费用为rp(wD-vD)；式(9)表示行程中的班列开行等待时间与货物抵达时间有关，当货物抵达发运城市的时间晚于当日班列的时间，则需要等待第二日班列的出发时间，早于班列开行时间需要等待至班列开行；式(10)表示决策变量的取值范围为0或1。

2 案例分析

2.1 重庆天然橡胶进口路线分析

天然橡胶广泛应用在汽车轮胎、密封件材料等产品制造中，2019年我国天然橡胶主要进口国家为泰国、印度尼西亚、越南。以越南为例，天然橡胶种植分布在东南部和中部高原地区，同奈省是南部天然橡胶种植基地之一。重庆市发展形成橡胶加工企业集群，是我国“一带一路”的核心城市，涪柳铁路作为其南向出海通道正加速建设。天然橡胶在运输过程中应保持干燥，避免与油类和易燃品、氧化物等接触，不能与煤、铜和铁屑等颗粒易被黏附的货物混装，载重位置上下一般不放其他货物[14]。

因此，本文以越南同奈为起点，重庆为终点，选择集装箱运输天然橡胶为分析对象。综合考虑运输方式和运输线路，选择胡志明港、海防港及河内作为国际运输的发运城市，将厦门、上海、广州及南宁作为通关城市[15]，整体方案根据是否通关划分为国外和国内两个阶段，如图1所示。

图1 货物国际贸易运输阶段图Fig.1 Stages of the transportation of goods in international trade

国外段货物的主要活动是前端集货和中间通关。前端集货阶段，货物从同奈省出发，根据越南铁路干线从北至南连接胡志明市与河内、海防和公路网建设现状，抵达河内和海防的运输方式为两种：一是全程公路运输；二是先公路运输至胡志明市后转铁路运输。中间通关阶段(国际通道运输阶段)是指货物运输从发运城市抵达通关城市接受进口查验等操作流程，除河内至南宁是搭载中越班列至南宁国际铁路港，其余均为港口间的国际班船。国内段货物的主要活动是从通关城市采用铁路运输至重庆，其中重庆为扩大南向出海通道，加快建设涪柳铁路至柳州，本文将其作为未来路径与现有运输路径一起进行比较分析。

综上所述，绘制从同奈至重庆的实际线路走向示意图如图2所示。其中，国内铁路网以城市间干线铁路里程和走向为主，当没有干线铁路连接时选择城市间多条铁路线路中较短的路径。

图2 重庆天然橡胶进口路线示意图Fig.2 Schematic of the import route for natural rubber in Chongqing

2.2 重庆天然橡胶进口路径数据分析

案例假设制造企业设定的交付周期为7～9 d，天然橡胶供应商周一上午12:00完成备货开始从同奈出发，本批天然橡胶报价18 366元/t，进口货量为20 t，全程运载单元为一个符合国际标准的40英尺集装箱。对制造企业而言，货物早于总时间窗抵达需要仓库存储时，货运企业需要向制造企业支付的存储费用=货值×存储时间×存储费率rh(rh=3.04×10-4元/h)，晚于订单总时间窗抵达时，货运企业需要向制造企业支付的惩罚费用=货值×惩罚费率rp(rp=1.5×10-3元/h)[13]。

前端集货阶段，公路运输里程与时间选择百度地图中较快速的方案数据，对运输时间超出一天的情况增加司机的作息时间；铁路运输里程以铁路线里程为主，运输时间为铁路时刻表查询结果与货运站作业时间之和。集装箱的计价规则为使用费用与运输费用之和，其中，铁路集装箱基价为440元/箱，运输费用为3.185元/(箱·km)，公路集装箱基价为100元/箱，运输费用为9.864元/(箱·km)(运距高于600 km)。

中间通关阶段(国际通道运输阶段)，国际海运的运输时间与运输费用以相关网站的报价较低值为主，考虑到班船多为提前订舱且国际货物在港口的免费堆存期，本文假设不再考虑货物在班船发运地的等待费用与时间，中越班列运输时间包括在凭祥的换车时间[16]，开行班次固定为每天一班，开行时刻为10:00-16:00。进口城市南宁、广州、厦门、上海的进口通关时间依次为6 h、13 h、35 h及51 h。报关费用而言，天然橡胶受资源保护政策，其进口税费包括20%的进口关税与13%的增值税两种，报关费用约12万元。

因此，国外段的运输时间、运输距离与运输费用如表2所示。

表2 不同运输方式的基础数据Table 2 Basic information of different modes of transport

国内末端运输阶段，根据图2国内铁路网节点间铁路运营情况，查询节点间相关运输里程如表3所示，其中，规划建设的涪柳铁路运输里程采用规划数据。运输费用与时间在求解最短路之后按照铁路集装箱计价规则和铁路时刻表计算。

表3 国内铁路里程表Table 3 Distances traveled by domestic railways

2.3 重庆天然橡胶路径求解与结果分析

2.3.1 路径求解

对运输方案的求解根据货物国际贸易运输阶段分为两步。

第一步计算国内末端运输阶段，运输时长和费用与铁路里程呈线性关系，且通关城市至目的地的最短线路不受国外段影响，因此，基于Matlab采用改进的Dijkstra算法，以节点城市作为网络图节点，实际线路为连通路径，铁路里程为权重绘制有向图G，如图3所示，求解重庆至四个通关城市的最短路径。其中，由于涪柳铁路尚未建成通车，删除对应路径并进行二次求解。

图3 国内末端运输阶段铁路网络图Fig.3 Railway network map of the domestic transportend stage

根据求解最短路径，按照铁路集装箱计价规则计算运输费用，查询铁路时刻表计算运输时间，整理两次求解结果如表4所示。

表4 最短路线方案的计算结果Table 4 Calculation results of the shortest route scheme

第二步，选择动态规划算法(dynamic programming，DP)分别以运输时间、运输费用最小化为目标计算不同路径的时间和费用，其中，时间最小化计算时，增加记录抵达河内的时刻来判断是否产生班列开行的等待时间条件。费用最小化计算时，增加判断班列开行是否等待条件，并根据等待时间计算存储费用，增加货物运输总时间抵达目的地是否在时间窗内的判断条件，并根据早到或晚到的时间计算对应费率的惩罚费用。限于篇幅，本文将方案计算结果作为论文支撑材料上传至OSID开放科学数据与内容。

2.3.2 求解结果分析

根据求解结果，以运输时间和费用最小化为目标的多目标非劣解如表5所示，其中由于涪柳铁路尚未通车运营，运输时间最小化包含两种方案，对比方案1、2和3，国际通道中铁路运输的时间优势远高于海运。对于高附加值货物，海运的运输价格优势并不突出，方案3相较于方案1和2的运输费用分别降低5 373元和6 290元，占总费用的4.2%和4.9%，但运输时间分别延长104 h和86 h，占总时间的52%和43%，因此，海运的价格优势需要付出较高的时间成本。下面从运输时间和运输费用两方面进行结果分析。

表5 物流通道方案的最优结果Table 5 Optimal results of logistic channel scheme calculation

一是运输时间方面，分析方案1与2，同样条件下铁路线停靠站点越少其运输时间的优势越大，未来涪柳铁路建成通车后，货运时间与费用相较于现状有望再降低。二是运输费用方面，最优结果方案3的总费用为127 494元，其中通关费用达到120 000元，对高附加值货物，其运输费用的优势对总体费用影响较小。

不同于物理网络，实际服务网络中物流通道的服务水平需要考虑货物通行的能力约束。案例中南宁海关2020年进口通关整体时间全国第一，中越班列以南宁国际铁路港作为起点，其进出口作业能力与通关时间对中越班列的畅行和国内末端转运的影响较高，当其通关能力紧张时，对国际运输方案有较大影响。因此，本文假设南宁通关能力为现在的50%和25%时，以运输时间最小化为目标求解出最优方案如表6所示，中越班列仍在国际运输上有较高的优势。

表6 通关能力限制时时间最优方案Table 6 Shortest time scheme calculated when the clearance capacity is limited

3 结论

结合计算结果分析西南地区面向东南亚的国际物流通道建设，可以得到以下结论：

(1)国际贸易通道选择中，从主产地集货至班列(船)开行城市的集货时间对货运总时间影响较小，国际干线运输对国际贸易整体方案影响较大，我国重要沿边城市应加强国际物流通道基础建设，以提高国际贸易的整体时效性。参考OSID中附件材料，分析案例中相同运输方案可知，同奈至胡志明港的集货时间远小于同奈至海防港，但二者总时间相差较少，如方案7对比方案10和13，集货阶段方案7运输时间分别提早27.5 h和31.3 h，但总时间仅分别提早3.5 h和7.3 h。

(2)尽管中越班列需要在广西凭祥换轨对标两国铁路标准，但国际铁路运输仍有较大优势，参考OSID中附件材料可知，案例里中越班列运输时间远远优于海运及铁海联运。因此，广西、云南等沿边地区应加快对越南、老挝的国际物流通道建设，缩短铁路中转换乘与转关时间，减少因换轨出现的货损货差，保证货物完好性，提高客户满意度。

(3)西南地区内陆城市应逐步构建与重要沿边地区间的物流通道网络体系，推进出口通道建设。案例中涪柳铁路的货运时间要优于现有节点较多的柳州至重庆线路，因此对重要节点城市的直达铁路网应加快建设。