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不定期支线集装箱船舶实时调度：优化模型与策略研究

一、引言

1.1研究背景

在经济全球化进程不断加速的当下，全球贸易呈现出蓬勃发展的态势。据集装箱贸易统计（CTS）数据显示，2024年全球集装箱运输市场表现强劲，运输量同比增长达到了6.2%，总量高达183158193TEU。集装箱运输凭借其高效、便捷、安全等显著优势，已然成为国际贸易中货物运输的核心方式，在全球物流体系里占据着举足轻重的地位。

在集装箱运输体系中，不定期支线集装箱船舶运营是不可或缺的关键环节。支线运输作为连接枢纽港与众多中小港口的桥梁，承担着收集和疏散集装箱的重要任务，对提升整个集装箱运输系统的效率起着至关重要的作用。然而，相较于干线运输，不定期支线集装箱船舶运营面临着更为复杂多变的情况。其运输需求往往具有随机性和不确定性，不同时间段、不同区域的货物运输需求波动较大，且货物种类繁杂，运输要求各不相同；挂靠港口众多且分散，各港口的作业效率、装卸设备条件、收费标准以及潮汐、气象等自然条件都存在差异，这些因素都增加了船舶调度的难度；同时，不定期支线船舶还需灵活应对突发状况，如恶劣天气导致的航行延误、港口拥堵造成的靠泊延迟、货物运输计划的临时变更等。

有效的实时调度优化能够显著降低运营成本。通过合理规划船舶的航行路线，可以避免不必要的绕航，减少燃油消耗和航行时间，从而降低燃油成本和船舶的磨损成本。根据相关研究和实际运营数据，优化航线可使燃油消耗降低10%-20%。合理安排船舶挂靠港口顺序和停靠时间，能够减少船舶在港等待时间，提高港口作业效率，降低港口使费和船舶的固定成本分摊。准确匹配船舶运力与运输需求，避免船舶空载或运力过剩，能够提高船舶的装载率，充分发挥船舶的运输效能，降低单位运输成本。

实时调度优化还能大幅提高服务质量。确保货物按时、准确地抵达目的地，能够增强客户满意度，提升航运企业的市场竞争力。快速响应客户需求的变化，及时调整运输计划，能够更好地满足客户的个性化需求，为客户提供更优质的物流服务。在当今竞争激烈的航运市场中，服务质量的提升有助于企业树立良好的品牌形象，吸引更多的客户，从而扩大市场份额。

面对全球贸易持续增长带来的运输需求增加，以及航运市场竞争日益激烈的双重挑战，如何对不定期支线集装箱船舶进行实时调度优化，以降低运营成本、提高服务质量和增强企业竞争力，已成为航运业亟待解决的关键问题。这不仅关系到航运企业的生存与发展，也对全球贸易的顺利开展和物流效率的提升具有深远影响。

1.2研究目的与意义

本研究旨在深入剖析不定期支线集装箱船舶运营过程中的复杂特性，综合考虑运输需求的随机性、挂靠港口的多样性以及各类突发状况等因素，运用先进的优化算法和技术，构建精准且高效的实时调度优化模型。通过该模型，实现对船舶航线、挂靠港口顺序、停靠时间以及船舶运力分配等关键要素的科学决策，从而达到降低运营成本、提高服务质量和增强企业竞争力的多重目标。具体而言，在降低运营成本方面，通过优化航线规划，减少燃油消耗和航行时间，合理安排挂靠港口顺序和停靠时间，降低港口使费和固定成本分摊，提高船舶装载率，降低单位运输成本；在提高服务质量方面，确保货物按时、准确抵达目的地，增强客户满意度，快速响应客户需求变化，提供更优质的物流服务；在增强企业竞争力方面，通过降低成本和提高服务质量，提升企业在航运市场中的竞争优势，吸引更多客户，扩大市场份额。

本研究的成果对于航运企业制定科学合理的船舶调度决策具有重要的参考价值。能够帮助企业在复杂多变的市场环境中，充分利用有限的资源，实现经济效益的最大化。精准的实时调度优化可以使企业更灵活地应对市场变化，及时调整运输策略，提高企业的应变能力和市场适应能力。

从行业发展的角度来看，本研究有助于推动集装箱运输行业整体效率的提升。通过优化不定期支线集装箱船舶的调度，能够提高支线运输与干线运输的衔接效率，增强整个集装箱运输系统的协同性和流畅性，促进全球物流体系的高效运作。随着全球贸易的持续发展，对集装箱运输的需求不断增加，本研究的成果对于满足日益增长的运输需求、保障国际贸易的顺利进行具有重要的现实意义。本研究还能为相关领域的学术研究提供新的思路和方法，丰富和完善集装箱运输调度优化的理论体系，为后续研究奠定坚实的基础。

1.3国内外研究现状

集装箱船舶调度问题一直是航运领域的研究热点，国内外学者从不同角度、运用多种方法展开了深入研究。

在国外，许多学者致力于干线集装箱船舶调度优化的研究。Karaoglan等运用混合整数规划方法，对集装箱船舶在固定航线上的挂靠港口顺序和靠泊时间进行优化，以实现运营成本最小化。他们考虑了船舶的航行时间、装卸时间以及港口的作业效率等因素，通过建立精确的数学模型，为干线船舶的调度提供了科学的决策依据。然而，这种方法对于运