基于辐射面积的国际陆港选址优化模型

1.国际陆港选址优化目标

国际陆港的选址，既要保证总成本较小，也要使总收入较大，因此是一个双目标决策问题。总成本包括两个方面，一是国际陆港的建设和运营成本；二是货主的综合运输成本。综合运输成本既包括货主将货物从起运地运输到国际陆港的运输成本，也包括货物经国际陆港处理后，从国际陆港运往沿海港口的运输成本。综合运输成本较小，国际陆港才能吸引到足够多的货主。而对于总收入而言，国际陆港的总收入取决于辐射范围内货主的货运总量，因此选址时还要考虑周围是否有较大的货运量。

2.问题描述

中国多数国际陆港是出口转运性国际陆港，因而本书以出口转运性国际陆港为研究对象。假设某地区要建设国际陆港，有i个国际陆港候选点，设每个候选点的辐射范围为Di(每个候选点的辐射范围是不同的)。国际陆港的选址就是从i个候选点中选择总成本较小、总收入较大的那个点。

3.模型假设

(1)国际陆港的影响和辐射区域是有限的，只有处在该辐射区域内的进出口客户才会进入该国际陆港处理。

(2)集装箱公路运输费率一定，陆港、铁路货运站、港口每个集装箱的处理费用一定。

(3)按照国际陆港布局的经济性和环境合理性，国际陆港不能距离城市中心区太近。

(4)选址的目标区域是离散的。

(5)在公路运输中，用两点间的直线距离近似代替两点间的运输距离。

4.符号介绍

fi——建设第i个国际陆港的总成本。

Gi——第i个国际陆港的总收入。

mi——第i个国际陆港辐射范围内的货主总数量。

(sj，tj)——第i个国际陆港辐射范围内的第j个货主的坐标(j=1，2，…，mi)。

(xi，yi)——第i个国际陆港候选点的坐标。

(ap，bp)——与国际陆港i有合作关系的第p个沿海港口的坐标(p=1，2，…，l)。

kj——第j个货主的集装箱货物通过公路运输运到国际陆港的运输费率。

wj——第j个货主的集装箱货物的集装箱量。(www.xing528.com)

kp——集装箱货物从国际陆港i到第p个港口的运输费率。

wp——从国际陆港i到第p个港口的集装箱量。

ci——第i个国际陆港候选点的单位集装箱量的建设费率。

gi——第i个国际陆港候选点的单位集装箱量的管理费率。

Qi——第i个国际陆港候选点辐射范围内的货主集装箱总量。

b——国际陆港i处理单个集装箱获得的收入。

λ1，λ2——权重系数，λ1为成本权重系数，λ2收入权重系数。

5.模型建立

本书以国际陆港总成本较小，总收入较大为目标建立国际陆港选址模型。总成本包括国际陆港的建设、运营成本和货主的综合运输成本。其中，国际陆港的建设、运营成本为(ci+gi)Qi；货主的综合运输成本既包括货主将货物从起运地运输到国际陆港的运输成本也包括货主的货物从国际陆港运往沿海港口的运输成本因此综合运输成本为总收入为国际陆港处理集装箱货物的收入，记为bQi。

因此，国际陆港选址的双目标决策模型为：

由于双目标决策模型计算起来比较复杂，本书把它转化为单目标决策模型为：

6.模型求解过程

(1)在需要建设国际陆港的区域，根据国际陆港的选址原则和实际情况，运用定性和定量相结合的方法，先初步选择i个候选点。

(2)对第i个国际陆港候选点，运用辐射面积计算模型计算其辐射面积，确定其辐射范围，进而确定辐射范围内各货主的坐标和货运量。

(3)计算第i个国际陆港的候选点总成本和总收入。

(4)确定成本权重系数λ1和收入权重系数λ2。一般取λ1=0.5，λ2=0.5。

(5)利用Matlab对模型(7.1)求解，得出国际陆港的最佳候选点。