一种基于引力模型的国际多式联运可达性测量方法

技术领域

本发明涉及地理信息技术和交通规划领域，尤其涉及一种基于引力模型的国际多式联运可达性测量方法。

背景技术

可达性作为衡量交通系统中到达某一地点难易程度的重要指标，逐渐发展成为一个重要的基础概念。而现有的可达性的测量方法有以下不足之处：(1)少有研究国际间的多式联运这个方向；(2)在可达性测量时，只考虑交通因素，而忽视货物运输时运输吸引力；(3)在运输路径选择时，过去的研究只考虑最短路径与实际不符；(4)在可达性测量时只考虑货物运输的距离成本，而忽视货物所占据的时间成本；(5)未有研究考虑货物种类不同所带来的可达性的影响。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足之处，本发明提出一种基于引力模型的国际多式联运可达性测量方法，以期能根据实际情况准确测量交通规划中的多式联运可达性，并提高测量精度。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种基于引力模型的国际多式联运可达性测量方法的特点在于，是应用于货物从国内城市运输到海外地区的多式联运运输网络中，并包括以下步骤：

步骤1：利用式(1)构建引力模型，用于计算一个城市的国际多式联运可达性：

式(1)中，i是国内城市；j为海外地区；k为货物类型；AC

步骤2：利用式(2)构建路径选择模型，用于计算每条路径的效用和被选择的概率：

式(2)中，s是一条路径，S

步骤3：利用式(3)构建广义运输阻抗模型，用于计算一个城市的国际多式联运的广义运输阻抗：

式(3)中，

式(4)中，m是一个门户港口，M

式(5)-式(7)中，

式(8)中，C

式(9)中，L

式(10)中，

步骤4：选取区域生产总值、人力资源禀赋和港口吞吐量作为三个指标来衡量运输吸引力，并利用式(11)得到海外地区j对第k种类型的货物的运输吸引力F

InF

式(11)中，G

步骤5：利用Mapinfo软件对国内城市i的国际多式联运可达性AC

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明构建引力模型中，既考虑国际多式联运网络将国内货物运输到海外地区的便利程度又考虑国内货物在海外地区的运输吸引力，避免了只考虑多式联运网络的便利程度而不考虑运输吸引力，导致测量得到的可达性结果有偏差，在应用到实际问题时导致货物堆积或货物短缺的情况发生；

2、本发明构建路径选择模型中，采取离散路径选择，考虑系统最优方案，避免了只选用最短路径而陷入局部用户最优，在应用到实际问题时采取系统最优，可以有效避免港口拥堵等问题；

3、本发明构建广义运输阻抗模型中，考虑时间和距离因素的同时又考虑货物种类和边际效应，另外考虑到门户港口的等待时间和港口拥挤程度，使得广义运输阻抗计算考虑的因素全面，结果更加精确，在应用到实际问题中可以帮助托运者选择最优运输方案；

4、本发明构建运输吸引力模型中，考虑区域生产总值、人力资源禀赋和港口吞吐量等多个因素，使得可达性路径规划结果更加精确。

附图说明

图1是本发明流程示意图；

图2是本发明国内城市到海外地区的国际多式联运路径示意图；

图3是本发明案例分析示意图。

具体实施方式

本实施例中，一种基于引力模型的国际多式联运可达性测量方法，是应用于货物从国内城市运输到海外地区的多式联运运输网络中，并包括以下步骤，如图1所示：

步骤1：构建引力模型。如图2所示，国内货物从国内城市到国外地区的国际多式联运通常包括以下三个主要过程：(1)通过公路、铁路或内河水路将货物从国内城市运输到门户港口； (2)在门户港口将货物装载到海船上；(3)门户港口到海外地区的国际海运。因此，国际多式联运网络的连通性直接决定国内货物运输到海外地区的便利程度；同时，海外地区的运输吸引力影响货物从国内城市运输到海外地区。如果海外地区的运输吸引力较低，国内城市的托运人就不会选择将货物运往海外地区。因此，将一个城市的国际多式联运可达性定义为通过国际多式联运网络将国内货物运输到海外地区的便利程度和国内货物在海外地区的运输吸引力的结合，利用式(1)得到一个城市的国际多式联运可达性：

式(1)中，i是国内城市，j为海外地区，k为货物类型，AC

步骤2：构建路径选择模型。如图2所示，国内货物从国内城市到国外地区的国际多式联运通常存在多条路径，例如：路径1:国内城市i→门户港口m

式(2)中，s是路径，S

步骤3：构建广义运输阻抗模型。根据步骤1路径的三个过程，利用式(3)得到一个城市的国际多式联运的广义运输阻抗：

式(3)中，

式(4)中，m是门户港口，M

利用式(5)到式(7)得到公路、铁路和内河水路的阻抗：

式(5)到式(7)中，

利用式(8)得到货物类型为k的货物的时间价格：

式(8)中，C

托运人通过国内内陆运输方式将出口货物运输至门户港口时，应将货物装上海船。在门户港口，一般成本与等待时间和港口装卸搬运价格有关。在等待时间方面，国际航线频率和港口拥挤程度是两个最重要的影响因素。利用式(9)得到货物类型为k的货物从国内城市i到海外地区j的港口转运阻抗：

式(9)中，L

与内河运输一样，国际航线的班次和价格决定了国际海运的运输阻抗，利用式(10)得到货物类型为k的货物从国内城市i到海外地区j的海运阻抗：

式(10)中，

步骤4：构建运输吸引力模型。海外地区的吸引力越大，意味着出口货物向海外地区运输的可能性越大。许多因素可能会影响运输吸引力，如经济指标、人口和进口贸易量等。本文选取区域生产总值、人力资源禀赋和港口吞吐量三个主要指标来衡量贸易吸引力。

利用式(11)得到运输吸引力：

InF

式(11)中，G

步骤5：根据上述模型计算得出的结果借助Mapinfo软件直观展现国际贸易多式联运可达性的空间分布特征。本发明选取长三角41个城市作为国内城市，选取日韩地区、东南亚地区、中东地区、北美地区，南美地区，大洋洲地区，欧洲地区和非洲地区作为海外地区，上海港、宁波港和连云港作为门户港口进行国际多式联运可达性的测量，并使用Mapinfo软件进行直观展示，其结果如图3所示。

综合上述，本发明方法基于国际多式联运网络的便利程度和海外地区的吸引力，弥补了已有国际多式联运可达性研究的缺失，并综合考虑了运输时间、费用、货物时间价值及港口拥堵等因素对运输阻抗影响，提出了全面可测度的广义运输阻抗模型，最后使用Mapinfo地理信息软件直观展示地区国际多式联运可达性空间分布特征，克服了现有技术中测量精度不高，与实际不符的缺点，并能在交通规划和选址问题体现其作用和价值。