海上丝绸之路集装箱运输网络弹性研究

作     者：杨艺 

作者单位：大连海事大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁晶

授予年度：2023年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 

主      题：海上丝绸之路 集装箱海运网络 复杂网络 节点重要性 网络弹性 

摘      要：共建“21世纪海上丝绸之路理念是“一带一路倡议的重要组成部分。海上丝绸之路的开辟与拓展让沿线国家与我国互惠互利共赢,进而推动全球化发展。随着海上丝绸之路经济带的延伸,海上交通运输系统的研究范围逐渐扩大。由于世界政治经济格局处于剧烈的震荡和重组中、自然灾害、疫情和运河堵塞等突发事件频发,对海上交通运输系统的安全性和经济性造成了很多负面影响。为帮助航运公司更好组织货物运输,推进海上丝绸之路沿线国家的贸易顺畅;为辅助国家政府进行科学决策,提高运输稳定性、降低运输过程中的成本损失。针对海上丝绸之路集装箱班轮运输,构建了21世纪海上丝绸之路集装箱海运网络,从海运网络弹性的角度展开了深入研究。本文的主要研究内容包括:(1)对海上丝绸之路集装箱海运网络的结构特征进行了分析。收集航运公司2021年的班轮运输航线信息,筛选出属于海上丝绸之路研究范围内的集装箱港口目标航线的班轮数据。基于“图论构建了有向航次加权的海上丝绸之路集装箱海运网络,依据复杂网络相关理论对海运网络的拓扑特征和中心性特征进行了分析,揭示了海运网络的结构特征。结果表明集装箱海运网络是一个平均路径长度较小的,聚类系数较大的小世界网络。同时加权度分布符合幂律分布,符合无标度网络的特征。(2)评估海上丝绸之路沿线的集装箱港口的重要度,找出关键港口。从港口自身通航能力、中转能力和抗干扰能力出发,提出一种结合熵权法和TOPSIS法的基于港口自身多属性的综合评估模型;考虑网络中所有港口对目标港口重要度贡献的影响,提出一种基于信息传递的港口全局属性评估模型。分别对400个集装箱港口进行重要性评价,并验证两种评价方法的合理性和相关性。结果表明:新加坡港、鹿特丹港、巴生港、中国的香港港、宁波港和上海港在集装箱海运网络中具有极高的重要性。基于节点全局属性评估法识别出的重要港口对集装箱海运网络的影响力更大,港口失效时,对海运网络的破坏性更强。(3)结合级联失效及恢复过程对集装箱海运网络的弹性进行了研究。首先建立有向加权集装箱海运网络级联失效模型,通过观察不同攻击策略下海运网络节点存活率的变化趋势来研究如何减少级联失效过程中网络性能的损失,从而提高网络弹性。其次根据重要度排序结果提出加权概率修复策略。最后以缩短海运网络的修复时间和降低运营损失成本为目标、构建了弹性-成本模型。通过观察失效和恢复两阶段的网络全局效率变化情况来研究如何提高网络弹性。结果表明,级联失效时优先保护航次频率较大的港口,恢复时采用基于全局属性的重要度排序的加权概率修复策略可以提高海运网络弹性。