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传播动力学视角下集装箱海运网络关键港口节点识别

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交通运输系统工程与信息 2021年第4期21卷 256-262页

作者：戈佳威袁克镖殷明王学锋上海海事大学交通运输学院上海201306

将船期延误与重要港口节点的识别问题相结合,通过传播动力学模型,对世界集装箱海运网络的传播特性进行分析,发现港口节点传播能力与度值满足幂为16.84的幂律分布,具有无标度特征,且度值与传播影响力的相关性较强。以SIS(Susceptible-Inf... 详细信息

将船期延误与重要港口节点的识别问题相结合,通过传播动力学模型,对世界集装箱海运网络的传播特性进行分析,发现港口节点传播能力与度值满足幂为16.84的幂律分布,具有无标度特征,且度值与传播影响力的相关性较强。以SIS(Susceptible-Infected-Susceptible)模型为基础,结合网络结构特性,比较不同节点传播影响力评估方法发现,节点间最短路径长度是衡量节点传播能力的一个重要因素。基于引力模型,提出考虑度值、节点核心位置及节点间最短路径长度的综合取值法,验证了改进引力模型在世界集装箱海运网络节点传播能力评估中的适用性,发现综合取值法对模型精确度提高有促进作用。研究得到:世界各港口传播影响力排序,为关键港口的识别提供了不同视角;高传播影响力港口普遍集中在亚洲区域,其次为欧洲地区;高连通性与高传播影响力无正相关性。

关键词：水路运输关键港口识别传播动力学集装箱海运网络引力模型

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世界集装箱海运网络社团结构研究

交通运输系统工程与信息 2019年第6期19卷 231-236页

作者：戈佳威王学锋万征黄天荣上海海事大学物流科学与工程研究院上海201306 上海海事大学交通运输学院上海201306 塔斯马尼亚大学澳洲海事学院澳大利亚TAS 7248 上海城建职业学院土木与交通工程学院上海200438

从复杂网络的角度,探讨世界集装箱海运网络的结构特性,并提出了海运区块划分的新视角.根据最新数据,验证海运网络的小世界和无标度特征.基于模块度理论及分辨率理念,将网络进一步细分形成特征各异的三大海运区域和八大区块.研究结论为:... 详细信息

从复杂网络的角度,探讨世界集装箱海运网络的结构特性,并提出了海运区块划分的新视角.根据最新数据,验证海运网络的小世界和无标度特征.基于模块度理论及分辨率理念,将网络进一步细分形成特征各异的三大海运区域和八大区块.研究结论为:世界集装箱海运网络度分布符合幂为-8.96的幂律分布;海运网络分布受海峡、运河等自然地理空间限制,具有显著的地理特征;各海运区块活跃程度不一,可以用航线密度为基础的加权平均度变化衡量;海运区块同样具有小世界和无标度特性,且不受网络规模影响;区域枢纽港的聚类系数普遍趋近0.2,为识别大型中转枢纽港提供依据.

关键词：水路运输社团结构模块度集装箱海运网络复杂网络

轴辐式集装箱海运网络演化过程的回声模型仿真

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大连海事大学学报 2014年第4期40卷 55-60页

作者：李振福姜书飞徐梦俏史砚磊张小玲大连海事大学交通运输管理学院辽宁大连116026

从复杂适应系统角度研究集装箱海运网络,分析集装箱海运网络的轴辐结构.在此基础上,针对集装箱海运网络的演化过程建立回声模型,并利用Swarm平台进行仿真,结果再现了轴辐式集装箱海运网络的形成过程.对比分析枢纽港和喂给港两种不同类... 详细信息

从复杂适应系统角度研究集装箱海运网络,分析集装箱海运网络的轴辐结构.在此基础上,针对集装箱海运网络的演化过程建立回声模型,并利用Swarm平台进行仿真,结果再现了轴辐式集装箱海运网络的形成过程.对比分析枢纽港和喂给港两种不同类型港口演化过程中产能的变化,并借用复杂网络中度和介数两个指标诠释港口主体各类粘着方式,以及政策因素对网络演化过程的影响.

关键词：轴辐式结构集装箱海运网络演化过程回声模型 Swarm仿真

基于社会网络的全球集装箱海运网络层次体系与派系划分

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世界地理研究 2019年第6期28卷 68-76页

作者：刘婵娟胡志华杨正璇上海海事大学经济管理学院上海201306 上海海事大学物流研究中心上海201306

全球集装箱海运网络层次体系与派系划分对深入了解全球集装箱港口布局和分工及港口投资建设等具有重要的参考价值。基于全球10大集装箱班轮公司的航运数据,以海运国家为节点构建全球集装箱航运网络,运用社会网络分析方法,采用"核心-边缘... 详细信息

全球集装箱海运网络层次体系与派系划分对深入了解全球集装箱港口布局和分工及港口投资建设等具有重要的参考价值。基于全球10大集装箱班轮公司的航运数据,以海运国家为节点构建全球集装箱航运网络,运用社会网络分析方法,采用"核心-边缘"模型,从国家间海运联系广度和国家间海运联系强度两个角度对全球集装箱海运网络进行层次体系划分,并且应用社会网络分析中的C层次派系法对全球集装箱海运联系网络进行派系划分。结果表明:根据联系广度和联系强度划分出的全球集装箱海运网络"核心-边缘"结构并不相同。但是,中国、荷兰、新加坡、德国、巴西、阿联酋和法国这7个国家在两种层次划分方法中都处于核心区,可见这7个国家在全球集装箱海运网络中不仅在连通性上处于核心枢纽位置,在功能性上也处于核心地位。在C层次派系法中,从区域性上看,跨区域派系较少。

关键词：国际物流集装箱海运网络社会网络分析层次体系派系划分

“21世纪海上丝绸之路”集装箱海运网络连通性分析

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上海海事大学学报 2019年第4期40卷 72-77页

作者：于安琪王诺大连海事大学交通运输工程学院

为科学决策我国在"21世纪海上丝绸之路"沿线国家的港口投资和航线开辟,基于海运网络结构特征分析沿线港口分布特点和港口失效后网络效率的变化趋势;通过对班轮运输连通指数的定量计算得到沿线各国的连通程度及其变化幅度;从海洋地理视... 详细信息

为科学决策我国在"21世纪海上丝绸之路"沿线国家的港口投资和航线开辟,基于海运网络结构特征分析沿线港口分布特点和港口失效后网络效率的变化趋势;通过对班轮运输连通指数的定量计算得到沿线各国的连通程度及其变化幅度;从海洋地理视角研究沿线各重要海峡对海运网络连通性的影响。研究显示:位于"21世纪海上丝绸之路"两端及中间的中国、欧洲和新加坡的港口节点度较高,而其他区段的东南亚、非洲港口节点度较低;网络的连通性在面对蓄意攻击时十分脆弱;尽管中国及欧洲各国的连通指数较高,且增长较快,但沿线国家的连通指数普遍较低且增长缓慢;位于"21世纪海上丝绸之路"沿线的干线通道是影响连通性的软肋。

关键词： 21世纪海上丝绸之路集装箱海运网络连通性通道

生态学视角下的集装箱海运网络适应度BA模型

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运筹与管理 2014年第6期23卷 266-273页

作者：赵宇哲彭燕妮匡海波大连海事大学交通运输管理学院辽宁大连116026

集装箱海运网络主要反映的是港口与航线的空间组织,其演化是一种复杂的社会、经济、历史的整合过程。运用生态学的隐喻方法对其演化的动力机制进行剖析,充分考虑到现实集装箱海运网络的规模限制与动态发展的演化特征,提出基于"优胜劣汰... 详细信息

集装箱海运网络主要反映的是港口与航线的空间组织,其演化是一种复杂的社会、经济、历史的整合过程。运用生态学的隐喻方法对其演化的动力机制进行剖析,充分考虑到现实集装箱海运网络的规模限制与动态发展的演化特征,提出基于"优胜劣汰"的五种机制:节点增加、节点删除、择优连接、反择优删除与重新连接;通过设计港口腹地经济、港口吞吐量、港口区位等适应性指标对港口节点适应度进行度量,构建出一个适应度BA模型;对港口节点度分布的理论推导与数值模拟结果表明:(1)该模型的度分布不仅取决于港口节点的度,更依赖于港口节点的适应度。(2)该模型能够得到一个度分布服从幂律指数为γ=1+1/β的无标度网络。(3)若每个港口节点取相同适应度时,该模型呈现出"先到者赢"的特征;若每个港口节点适应度并不完全相同时,该模型呈现出"适者更富"的特征。

关键词：网络演化适应度 BA模型集装箱海运网络优胜劣汰

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世界集装箱海运网络结构特征与抗毁性研究

世界集装箱海运网络结构特征与抗毁性研究

作者：王令仪福州大学

学位级别：硕士

海洋运输是各国经济贸易往来的天然纽带,国际货物运输有80%以上都依靠海洋运输。然而,海运在为世界经贸、文化的交流提供便利的同时,也存在一些安全隐患,例如在海运过程中可能会遭遇台风、海啸、罢工、恐怖袭击等突发事件,会阻碍海洋运... 详细信息

海洋运输是各国经济贸易往来的天然纽带,国际货物运输有80%以上都依靠海洋运输。然而,海运在为世界经贸、文化的交流提供便利的同时,也存在一些安全隐患,例如在海运过程中可能会遭遇台风、海啸、罢工、恐怖袭击等突发事件,会阻碍海洋运输的顺利进行。因此研究世界集装箱海运网络的结构特征,以此为基础,研究网络的抗毁性,增强网络应对各类突发事件所表现出的抵御能力是十分必要的。本文利用复杂网络理论,以全球前10大班轮公司的所有航线为基础,考虑航线数量与运输频次,构建了一个由461个节点、12409条有向边组成的有向加权世界集装箱海运网络。在此基础上,重点研究集装箱海运网络的结构特征（拓扑结构与空间格局）与抗毁性（静态抗毁性与动态抗毁性）。（1）世界集装箱海运网络拓扑结构。利用Gephi软件生成世界集装箱海运网络拓扑结构图,从整体特征、节点特征和组团结构三方面研究了网络拓扑结构。研究结果显示该网络具有小世界和无标度性,新加坡港、阿尔赫西拉斯港和鹿特丹港在网络中的控制能力最强,亚洲与欧洲的港口在网络中的地位较高,其中,中国的上海港、宁波港、深圳港等港口在网络中的作用突出。网络中有明显的组团形式,将网络划分为6大社团:东亚社团、印度洋沿岸社团、欧洲-非洲西海岸社团、地中海沿岸社团、北美洲-南美洲沿岸社团、大洋洲社团。（2）世界集装箱海运网络空间格局。从枢纽港口、航线组织和子系统格局三方面研究网络的空间格局。研究结果显示该网络中的港口体系具有明显的核心-边缘结构,核心港口的数量少,边缘港口的数量居多,呈现出金字塔的结构,新加坡港处于网络中的核心地位。网络中的航区联系主要集中在东西向联系,东亚航区和东南亚航区处于航区中的核心位置,东欧航区、非东航区、南美东航区、澳新航区、非西航区处于网络中的边缘位置。重要航线组织也呈现出明显的区域特征,多聚集在东亚航区和东南亚航区。在世界集装箱海运网络的子系统格局中存在着单中心与多中心多种格局。（3）世界集装箱海运网络静态抗毁性。通过模拟仿真网络分别在随机攻击与蓄意攻击发生的情况下,网络性能的变化结果,发现网络在随机攻击下具有较好的抗毁性,在受到蓄意攻击时相对脆弱。因此根据蓄意攻击下网络性能的变化情况,本文对港口进行分层,第一层次中的55个港口需要重点保护。与以往研究不同,本文还关注海上通道受阻对世界范围内和区域范围内的集装箱海运网络产生的影响,其中巴拿马运河、苏伊士运河、台湾海峡等海上通道失效对网络影响较大,朝鲜海峡、台湾海峡和马六甲海峡失效对中国集装箱海运影响较大。为保证在海上通道受阻的情况下,集装箱依旧可以到达目的港,本文提出替代航线。（4）世界集装箱海运网络动态抗毁性。从攻击方式与负载重分配两方面模拟在级联失效情况下,港口失效与海上通道受阻对网络抗毁性的影响。研究结果发现最大介数攻击对网络影响最大,适当调节网络的容限系数大小可以增强网络的抗毁性。不同海上通道受阻对网络抗毁性影响的差异较大,其中马六甲海峡、苏伊士运河、巴拿马运河等跨区域海上通道受阻对网络的影响巨大。根据研究结论,本文考虑到风险发生前、发生中与发生后的三种情况,从保护重点港口和海上通道、优化网络结构与加强港口的应急措施三方面,提出对策与建议,以灵活应对各类突发事件对世界集装箱海运网络造成的不利影响。

关键词：集装箱海运网络拓扑结构空间格局抗毁性级联失效

基于港口备份机制的21世纪海上丝绸之路集装箱海运网络抗毁性评价研究

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基于港口备份机制的21世纪海上丝绸之路集装箱海运网络抗毁性评价...

作者：肖芳大连海事大学

学位级别：硕士

海上丝绸之路,简称“海丝”。“海丝”覆盖面积大、涉及范围广,对于沿线国家开展港口航运和经济贸易等重要领域的合作交流、提高我国对外开放水平、促进区域经济一体化等有着重要作用。自然灾害、恐怖袭击和公共卫生事件等重大突发事往... 详细信息

海上丝绸之路,简称“海丝”。“海丝”覆盖面积大、涉及范围广,对于沿线国家开展港口航运和经济贸易等重要领域的合作交流、提高我国对外开放水平、促进区域经济一体化等有着重要作用。自然灾害、恐怖袭击和公共卫生事件等重大突发事往往会导致港口突然失效,严重影响“海丝”集装箱海运网络的稳定运行。随着世界经济一体化的进程不断加快,集装箱海上运输已成为推动全球经济发展的重要引擎。在当前世界经济对集装箱海运网络的依赖性不断增加,新冠疫情愈演愈烈、军事冲突频发、恐怖主义盛行、部分地区政治局势持续动荡的背景下,集装箱海运网络的稳定运行面临着巨大的挑战。为了更好地保障“海丝”集装箱海运网络的稳定运行,需要了解“海丝”集装箱海运网络抗毁性的形成机理和实际水平。本文提出了港口备份机制的概念,对“海丝”集装箱海运网络抗毁性的形成机理进行了阐释。同时,本文提出了重要港口的备份港口识别方法和集装箱海运网络抗毁能力评价方法,并对“海丝”集装箱海运网络的抗毁能力进行了量化评价。本文研究发现“海丝”集装箱海运网络中所有枢纽港和次级枢纽港均具有备份港口,从而证明了港口备份机制是广泛存在的。同时,也发现不同港口被备份的水平差异较大。其中,东亚区域的抗毁能力最强,而北欧区域的抗毁能力最弱。本文研究揭示了“海丝”集装箱海运网络抗毁性的理论基础和薄弱环节,为有针对性的持续保障“海丝”集装箱海运网络的稳定运营提供了参考和新的见解。本文基于“海丝”集装箱海运网络的运行机制和多核枢纽港格局,提出了港口备份机制的概念,对“海丝”集装箱海运网络抗毁性的形成机理进行了分析;在此基础上,提出了重要港口的潜在替代港口识别方法和集装箱海运网络抗毁性评价指标及其计算方法,形成了“海丝”集装箱海运网络抗毁性的量化评价方法;最后,对“海丝”集装箱海运网络抗毁性进行了量化评价。充分了解“海丝”集装箱海运网络中各个重要港口的备份港口及其备份能力,不仅可以为集装箱海运公司制定港口失效情景下的集装箱航线应急调整预案提供参考和决策支持,还可以帮助集装箱海运公司选择受到足够备份的枢纽港和次级枢纽港作为其中转运输节点,以提高其集装箱海运网络抵抗重大风险的能力。

关键词：抗毁性分析 “海丝”海运网络集装箱海运网络港口备份机制

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基于鲁棒优化的集装箱海运网络模型研究

基于鲁棒优化的集装箱海运网络模型研究

作者：程书恒大连理工大学

学位级别：硕士

集装箱枢纽辐射式海运网络的优势在于能够降低单箱运输成本,产生巨大规模经济效益,这种网络构型客观上决定集装箱船舶大型化,集装箱港口深水化、现代化的发展。为了追求最大的经济效益,实现集装箱运输总成本最小的目的,合理选择枢纽港... 详细信息

集装箱枢纽辐射式海运网络的优势在于能够降低单箱运输成本,产生巨大规模经济效益,这种网络构型客观上决定集装箱船舶大型化,集装箱港口深水化、现代化的发展。为了追求最大的经济效益,实现集装箱运输总成本最小的目的,合理选择枢纽港口、优化集装箱运输路径、构建稳定的集装箱海运网络就成为班轮公司长期战略决策问题。尤其是受世界金融危机的影响,世界贸易出现萎缩,航运业首当其冲地受到强烈冲击,大量空箱囤积码头,集装箱运力部分闲置,班轮公司面临艰巨考验。因此,科学合理地构建集装箱海运网络,最大程度地降低风险是当前十分紧迫的问题。集装箱海运网络优化问题是复杂的NP-C问题,以往的研究大多是在确定性的基础上进行的。然而,集装箱运输市场总是受各种不确定性因素的影响,如需求和成本的不确定性、世界政治经济和贸易环境的变化、自然灾害、新港口的建设等等,这些因素往往会给班轮公司组织生产带来重大的影响。为了降低这些不确定性因素所带来的风险,就要用合理的优化方法进行集装箱海运网络的构建,增加系统的鲁棒性。鲁棒优化作为研究不确定优化问题的一种新方法,近年来广泛应用于生产调度、物流规划、智能交通系统等问题的研究,受到国内外学者的青睐。利用鲁棒优化方法进行集装箱海运网络的研究,是本论文的一个尝试。本文在总结鲁棒优化方法最新研究进展的基础上,从运输成本规模经济和范围经济的层面上分析枢纽辐射式海运网络形成的经济机理。针对不确定情形下枢纽港选择,以集装箱运输总成本最小为目标,建立海运网络的相对鲁棒优化模型。最后通过选取三大国际集装箱干线上十五个外贸出口型港口构成集装箱海运网络,应用改进的MMAS算法进行求解,得到航线、船舶服务频率和船型配置以及枢纽港鲁棒解集合;同时对集装箱海运网络的鲁棒性进行了分析。本论文结论显示,鲁棒优化方法在集装箱海运网络优化问题上能得到很好的应用,优化出的鲁棒解具有较好的鲁棒性,能为班轮公司合理选择枢纽港,进一步布置集装箱运输航线及船型配置提供参考依据。

关键词：鲁棒优化鲁棒性枢纽港 MMAS算法集装箱海运网络