周 勇，王文渊，宋向群，杨 斌

(1.大连理工大学 建设工程学部，辽宁 大连 116023；2.中交水运规划设计院有限公司，北京 100007)

集装箱港区口岸查验设施最优规模仿真研究*

周 勇1，王文渊1，宋向群1，杨 斌2

(1.大连理工大学 建设工程学部，辽宁 大连 116023；2.中交水运规划设计院有限公司，北京 100007)

口岸查验系统是外贸集装箱港区不可或缺的重要组成部分。在查验系统建设中，查验设施规模主要依据口岸建设单位的经验确定。随着集装箱外贸吞吐量的不断增加，且各口岸查验流程及参数存在的差异性，根据经验估算查验设施的配置规模无法保证科学性和适用性。运用系统仿真技术，仿真模拟集装箱港区查验流程，以确定适应港区规模的口岸查验设施的最优配置规模。研究成果能够为外贸集装箱港区的规划与设计提供决策参考，指导口岸的开发与建设。

集装箱港区；口岸查验设施；最优配置规模；系统仿真

0 引 言

随着全球经济一体化的不断深入及国际贸易联系的日益密切，我国对外贸易增长迅猛，沿海开放口岸数量递增。为加快港口发展，完善服务管理功能，要求口岸相关管理部门在对外贸易迅速增长的情况下加强对集装箱的监控，准确快速地对集装箱进行有效监管[1]。因而，科学合理地设置口岸查验系统显得愈加重要。

当前，我国口岸建设中查验设施规模相关参数的确定多靠口岸管理与运营经验估算取值[2]。但对不同的集装箱港区，外贸箱比例、中转箱比例、空重箱比例、集装箱查验率等均存在较大差异，仅靠经验估算，无法准确获得适宜的查验设施规模。周跃[3],肖玉芳[4]提出借用JTJ 211—1999《海港总平面设计规范》中集装箱港区平面参数的计算公式来测算查验区规模的相关参数。但鉴于港区作业流程和集装箱在查验区内查验流程之间的差异，照搬上述公式用于测算查验设施配置规模的方法的科学性值得商榷。事实上，考虑查验操作的集装箱港区运营系统是一个复杂随机的多级排队服务系统，而计算机仿真技术通常是处理这类系统的有效手段并已在学术界中得到较为广泛的应用[5]。F. LONGO[6]使用仿真建模方法用于设计有效的运营策略来更好地管理查验区的集装箱流，同时研究查验操作对集装箱港区正常运营活动带来的影响。G. A. HARRIS等[7]提出仿真模型用于确定不同集装箱查验规则对海港集装箱码头运营的影响。G. A. HARRIS等[8]使用系统仿真手段用于确定集装箱港区查验资源的最优配置以最小化查验操作对港区作业的影响。N. BAKSHI等[9]仿真研究了当前国际上较多应用的两种查验策略对集装箱港区运营的影响。然而，上述研究均是针对国外集装箱码头特定查验模式开展的，未见使用仿真手段确定我国集装箱港区集中查验系统设施规模的研究。

1 集装箱港区集中查验系统仿真模型

1.1 集装箱港区集中查验系统

集中查验是指基于我国当前集装箱查验模式，有效糅合海关、出入境检验检疫机构和港口运营方，搭建与我国国情相适应的“关、检、港”三方合作平台，实现海关与出入境检验检疫机构在集装箱港区内统一集中驻点办公，实时共享查验设施及放行信息，避免重复查验及收费。在这种查验模式下，企业仅需进行一次申报数据录入便能完成报关、报检手续，而当海关与检验检疫机构要求查验同一批次的外贸集装箱时，监管人员共同对该批次集装箱进行相关查验操作，并实时共享查验结果。

集装箱港区集中查验系统主要涉及如下查验设施：

1)地磅。地磅为设在地上的大磅秤，用于称量装载集装箱的卡车的重量，通过比对称量结果与报关数据，判断是否需要执行进一步的查验操作。海关作业区和关检联合查验作业区运营时共用地磅设施。

2)X光机。作为一种典型的非侵入式查验设备，X光机依靠高能X射线摄像和静止辐射探测技术在不开箱的情况下扫描高风险集装箱。监管人员经图像比对，判断查验箱内的货物情况。

3)查验平台。海关作业区查验平台为海关执行查验操作的场地，主要实现对查验箱的人工开箱作业。关检联合查验作业区查验平台为海关和检验检疫共同执行查验的工作场地，包含人工开箱平台和检验检疫卫生除害场地等。

4)检验检疫落地查验场地。检验检疫作业区落地查验场地为出入境检验检疫机构对查验箱进行人工开箱查验的作业场所。

1.2 基本假设

考虑建模作业的可控性，对仿真模型做如下假设：

室内温度现场检测在外窗处于关闭状态，采暖空调系统正常运行，建筑物室内环境达到热稳定后进行。采用温湿度巡检仪自动进行连续检测。数据记录时间间隔为30min，测试的总时间为6h。温湿度测点设于室内活动区域，且距地面0.7～1.8m范围内有代表性的位置，温度传感器不能受到室内热源或太阳辐射的直接影响。每个房间的温湿度测点数量应符合标准要求。

1)对于要求查验的集装箱，假设其到达集中查验区进口大门的时间间隔服从负指数分布。

2)仅考虑进口重箱、进口空箱、出口重箱和出口空箱4类箱型；将45和40 ft的集装箱均折算成20 ft标准箱，换算系数分别为2.25和2.0。

3)人工查验开箱阶段，不考虑监管人员及装卸设备配置数量对查验活动的影响。

1.3 仿真模型构建

集装箱港区集中查验系统是一个随机动态的多级复杂排队服务系统。参照我国当前集装箱查验通关模式，分析各类型外贸集装箱在港区内的集中查验流程，建立集装箱港区集中查验系统仿真模型(Container Terminal Centralized Inspection System Simulation Model，简称CTCISSM)。

因海关与检验检疫机构的查验布控存在一定差异，可将查验箱分为3类：第1类为查验箱仅被检验检疫机构布控抽中要求查验，而海关未对其进行布控，该类外贸集装箱被送往检验检疫查验作业区完成查验操作后即可实现通关；第2类为查验箱仅被海关布控抽中要求查验，而检验检疫机构未对其进行布控，该类外贸集装箱被送往海关查验作业区完成查验操作后即能够实现通关；第3类为查验箱同时被检验检疫机构和海关布控抽中要求查验，该类外贸集装箱到达集中查验区后将被运至关检联合查验作业区执行查验作业。集装箱查验流程如图1。

图1 集装箱查验流程Fig. 1 Flow chart of container inspection

针对上述集装箱港区口岸集中查验的内容和流程，笔者将CTCISSM的建模过程分成6部分，如图2。其中，第1部分查验箱到达集中查验区子模型中，集装箱以设定的到达时间间隔运至集中查验区进口大门处，并根据查验箱特征识别，确定是仅由检验检疫或海关进行查验，还是关检联合执行查验作业，并进入相应的子模型中；第2～5部分子模型对应于图1中的建模逻辑，不再赘述；第6部分仿真模型逻辑控制子模型中，涉及到在堆场和待车区判断是否需要将集装箱运送到查验平台或落地查验场地进行人工开箱的逻辑过程，第1行为检验检疫查验作业的逻辑控制模块组合，第2行为关检联合查验与海关查验作业共用流程子模型中等待X光机查验及机检后的待车区集装箱运送的逻辑控制模块组合，第3行为海关查验作业的逻辑控制模块组合，第4行为关检联合查验作业的逻辑控制模块组合。

图2 CTCISSM子模型Fig. 2 Sub-models of CTCISSM

2 应用实例

将构建的集装箱港区集中查验系统仿真模型，应用于实例港区的查验设施规划中。实例港区位于某天然海湾内，其外贸集装箱吞吐量达146×104TEU。外贸进口箱中，重箱与空箱占比为53%和47%，海关和检验检疫对进口重箱的布控比例分别为12%和20%，对进口空箱的布控比例分别为6%和10%；外贸出口箱中，重箱与空箱占比为59%和41%，海关和检验检疫对出口重箱的布控比例分别为7%和1%，但对出口空箱不进行布控查验；关检联合查验的比例为20%。港区运营方及口岸相关管理部门关心查验设施规模配置情况，要求仿真研究以确定适宜的地磅数量、X光机数量。

以地磅和X光机各2台为基础参数进行仿真，仿真历时1 a，重复仿真运行次数为20次，得到各类需开箱查验的集装箱通关查验历时，然后分别改变地磅和X光机数量，分析查验历时变化情况，仿真结果如图3，图4。

图3 地磅数量变化对平均查验历时的影响Fig. 3 Impact of quantitative variation of wagon balances on the average inspection duration

图4 X光机数量变化对平均查验历时的影响Fig. 4 Impact of quantitative variation of X ray scanners on the average inspection duration

由图3，图4可以看出，较配置2台地磅，地磅配置数量为3时可有效缩短各类查验集装箱的查验历时，当地磅数大于3时，再增加其配置数量对集装箱的查验历时影响不大；X光机配置的数量对查验箱的平均通关历时影响幅度较小。因此，建议该实例港区设置3处地磅称重处及1台X光机。

3 结 语

由于集装箱港区运营和口岸查验的复杂性和多样性，鲜有集装箱口岸集中查验系统设施规模确定方面的研究。笔者提出应用系统仿真的方法对集装箱港区口岸集中查验系统设施规模进行研究，并以实例港区为例，确定集中查验系统地磅称重处和X光机的数量，其它查验设施规模的确定方法亦可参考此例进行。现阶段研究仅以查验历时作为评价查验设施最优规模的指标，具有一定局限性，在未来研究中，将综合考虑经济、空间约束等因素。

[1] 赵欣，任莹.大型港口一站式查验服务体系的构建与实践[J].港口经济，2011(10)：16-19.

ZHAO Xin, REN Ying. Construction and practice of one-stop inspection service system at large-scale ports[J].PortEconomy, 2011(10)：16-19.

[2] 杨斌.集装箱码头口岸集中查验区规模的仿真优化[D].大连：大连理工大学，2014.

YANG Bin.OptimalScaleofConcentrateInspectionAreainContainerTerminal[D]. Dalian：Dalian University of Technology, 2014.

[3] 周跃.保税港区集中查验区主要监管设施建设方案[J].水运工程，2010(11)：63-65,74.

ZHOU Yue. Construction scheme for main management facilities in concentrate inspection area of bonded seaport zone[J].Port&WaterwayEngineering, 2010(11)：63-65, 74.

[4] 肖玉芳.集中查验在集装箱港区的应用研究[D].天津：天津大学，2010.

XIAO Yufang.ResearchonApplicationofCentralizedInspectionandQuarantineinContainerTerminals[D]. Tianjin：Tianjin University, 2010.

[5] LAW A M.SimulationModelingandAnalysis[M]. 5th ed. Boston：McGraw-Hill, 2015.

[6] LONGO F. Design and integration of the containers inspection activities in the container terminal operations[J].InternationalJournalofProductionEconomics, 2010, 125(2)：272-283.

[7] HARRIS G A, SCHROER B J, MOELLER D P F. Security inspection protocols：impact on container terminal throughput using simulation[C]∥HuntsvilleSimulationConference. Huntsville, AL USA：[s. n.], 2009.

[8] HARRIS G A, SCHROER B J, ANDERSON M D, et al. Resources to minimize disruption caused by increased security inspection of containers at an intermodal terminal[J].TransportationResearchRecord, 2009, 2097(1)：109-116.

[9] BAKSHI N, FLYNN S E, GANS N. Estimating the operational impact of container inspections at international ports[J].ManagementScience, 2011, 57(1)：1-20.

(责任编辑：谭绪凯)

Simulation Research on the Optimal Scale of Port Inspection Facilities at Container Terminal

ZHOU Yong1，WANG Wenyuan1，SONG Xiangqun1，YANG Bin2

(1.Faculty of Infrastructure Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, Liaoning, P. R. China; 2.CCCC Water Transportation Planning and Design Institute Co., Ltd., Beijing 100007, P. R. China)

Port inspection system is an essential and important component of foreign trade container terminal. The scale of inspection facilities is mainly determined by the experiences of port construction unit during the construction of inspection system. With the increase of foreign trade container throughput and the diversity occurred in the inspection process and parameters of ports, estimating the scale of inspection facilities empirically cannot guarantee the science and adaptability. The inspection process at container terminal was emulated by using simulation technique, to determine the optimal scale of port inspection facilities accommodating the scale of container terminal. The research results can provide decision-making reference for the planning and design of foreign trade container terminal and it will be of great importance in the development and construction of the port.

container terminal; port inspection facility; optimal scale; system simulation

10.3969/j.issn.1674-0696.2017.04.14

2015-12-15；

2016-10-23

国家自然科学基金项目(51279026, 51309049)

周 勇(1986—)，男，江苏苏州人，博士，主要从事港口规划及港口物流方面的研究。E-mail：yongzhou2021@foxmail.com。

U651+.5

A

1674-0696(2017)04-081-04