西南地區至上海的集裝箱多式聯運低碳優化
——基于模糊、灰色和物元空間決策

金琳，王學鋒

（上海海事大學，上海市201306）

西南地區至上海的集裝箱多式聯運低碳優化
——基于模糊、灰色和物元空間決策

金琳，王學鋒

（上海海事大學，上海市201306）

上海國際航運中心建設與腹地貨源密切相關。本文分析了西南地區集裝箱貨物運往上海幾種可行的多式聯運路徑，并基于低碳經濟視角，從定性態勢分析（SWOT）和定量模糊、灰色和物元空間的角度選擇了最佳運輸方式，即鐵水聯運。多式聯運在我國尚處于發展初期，集裝箱多式聯運仍然采用分段運輸模式，因此應進行以下幾方面的改進：第一，建立點線結合的海鐵聯運中心；第二，開設定點班列服務；第三，建立電子數據交換網絡平臺；第四，發展雙層集裝箱運輸；第五，借力鐵路貨運改革，提高鐵路在大宗貨物運輸方面的競爭力。

上海；西南地區；集裝箱貨物；多式聯運；低碳經濟

一、引言

長三角、珠三角和環渤海三大經濟圈快速發展，沿海東部集裝箱貨物依附經濟圈經由國際海運被迅速運輸到國外各地區。除了東部沿海地區經濟的增長，中西部尤其是西南地區的對內對外貿易額穩步增長。就目前來看，西南地區集裝箱貨物可以南下經廣西和廣東運往世界各地，而西北地區貨物較少且可以北上再運往世界各地。這對于上海國際航運中心的建設來說，無疑構成了極大的威脅。上海如何在穩定長三角集裝箱貨物的基礎上繼續向內陸中西部地區延伸、如何在長距離運輸集裝箱方面選擇經濟的運輸方式，成為當下值得研究的問題。“低碳”“減排”的理念日益得到推崇。日本的一項調查顯示，各種運輸方式下二氧化碳排放比例依次是小轎車52%、貨運汽車31%、航運6%、鐵路3%、航空3%、其他5%。[1]因此，應該設計方案和路線進行合理運輸，減少環境危害，創造經濟效益。

上海如何在爭取更多貨源的基礎上以低碳運輸方式應對長遠的世界戰略發展，成為值得深思的問題。本文將在分析國內外集裝箱運輸方式研究的基礎上，尋找上海至西南地區運輸集裝箱貨物低碳、經濟的運輸方式，從定性態勢分析（SWOT分析）和定量模糊、灰色和物元空間（FHW決策）的角度選擇最佳運輸方式，選擇多式聯運最有效的方案，得出在西南地區經過上海出口集裝箱貨物中的優化線路。

二、文獻回顧與現狀分析

內陸地區國際貿易的多式聯運主要包含六種形式：海-公運輸、海-鐵運輸、海-空運輸、鐵-公運輸、鐵-空運輸以及公-空運輸。[2]

公-海聯運是我國主要的運輸方式，目前高速公路國道主干線也已經建成并逐漸發揮作用。而上海海-鐵聯運量相比其他地區較少，但高達30%的海-鐵聯運增長率顯示了該種運輸方式的巨大潛力。班輪公司也將視線延伸至內陸地區，致力于拓展業務增加利潤。部分學者預計海-鐵聯運和水-水聯運將進一步發展。[3]邁克爾·博伊特（Michel Beuthe）等[4]基于貨物運輸的直接和交叉需求彈性，研究了貨物運輸的三種方式——鐵路、公路和內河，并根據起點-終點（O-D）矩陣和交通流分析來建立不同運輸方式和路線的成本最小化模型。

此外，也有部分學者對運輸方式提出了新的要求。施云清等[5]認為，隨著環境問題的日益嚴重，低碳經濟成為交通運輸方式新的焦點，要轉變交通運輸方式，大力發展海鐵聯運，提高物流業能源消耗的利用率并保護環境。丹尼斯·龍迪內利和邁克爾·貝瑞（Dennis Rondinelli&Michael Ber?ry）[6]提出，在綜合運輸和綜合物流背景下，運輸企業和貨主要相互配合，并積極主動地在運輸過程中和設備上采取多種措施來保護環境并節約資源。

部分學者對交通運輸的排放量做了定性比較研究。解天榮等[7]對鐵路、公路、水路和航空主要運輸工具的碳排放量做了定量比較，提出在多式聯運中需要注意各種運輸方式的有效配套，實現經濟和環保最優。孫人杰[8]更進一步指出，在集裝箱多式聯運中，海-鐵聯運比海-公聯運有更大的節能和環保效益，并運用灰色系統以及逆向傳播（Back Propagation，BP）神經網絡相結合的預測模型，計算集裝箱海-鐵聯運的直接經濟效益，從而發現該種運輸方式有巨大的社會效益。

國外鹿特丹港擁有較為成熟的海-鐵運輸系統，其發達的鐵路運輸網絡方便貨物從鹿特丹港區運輸到歐洲各地區。港口有集裝箱中轉站，方便鐵路直接駛入港區。此外，港口專門為鐵路線安裝了歐洲安全系統（The European Railway Traf?fic Management System，ERTMS），還制定了詳細的班列時間，大大縮短了集裝箱貨物到達內陸的時間，到達比利時和德國只需半天，到達意大利和波蘭只需兩天。[9]

在美洲大陸，洛杉磯在集裝箱碼頭配備鐵路線。一方面，港口運用公私伙伴關系模式（Public Private Partnership，PPP）有效減少了集卡和列車的廢氣排放；另一方面，港口的所有列車均采用雙層集裝箱運輸，并配有4輛機車，可供裝載1200TEU。[10]在日本，政府早在1971年就針對多種運輸方式成立了研究會，并在后期發展中提出對各種運輸方式進行合理分工，建設綜合運輸設施，制定合理的運價和補貼政策，以及能源和環境保護對策。

通過橫向對比發現，上海在海-公運輸、海-鐵運輸以及水-水運輸等運輸方式上，在聯運結構、聯運量、聯運區域等方面與國外存在差距。通過縱向對比發現，上海乃至全球區域的綜合運輸趨勢日益明顯，該運輸方式可在充分發揮各種優勢、協調各自比例的基礎上，綜合實現貨物運輸的經濟性和低碳環保性。因此，上海至西南的集裝箱貨運如何順應時代發展趨勢，大力發展多式聯運并提高經濟和環境效益有待進一步研究。

三、西南至上海低碳運輸方式的選擇

西南地區在地理上是指中國西南部的廣大腹地區域，對應的行政區域包括四川省、云南省、貴州省、重慶市和西藏自治區。由于云南與廣西地理位置的臨近以及廣西運輸費用低廉導致云南貨物必定經過廣西再運往國外。而西藏自治區貨物目前占全國貨物進出口總額比值小將不予考慮。因此，本文所談論的西南地區至上海貨物運輸主要指四川、貴州和重慶市的集裝箱貨物運輸途徑江蘇、安徽、河北等地到達上海并出口。西南最大的集裝箱貨運中心——貴陽改貌貨運中心于2011年6月正式開始運營，該中心對于發展西南地區遠距離多式聯運、促進西南地區貿易發展等具有深遠的意義。

西南地區至上海的運輸方式包括水路、鐵路和公路運輸，考慮在一定的距離內兩種以上方式的聯合運輸造成的換裝成本和時間損耗，本文考慮單一和兩種聯運運輸方式，經過排列組合將得到以下幾種可能性。然而，本文主要討論集裝箱貨物運輸且空運的貨運量較小，考慮到后期西南地區貿易量不斷增長的趨勢，本文主要討論其中的前三種聯運方式。

單一運輸：水運、鐵路、公路、空運；兩種聯運：鐵-水、公-水、公-鐵、空-水、空-鐵、空-公。

1.基于SWOT定性分析各種運輸方式

比較公路和鐵路的運輸成本以及二氧化碳排放量（參見表1），可以發現鐵路在長距離運輸方面比公路更加經濟和環保。因此，長距離公路運輸方式在本文不再贅述，長距離的鐵路運輸再轉水路或公路的運輸將在下文進行詳細的討論。

表1 上海至成都公路、鐵路運輸的成本和能耗

就水路和鐵路兩種方式的換裝而言，由于長江下游地區在水路運輸上擁有較鐵路運輸更加豐富的自然資源、運輸和裝卸工具以及專業技術人員，在上游地區重慶港擁有較為完善的水路運輸資源但在其他地區水網系統不發達，因此，將鐵-水運輸轉運節點設在南京，將公-水運輸和公-鐵運輸轉運節點設在重慶，考慮到經濟性和環保性，公-鐵運輸方式將不再考慮。為適應低碳運輸的時代發展特點，將從優勢、劣勢、機會和威脅四個角度（SWOT）比較五種運輸方式（參見表2），從定性角度尋找最優的運輸方式。

就上海至西南地區長距離集裝箱貨物運輸的經濟性、環保性、時間限寬以及適應時代趨勢來說，鐵-水聯運方式更符合要求。首先，其運輸成本和碳排放量相對較低，運輸時間相對較短，時代特征最為明顯，充分發揮了鐵路運輸和水路運輸各自的優勢。其次，鐵路運輸和水路運輸基于相關局限性而不能充分滿足需要。再次，公-鐵運輸雖然具有明顯的時間優勢，但是費用高且污染較大。最后，公-水運輸雖然相比前者較為便宜，但污染更大且運輸時間較長。因此，就定性分析來看，五種運輸方式優選順序依次是：鐵-水運輸、水路運輸、鐵路運輸、公-鐵運輸、公-水運輸。

2.基于模糊、灰色和物元空間（FHW）定量分析各種運輸方式

就可行的五種運輸方式——水路運輸、鐵路運輸、鐵-水運輸、公-水運輸、公-鐵運輸，究竟哪種運輸方式更適合西南區域進出口貨物，以便在時間、收益及環保方面取得綜合優勢，仍需從定量的角度來評判孰優孰劣。本文將借用FHW決策方法，基于模糊數學、灰色系統和物元分析，針對國際集裝箱多式聯運通道效益，綜合評價其本身以及與此相關的間接效果。同時，本文對FHW的改進之處在于用數值衡量代替專家評估，減少主觀因素的影響，從客觀上評價幾種運輸方式的效果。

以成都到洛杉磯的集裝箱貨物為例，由于成都以鐵路和公路為主而水運體系不發達，因此，可行的通道線路及運輸方式為：

線路1：成都（鐵路）—上海（海運）—洛杉磯；

線路2：成都（鐵路）—南京（水路）—上海（海運）—洛杉磯；

線路3：成都（公路）—重慶（水路）—上海（海運）—洛杉磯；

線路4：成都（公路）—重慶（鐵路）—上海（海運）—洛杉磯。

（1）建立通道效益評價主體指標

表2 五種運輸方式的SWOT分析

建立通道效益評價主體指標，并統計各個指標的數據，如表3所示。

（2）指標計算結果

主體指標計算結果。根據主體指標的數據信息分析，將每項指標劃分為四個等級，分別記為4、3、2、1，等級越高表明該項指標實現的效果越好，計算結果如表4所示。

優度指標計算結果。包括了當前（近期）與潛在（遠期）的等輔助指標評價。總體上各輔助指標評價與主體指標評價保持一致，只是現階段社會發展的問題造成當前與潛在的差別。該部分當前評價依據現階段各指標數據得出，潛在評價則依據各指標長期發展結果得出未來發展趨勢，計算結果如表5所示。

劣度指標計算結果。劣度指標評價是輔助指標的一部分，也是FHW評價方法的特色所在，它對方案的潛在負效應進行評價，圍繞當前與潛在的輔助不利方面進行評價，計算結果如表6所示。

（3）指標數據的進一步處理

再次，總灰度N=XN（優）+YN（劣）：

其中：X+Y=1；當X＞Y時，表示重視灰色優度的灰度；當X＜Y時，表示重視灰色劣度的灰度；當X=Y時，表示同等對待。N值不宜過大，N值越大說明方案的不確定性越大，那么實施該方案的風險也就越大。本文將同等對待每種運輸方式的優度和劣度，以期綜合考慮每種運輸方式的特點。

表3 通道效益評價主體指標的數據信息

表4 方案主體指標評價結果

表5 優度指標計算結果

表6 劣度指標計算結果

最后，依賴于政策系數η的遠近效益比：

其中：當η＞1時，著重于近期效益；當η=1時，近期效益與遠期效益同等對待；當η＜1時，著重于長遠效益。依據公式，得出各方案的總評價及輔助綜合評價結果（參見表7）。

表7 成都—洛杉磯四種運輸方式綜合評價結果

從總評價指標來看，總評分最高的是線路1和線路2，其次是線路3和線路4。從輔助指標來看，基于白色劣度比C和灰色劣度比D都大于1時，該方案最有效，因此，線路2最有效；其次，線路1的白色劣度比接近于1，較為有效。而從總灰度來看，4條線路的灰度基本相同，線路3的總灰度較小。總的來說，可以得出線路2（鐵-水-海運輸）是最有效的方案，在西南地區經過上海出口集裝箱貨物中是首選線路。

依據遠近效益比的公式，進一步分析四種運輸線路的遠近效益，本文取一系列η值，分別得出四種線路的Eη的結果，具體如表8所示。

從表8可以看出，當η=2時，各線路的Eη均大于1，所以四條運輸線路近期效益的優點大于缺點。此外，線路3的波動尤為激烈，因此政策效應對線路3的影響最大。

四、低碳運輸方案的優化

表8 依賴于政策系數的四種運輸方式評價結果

基于FHW決策方法找到了一種西南地區至上海集裝箱運輸低碳、經濟、環保的運輸方式，其中，海鐵聯運應作為首選方式。然而，多式聯運在我國尚處于發展初期，集裝箱多式聯運仍然采用分段運輸模式，阻礙了我國國際多式聯運發展。為此，可以進行以下幾方面的改進：

1.建立點線結合的海鐵聯運中心

在布局上可以將鐵路的港站與上海自貿區和保稅區進行協調，為集裝箱海鐵聯運提供高效、便捷的運營條件。此外，在鐵路港站的建設中，盡量實現鐵路車輛直接入港、直接卸船換裝，縮短貨物的換裝時間，提高港口的運作效率。西南地區海鐵聯運中心可以由當地鐵路部門和上海港口部門聯合建設，通過共同投資、共同管理，實現各自的需求和利益，解決港站分離問題。

2.開設定點班列服務

針對西南至上海地區的貨物開設直達貨物班列，大力推動“五定”班列服務，同時提高集裝箱滿載率，滿足提高運營效率和快捷貨運的需求。此外，可以在運輸方案、運輸組織、班列經營管理、服務質量方面尋求突破。

3.建立電子數據交換（EDI）網絡平臺

為適應“互聯網+”的需求，在多式聯運中心及其配套港口建立電子數據交換平臺系統，利用電子信息技術在效率、銜接、成本方面的優勢，實現港口與內陸地區的互聯互通。此外，在為企業提供規范標準的操作成本的同時，注重為企業提供個性化的定制方案。

4.發展雙層集裝箱運輸

應大力開發多種集裝箱運輸（包括通用集裝箱和特種集裝箱）并使之雙層化，降低空箱率和空箱調運成本，提高集裝箱的運輸效率，滿足貨運的快速需求。不過，雙層集裝箱只能在某些特定地點運輸，對于要經過山洞的火車仍需要進一步攻克技術難題。

5.借力鐵路貨運改革

充分利用“鐵路貨運改革”的大環境優勢，保障大宗貨物的運力及服務質量，提高鐵路在大宗貨物運輸上的競爭力。另外，鐵路貨物運價下浮進一步增強海鐵聯運在價格方面的競爭力，將有助于海鐵聯運的競合、持續發展。

五、結論

上海在建設國際航運中心的過程中，如何爭取更多的腹地貨源顯得尤為重要。現階段，中西部尤其是西南地區的對內對外貿易額穩步增長，上海如何在穩定長三角集裝箱貨源的基礎上繼續向內陸中西部地區延伸、如何在長距離運輸集裝箱方面選擇經濟的運輸方式、如何以低碳運輸方式迎合長遠的世界戰略發展，成為值得深究的問題。本文從定性SWOT分析和定量FHW決策的角度，選擇出最佳運輸方式，得出海鐵聯運是最有效的方案，從西南地區經過上海出口集裝箱貨物是首選線路，并在借鑒鹿特丹、洛杉磯和日本先進經驗的基礎上對該種運輸方式進行優化。當前，如何降低鐵路運輸成本、進一步優化并實現多式聯運，顯得尤為迫切和重要。

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[4]Michel Beuthe，Bart Jourquin，Jean-Francois Geerts，Christian Koul à Ndjang'Ha.Freight Transportation Demand Elasticities：a Geographic Multimodal Transportation Network Analysis[J].Transportation Research，2001，37：253-266.

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[6]Dennis Rondinelli，Michael Berry.Multimodal Trans?portation，Logisticsand the Environment：Managing Interac?tions in a Global Economy[J].European Management，200l，18（4）：398-410

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[9]Lóránt Tavasszy，Michiel Minderhoud，Jean-Fran?ois Perrin，Theo Notteboom.A Strategic Network Choice Model for Global Container Flows：Specification，Estimation and Appli?cation[J].Journal of Transport Geography，2011，19：1163-1172.

[10]The United States Department of transportation：De?partment of Transportation strategic Plan 2006-2011[R].US Department of Transportation，2006.

責任編輯：林英澤

The Optimization of Low-carbon Container Multimodal Transport from Southwest Regions to Shanghai based on FHW Decision

JIN Lin and WANG Xuefeng
（Shanghai Maritime University，Shanghai201306，China）

The construction of Shanghai international shipping center is closely related with the hinterland supply and demand.The authors analyze the feasible multimodal transport of container cargoes from southwest to Shanghai and choose the optimized mode of transportation by adopting qualitative SWOT analysis and quantitative FHW decision based on low-carbon economy.The authors also put forward that the multimodal transport is still in the primary stage in China，which should be improved from the following aspects：first，establishing the multimodal transport center；second，providing the service of regular train；third，establishing the EDI network platform；fourth，developing the two-layer container transportation；and fifth，carrying out reform in railway freight transport and improving the competitiveness of that.

Shanghai；Southwest region；container cargo；multimodal transport；low-carbon economy

F512.4

A

1007-8266（2015）11-0036-06

金琳（1990—），女，江蘇省泰州市人，上海海事大學博士研究生，主要研究方向為港航物流可持續發展；王學鋒（1959—），男，江蘇省海安縣人，上海海事大學教授，博士生導師，主要研究方向為航運現代化管理、交通運輸規劃與管理。