基于貨運網絡拓撲結構演化分析的武漢城市物流節點吸引力研究

楊俊剛 段愛媛

國家自然科學基金（No.51608219）資助

摘 要：為了判斷物流節點在貨運網絡拓撲結構演化中所起的作用，為下一步構建基于物流節點吸引力的城市貨運網絡拓撲結構演化模型提供研究基礎。首先結合武漢城市貨運需求、物流節點的類型、輻射半徑和投資額度、當地交通條件、城市形態、城市經濟發展水平及產業空間布局等多種因素研究物流節點吸引力影響因素，形成物流節點吸引力影響因素評價指標體系；然后，對已建立起來的評價指標體系中的指標進行數據調研工作，并對原始指標數據進行規格化處理得到標準化決策矩陣，通過熵權模糊綜合評價法對各個指標定量分析，以確定指標權重，進而求得各單個物流節點的吸引度綜合評判值；最后，借鑒引力模型，計算貨運網絡中各物流節點之間的吸引力。

關鍵詞：物流；復雜網絡；演化；節點吸引力

引言：BA模型首次從網絡演化角度來研究網絡的一些宏觀性質起源，開辟了網絡研究的新紀元。研究認為，一個網絡的性能在很大程度上決定于其結構，而結構又往往跟演化機制有關。節點吸引因子對網絡的演化有一定影響。復雜網絡的研究中認為節點間的連接關系是由節點本身的性質所決定的，也就是說，網絡的演化特征取決于節點的特征。貨運網絡作為城市交通運輸網絡的重要環節，是一個復雜巨系統。物流節點對貨運網絡的形成和發展起到至關重要的作用。判斷物流節點在貨運網絡拓撲結構演化中所起的作用，為下一步構建基于物流節點吸引力的貨運網絡拓撲結構演化模型提供研究基礎，首先需要計算物流節點之間的吸引力。

對節點吸引力研究比較常見的是節點選址問題。在節點選址模型中最早引入吸引力作用的是Reilly，研究了零售網絡中節點吸引力改變對顧客行為的影響。之后Huff等將Reilly的確定性模型改進為概率模型，成為著名的重力模型，Drezner等最早將吸引力模型應用于航空網絡的節點分析問題中。也有學者從節點吸引力對復雜網絡節點之間連接關系的影響進行研究。Barrat等指出在之前所建立的加權演化模型中，新加入節點會與樞紐節點連接，但是在真實的運輸網絡中，這種直接連接可能會在權衡運輸費用之后，變為與鄰近的節點連接從而間接連上樞紐節點。余朵茍等在對集裝箱快捷貨運網絡拓撲結構演化分析中，用節點吸引力的影響因素之一貨運量來量化原模型中節點吸引度。也有學者認為出生時間越早擁有越高度的節點對與其同類型、距離較近的節點有更強的吸引力，它們更可能相互連接。由于影響因素的復雜性，不能從單一影響因素的分析而認定其整個系統的特征。但是現有的相關文獻均沒有從系統的多因素的角度分析物流節點貨運吸引力影響因素進而計算物流節點之間的吸引力。

一、物流節點吸引力影響因素

由于多種因素的影響，物流節點的吸引力如發生變化，相關節點之間的連接狀態也會隨之發生變化，由此引起物流節點輻射范圍內的城市貨運網絡拓撲結構發生變化。為了簡化研究問題，突出研究內容，結合《武漢市現代物流業發展十二五規劃》以武漢市7個一級物流節點和與之相關的40個二級物流節點為研究對象。

結合實際規劃案例，并采用德爾菲法征詢專家小組成員的預測意見，經過幾輪征詢，專家小組的預測意見趨于集中，最后得出物流節點吸引力影響因素指標。結合武漢本地的實際情況，選取的13項物流節點吸引因子評價指標為：

X1：物流節點所在行政區的人口規模

X2：物流節點所在行政區的生產總值（單位：億元）

X3：物流節點所在的行政區的規模以上的企業數

X4：所在行政區社會消費品零售額（單位：萬元）

X5：所在行政區城鎮居民年人均可支配收入（單位：元）

X6：所在行政區城鎮居民年人均消費支出（單位：元）

X7：所在行政區基礎建設投資（單位：億元）

X8：所在行政區物流需求集散地密度

X9：分區內產業結構

X10：交通通達度

X11：分區環境影響評價

X12：優惠政策

X13：可利用土地面積 （單位：平方公里）

二、吸引度綜合評判值的確定

采用熵權法對各因子賦權，可以簡化評價過程。因此，本文采用熵值法對指標的權值進行確定。規格化處理公式如下：

指標Fj的熵權Wj：

物流節點吸引度就是物流節點自身具備的、由其影響因素決定的吸引其他物流節點與之產生貨運往來的可能性大小，數值表現為經過無量綱化處理的吸引度綜合評判值。當各個指標的熵權值求出后，下一步即是將各指標的權值分別與其所對應的指標經過規格化變化后的值相乘后求和，以確定各評價指標的熵權綜合評價值，即各個節點的吸引度綜合評判值。其計算公式為：

其中：n=13

以一級節點為例，計算結果如表1所示：

三、物流節點之間吸引力的計算

在引力模型運用中，質量參數和距離參數的設定是影響模型準確性的關鍵因素。結合武漢市物流節點的實際情況，現得到以下修正模型：

式中：Fik——物流節點i與k之間的引力；

G——引力系數，平衡等式兩端的量綱，其數值為1；

K——產業相關系數，由兩節點主營產業的相關性確定；

Zk——物流節點k的吸引度綜合評判值；

Dik——物流節點i與k之間的距離。

將數值帶入上述公式，得到武漢市物流節點吸引力計算結果（以一級節點之間的吸引力為例），如表2所示。

四、結論

論文首先對武漢城市物流節點進行研究，確定了物流節點吸引力影響因素評價指標體系，然后利用熵權模糊評價法得出物流節點吸引度綜合值，最后引入改進后的引力模型計算武漢城市物流節點吸引力，判斷物流節點在貨運網絡拓撲結構演化中所起的作用，為下一步構建基于物流節點吸引力的城市貨運網絡拓撲結構演化模型提供研究基礎。

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