海運交通經濟帶系統演化及平衡點研究

王 文，周 妮，裴彩月,邢 蒙

(集美大學航海學院，福建 廈門 361021)

0 引言

“21世紀海上絲綢之路”的提出，使得海運交通經濟帶及其演化規(guī)律和發(fā)展模式成為我國經濟、貿易、外交、產業(yè)發(fā)展和海上安全等眾多領域的重要研究熱點。目前相關研究已形成了較為系統的理論框架，主要包含增長極理論、生長軸理論、點-軸空間結構理論，以及“交通經濟帶”的概念和基礎理論[1]。

近期國際相關研究著重在于交通走廊的評價、政策與法律以及對港口的影響等方面，如Wiegmans等[2]對長途洲際陸路聯運和海運貨運走廊供應鏈的性能進行了分析、建模和評估；Dong等[3]通過問卷，評估了2個遠東至歐洲貿易走廊——中歐海陸快線和新亞歐大陸橋的性能和績效；Brooks等[4]研究了智利沿海航運的潛力，提出了北部、南部和組合沿海走廊并評估沿海航運的需求；Maria等[5]對歐盟主要交通走廊建設跨歐洲運輸網絡的立法進行了研究；Zeng等[6]預測了卡拉特運河通道對樞紐港間轉運市場份額的影響等。

國內近期的研究對象主要集中在長江、黃河等內河經濟帶和絲綢之路經濟帶，如文獻[7-9]研究絲綢之路經濟帶交通基礎設施的空間溢出效應；李發(fā)瑩等[10]的研究表明交通運輸能力對長江經濟帶城市集聚經濟促進作用顯著；娜仁圖雅等[11]研究了沿黃河經濟帶區(qū)域物流發(fā)展優(yōu)勢因素；汪德根等[12]研究了長江經濟帶陸路交通可達性與城鎮(zhèn)化耦合協調度空間格局；黃勤[13]討論了內河產業(yè)帶的空間結構和集聚擴散、區(qū)域協調、海陸統籌等多重空間效應；魯小丫等[14]對長江經濟帶交通網絡密度、便捷度和通達性進行了空間化、定量化的分析。

綜上所述，已有的交通經濟帶的研究基本針對陸上交通方式進行，明顯缺少海運方式的相關研究。本文研究的海運交通經濟帶，是在一段沿海區(qū)域內，以沿海若干港口及港口城市構成的海運通道為主軸，以軸輻射和吸引陸域區(qū)域內聯系密切的城鎮(zhèn)、城鎮(zhèn)群和產業(yè)群為主要依托，構成的帶狀區(qū)域經濟系統。為獲得其演化機制，選取海運通道與沿線經濟帶發(fā)展的規(guī)模參量，建立種群共生理論的Logistic模型，并解決模型中兩個規(guī)模參量之間作用系數的量化形式，以及系統演化平衡狀態(tài)穩(wěn)定性影響因素。

1 海運通道與其經濟帶的共生關系

共生是生態(tài)學理論，指不同種屬按某種物質聯系生活在一起，后來其意義指兩個共生單元為提高各自對環(huán)境的適應，在功能上合作，形成互為依存、優(yōu)勢互補、聯系密切、共同發(fā)展的關系[15]。運輸通道與其經濟帶顯然具有類似的關系，經濟帶內各類產業(yè)的生存和發(fā)展需要運輸通道提供客貨運輸的服務，運輸通道的存在和發(fā)展也需要相關產業(yè)客貨流的支撐，因此它們是相互依存、需求互補的。產業(yè)為實現利潤增長，就會擴大規(guī)模或投資，從而產生更多運輸需求，運輸通道的經濟效益便會增加，使用效率也會提高，這會促進資本對運輸通道的投資，從而擴大運輸通道的能力和規(guī)模，并提升技術水平，下降單位運輸成本，這樣貿易機會就會增加，促進產業(yè)獲利，也擴大運輸通道和經濟帶的影響范圍，因此它們之間也是良性循環(huán)，相互促進的。

本文選擇海運通道運輸量和經濟帶陸向縱深為規(guī)模變量，定量研究海運通道與經濟帶的相互作用和發(fā)展關系。海運交通經濟帶分布如圖1所示。其中：H1與S2或H2與S4之間的距離即為陸向縱深，是經濟帶向內陸延伸的寬度；H為樞紐港，也是海運通道的干線要素；h為衛(wèi)星港。

建立海運通道與其經濟帶的Logistic共生方程：

(1)

其中：Le為海運交通經濟帶的陸向縱深；Qs為海運通道的運輸量；ae、as分別為Le和Qs的自然增長率；Ke、Ks分別為環(huán)境資源所能承受的單獨的Le和Qs的最大值；σe、σs分別為Qs對Le和Le對Qs的影響系數，根據共生方程的意義，σe表示單位數量Qs可以增加Le的數量，σs表示單位數量Le可以增加Qs的數量；t表示時間。根據交通經濟帶定義，沒有海運通道，海運交通經濟帶也不能存在，因此Le的增長方程中aeLe項的系數是-1。σe和σs的表達形式就是需要解決的問題。

2 海運通道與其經濟帶規(guī)模變量相互作用系數

一般來說，貨物運輸以海運為主是因為運輸成本較陸運方式低，而且滿足運輸時間的要求，否則便會以陸運為主。隨著陸上運輸起訖點與港口距離的增加，如果陸運能力增加或變化不大，海運通道的優(yōu)勢將逐漸降低，直至不再有競爭力，這是海運交通經濟帶邊界和范圍形成的基本原理。當Le增加，經濟帶的地理面積增大，會有更多的產業(yè)和經濟體進入海運通道的經濟范圍，Qs會增加，由于一定通道能力范圍內港口和航運公司的固定成本比例較高，海運方式具有規(guī)模經濟，單位運輸成本會降低，陸運成本一般視為無規(guī)模經濟，如果沒有變化，走海運的總成本就有下降空間，Le就會增加。

2.1 海運通道貨運量對經濟帶陸向縱深的作用系數

假設有海港H1、H2,P1、P2為經濟帶內陸邊界上的點，P1至P2的運輸成本須滿足式(2)，且時間滿足供應鏈要求，才會選擇海運通道，因海運貨物相對時間不敏感，這里暫不考慮時間。

(2)

設海運成本采用平均總成本+利潤定價[16]，若Cs為海運總成本，r為單位運量利潤，則c=Cs/Qs+r，代入式(2)，并將式(2)取等號，則有

(3)

于是Le對Qs的變化率σe為

(4)

2.2 經濟帶陸向縱深對海運通道貨運量的作用系數

經濟帶陸向縱深的增加使得海運通道的運輸策略適合更遠的產業(yè)貿易，Qs必然會增加，但產業(yè)分布的疏密程度或者說運輸需求的分布一般空間不是均勻的。本文以目前應用于港口腹地研究中的煙羽模型[17]為基礎，研究σs的形式。煙羽模型原用于計算、預測和描述污染源下風處空間污染物濃度，本文用它來描述以海運通道及其港口為中心的運輸需求“濃度”的空間分布，以確定Qs隨Le增加的增加量。

作為這類問題一般性的初步研究，這里采用2個1/4圓和一個直角梯形圍成的區(qū)域表示海運交通經濟帶的大致范圍，如圖2所示。

2個1/4圓的運輸需求量分別由兩個端點港H1和H2的需求濃度煙羽模型表示，梯形區(qū)域的運輸需求量由海運通道L產生的需求濃度煙羽模型表示。β1隨Le變化而變化，因此H1周圍一定區(qū)域內的運輸量Q1為區(qū)域面積SH1上β1的積分，可將它轉化為陸域縱深Le上的積分，H1端1/4圓區(qū)域內的運輸量見式(5)。H2端同理。

(5)

L上可能分布有若干其他港口，為具有一般理論性，以L上各港的加權平均狀態(tài)產生的需求濃度代表梯形區(qū)域內的運輸需求分布，由海岸線以同樣的濃度變化向內陸擴散，其運輸量QT為區(qū)域面積ST上βT的積分，同樣可轉化為Le上的積分，即：

令αiθiμiRi=fi，L中各港參數的加權平均量的積為F，則σs為

(6)

可以看出,Qs的增加幅度隨著Le的增加而減小，經濟帶范圍擴張對海運通道運輸量的增長作用同樣是減緩的。港口的綜合能力、海運通道長度和經濟帶縱深差異都對σs有正向作用。

3 海運通道與其經濟帶系統演化平衡點穩(wěn)定性因素分析

將式(4)、式(6)代入式(1)，得到以海運通道運輸量和經濟帶陸向縱深為規(guī)模變量的共生演化方程形式為：

(7)

可見，海運通道與其經濟帶的相互作用系數σe、σs是隨規(guī)模變量變動的，不像一般Logistic演化方程那樣是常系數，說明其相互作用力跟規(guī)模變量值的大小有關，在海運交通經濟帶的系統演化過程中不恒定，且都隨規(guī)模變量自身值的增加而減小，表明其他因素不變的情況下，海運交通經濟帶發(fā)展初期兩個子系統相互推動的作用較大，發(fā)展成熟，具有較大規(guī)模后，兩個子系統相互推動作用就不明顯了，此時投資建設的效果不如初期。

由于平衡點穩(wěn)定性由x、y的正負決定，若x,y?0，則平衡點穩(wěn)定。將x、y分別通分，因分母都是正數，只需考察分子。x、y通分分子ρx、ρy分別為

8πaeLCsKeLe-as(λ+1)FLc1KsQs-as(f1+f2)πc1KsLeQs。

分析ρx、ρy的正負項，L、Cs、λ、F、f這幾個因素只存在于ρx的負項中，λ和F這兩個因素只存在于ρy的負項中，說明它們對平衡點穩(wěn)定性具有純負面作用，即在系統自然發(fā)展的狀態(tài)下，海運通道長度、海運總成本、經濟帶陸向縱深差異、海運通道總體及兩端港口的綜合能力這幾個因素越大，系統平衡點不穩(wěn)定的可能性越大，有擾動因素時越容易發(fā)生相變，演化為新有序態(tài)，使海運通道與其經濟帶的相互作用以新的系數函數關系進行演化，即兩個規(guī)模參量的相對增長率發(fā)生變化，且不易回到平衡點的關系狀態(tài)。因此在這些因素值相對較大時，海運運量與經濟帶陸向縱深的關系在平衡點附近實現躍遷發(fā)展的可能性更大。

4 結論

海運通道與其沿海經濟帶具有共生關系，共同構成海運交通經濟帶，可用Logistic模型研究其演化過程，其中經濟帶的獨立自然增長系數為負。當規(guī)模變量為海運通道運輸量與其經濟帶陸向縱深時，它們的相互作用系數可由煙羽模型表達需求濃度，用成本比較的方法得到。研究發(fā)現：這兩個規(guī)模變量都是彼此的增函數，但相互作用都隨其規(guī)模增長而逐漸減緩。提高港口集疏運的能力和通暢性有助于擴大經濟帶范圍，航運公司的利潤水平的增加會使經濟帶內陸縱深減少，較長的海運通道、較高的海運總成本以及較低的陸運成本會使海運量的影響系數較大。較強的港口綜合能力、較長的海運通道以及較大的經濟帶縱深差異會使經濟帶縱深的影響系數較大。由近似線性法分析海運通道與其經濟帶演化平衡點的穩(wěn)定性，非零平衡點存在，對其穩(wěn)定性具有純負面作用的因素是海運通道長度、海運總成本、經濟帶陸向縱深差異、海運通道港口的綜合能力。由此知道，由于新“海絲”線路較長，如果劃分為若干區(qū)段，則較容易保持沿線各段經濟帶的穩(wěn)定的影響力，同時為了使其經濟帶空間形態(tài)較均勻較規(guī)則，所選區(qū)段端點港應實力相當，并盡量降低航運公司成本；而港口綜合能力的顯著提升有利于海運交通經濟帶演化的躍遷。