西南地区至上海的集装箱多式联运低碳优化——基于模糊、灰色和物元空间决策

金琳，王学锋

（上海海事大学，上海市201306）

西南地区至上海的集装箱多式联运低碳优化
——基于模糊、灰色和物元空间决策

金琳，王学锋

（上海海事大学，上海市201306）

上海国际航运中心建设与腹地货源密切相关。本文分析了西南地区集装箱货物运往上海几种可行的多式联运路径，并基于低碳经济视角，从定性态势分析（SWOT）和定量模糊、灰色和物元空间的角度选择了最佳运输方式，即铁水联运。多式联运在我国尚处于发展初期，集装箱多式联运仍然采用分段运输模式，因此应进行以下几方面的改进：第一，建立点线结合的海铁联运中心；第二，开设定点班列服务；第三，建立电子数据交换网络平台；第四，发展双层集装箱运输；第五，借力铁路货运改革，提高铁路在大宗货物运输方面的竞争力。

上海；西南地区；集装箱货物；多式联运；低碳经济

一、引言

长三角、珠三角和环渤海三大经济圈快速发展，沿海东部集装箱货物依附经济圈经由国际海运被迅速运输到国外各地区。除了东部沿海地区经济的增长，中西部尤其是西南地区的对内对外贸易额稳步增长。就目前来看，西南地区集装箱货物可以南下经广西和广东运往世界各地，而西北地区货物较少且可以北上再运往世界各地。这对于上海国际航运中心的建设来说，无疑构成了极大的威胁。上海如何在稳定长三角集装箱货物的基础上继续向内陆中西部地区延伸、如何在长距离运输集装箱方面选择经济的运输方式，成为当下值得研究的问题。“低碳”“减排”的理念日益得到推崇。日本的一项调查显示，各种运输方式下二氧化碳排放比例依次是小轿车52%、货运汽车31%、航运6%、铁路3%、航空3%、其他5%。[1]因此，应该设计方案和路线进行合理运输，减少环境危害，创造经济效益。

上海如何在争取更多货源的基础上以低碳运输方式应对长远的世界战略发展，成为值得深思的问题。本文将在分析国内外集装箱运输方式研究的基础上，寻找上海至西南地区运输集装箱货物低碳、经济的运输方式，从定性态势分析（SWOT分析）和定量模糊、灰色和物元空间（FHW决策）的角度选择最佳运输方式，选择多式联运最有效的方案，得出在西南地区经过上海出口集装箱货物中的优化线路。

二、文献回顾与现状分析

内陆地区国际贸易的多式联运主要包含六种形式：海-公运输、海-铁运输、海-空运输、铁-公运输、铁-空运输以及公-空运输。[2]

公-海联运是我国主要的运输方式，目前高速公路国道主干线也已经建成并逐渐发挥作用。而上海海-铁联运量相比其他地区较少，但高达30%的海-铁联运增长率显示了该种运输方式的巨大潜力。班轮公司也将视线延伸至内陆地区，致力于拓展业务增加利润。部分学者预计海-铁联运和水-水联运将进一步发展。[3]迈克尔·博伊特（Michel Beuthe）等[4]基于货物运输的直接和交叉需求弹性，研究了货物运输的三种方式——铁路、公路和内河，并根据起点-终点（O-D）矩阵和交通流分析来建立不同运输方式和路线的成本最小化模型。

此外，也有部分学者对运输方式提出了新的要求。施云清等[5]认为，随着环境问题的日益严重，低碳经济成为交通运输方式新的焦点，要转变交通运输方式，大力发展海铁联运，提高物流业能源消耗的利用率并保护环境。丹尼斯·龙迪内利和迈克尔·贝瑞（Dennis Rondinelli&Michael Ber⁃ry）[6]提出，在综合运输和综合物流背景下，运输企业和货主要相互配合，并积极主动地在运输过程中和设备上采取多种措施来保护环境并节约资源。

部分学者对交通运输的排放量做了定性比较研究。解天荣等[7]对铁路、公路、水路和航空主要运输工具的碳排放量做了定量比较，提出在多式联运中需要注意各种运输方式的有效配套，实现经济和环保最优。孙人杰[8]更进一步指出，在集装箱多式联运中，海-铁联运比海-公联运有更大的节能和环保效益，并运用灰色系统以及逆向传播（Back Propagation，BP）神经网络相结合的预测模型，计算集装箱海-铁联运的直接经济效益，从而发现该种运输方式有巨大的社会效益。

国外鹿特丹港拥有较为成熟的海-铁运输系统，其发达的铁路运输网络方便货物从鹿特丹港区运输到欧洲各地区。港口有集装箱中转站，方便铁路直接驶入港区。此外，港口专门为铁路线安装了欧洲安全系统（The European Railway Traf⁃fic Management System，ERTMS），还制定了详细的班列时间，大大缩短了集装箱货物到达内陆的时间，到达比利时和德国只需半天，到达意大利和波兰只需两天。[9]

在美洲大陆，洛杉矶在集装箱码头配备铁路线。一方面，港口运用公私伙伴关系模式（Public Private Partnership，PPP）有效减少了集卡和列车的废气排放；另一方面，港口的所有列车均采用双层集装箱运输，并配有4辆机车，可供装载1200TEU。[10]在日本，政府早在1971年就针对多种运输方式成立了研究会，并在后期发展中提出对各种运输方式进行合理分工，建设综合运输设施，制定合理的运价和补贴政策，以及能源和环境保护对策。

通过横向对比发现，上海在海-公运输、海-铁运输以及水-水运输等运输方式上，在联运结构、联运量、联运区域等方面与国外存在差距。通过纵向对比发现，上海乃至全球区域的综合运输趋势日益明显，该运输方式可在充分发挥各种优势、协调各自比例的基础上，综合实现货物运输的经济性和低碳环保性。因此，上海至西南的集装箱货运如何顺应时代发展趋势，大力发展多式联运并提高经济和环境效益有待进一步研究。

三、西南至上海低碳运输方式的选择

西南地区在地理上是指中国西南部的广大腹地区域，对应的行政区域包括四川省、云南省、贵州省、重庆市和西藏自治区。由于云南与广西地理位置的临近以及广西运输费用低廉导致云南货物必定经过广西再运往国外。而西藏自治区货物目前占全国货物进出口总额比值小将不予考虑。因此，本文所谈论的西南地区至上海货物运输主要指四川、贵州和重庆市的集装箱货物运输途径江苏、安徽、河北等地到达上海并出口。西南最大的集装箱货运中心——贵阳改貌货运中心于2011年6月正式开始运营，该中心对于发展西南地区远距离多式联运、促进西南地区贸易发展等具有深远的意义。

西南地区至上海的运输方式包括水路、铁路和公路运输，考虑在一定的距离内两种以上方式的联合运输造成的换装成本和时间损耗，本文考虑单一和两种联运运输方式，经过排列组合将得到以下几种可能性。然而，本文主要讨论集装箱货物运输且空运的货运量较小，考虑到后期西南地区贸易量不断增长的趋势，本文主要讨论其中的前三种联运方式。

单一运输：水运、铁路、公路、空运；两种联运：铁-水、公-水、公-铁、空-水、空-铁、空-公。

1.基于SWOT定性分析各种运输方式

比较公路和铁路的运输成本以及二氧化碳排放量（参见表1），可以发现铁路在长距离运输方面比公路更加经济和环保。因此，长距离公路运输方式在本文不再赘述，长距离的铁路运输再转水路或公路的运输将在下文进行详细的讨论。

表1 上海至成都公路、铁路运输的成本和能耗

就水路和铁路两种方式的换装而言，由于长江下游地区在水路运输上拥有较铁路运输更加丰富的自然资源、运输和装卸工具以及专业技术人员，在上游地区重庆港拥有较为完善的水路运输资源但在其他地区水网系统不发达，因此，将铁-水运输转运节点设在南京，将公-水运输和公-铁运输转运节点设在重庆，考虑到经济性和环保性，公-铁运输方式将不再考虑。为适应低碳运输的时代发展特点，将从优势、劣势、机会和威胁四个角度（SWOT）比较五种运输方式（参见表2），从定性角度寻找最优的运输方式。

就上海至西南地区长距离集装箱货物运输的经济性、环保性、时间限宽以及适应时代趋势来说，铁-水联运方式更符合要求。首先，其运输成本和碳排放量相对较低，运输时间相对较短，时代特征最为明显，充分发挥了铁路运输和水路运输各自的优势。其次，铁路运输和水路运输基于相关局限性而不能充分满足需要。再次，公-铁运输虽然具有明显的时间优势，但是费用高且污染较大。最后，公-水运输虽然相比前者较为便宜，但污染更大且运输时间较长。因此，就定性分析来看，五种运输方式优选顺序依次是：铁-水运输、水路运输、铁路运输、公-铁运输、公-水运输。

2.基于模糊、灰色和物元空间（FHW）定量分析各种运输方式

就可行的五种运输方式——水路运输、铁路运输、铁-水运输、公-水运输、公-铁运输，究竟哪种运输方式更适合西南区域进出口货物，以便在时间、收益及环保方面取得综合优势，仍需从定量的角度来评判孰优孰劣。本文将借用FHW决策方法，基于模糊数学、灰色系统和物元分析，针对国际集装箱多式联运通道效益，综合评价其本身以及与此相关的间接效果。同时，本文对FHW的改进之处在于用数值衡量代替专家评估，减少主观因素的影响，从客观上评价几种运输方式的效果。

以成都到洛杉矶的集装箱货物为例，由于成都以铁路和公路为主而水运体系不发达，因此，可行的通道线路及运输方式为：

线路1：成都（铁路）—上海（海运）—洛杉矶；

线路2：成都（铁路）—南京（水路）—上海（海运）—洛杉矶；

线路3：成都（公路）—重庆（水路）—上海（海运）—洛杉矶；

线路4：成都（公路）—重庆（铁路）—上海（海运）—洛杉矶。

（1）建立通道效益评价主体指标

表2 五种运输方式的SWOT分析

建立通道效益评价主体指标，并统计各个指标的数据，如表3所示。

（2）指标计算结果

主体指标计算结果。根据主体指标的数据信息分析，将每项指标划分为四个等级，分别记为4、3、2、1，等级越高表明该项指标实现的效果越好，计算结果如表4所示。

优度指标计算结果。包括了当前（近期）与潜在（远期）的等辅助指标评价。总体上各辅助指标评价与主体指标评价保持一致，只是现阶段社会发展的问题造成当前与潜在的差别。该部分当前评价依据现阶段各指标数据得出，潜在评价则依据各指标长期发展结果得出未来发展趋势，计算结果如表5所示。

劣度指标计算结果。劣度指标评价是辅助指标的一部分，也是FHW评价方法的特色所在，它对方案的潜在负效应进行评价，围绕当前与潜在的辅助不利方面进行评价，计算结果如表6所示。

（3）指标数据的进一步处理

再次，总灰度N=XN（优）+YN（劣）：

其中：X+Y=1；当X＞Y时，表示重视灰色优度的灰度；当X＜Y时，表示重视灰色劣度的灰度；当X=Y时，表示同等对待。N值不宜过大，N值越大说明方案的不确定性越大，那么实施该方案的风险也就越大。本文将同等对待每种运输方式的优度和劣度，以期综合考虑每种运输方式的特点。

表3 通道效益评价主体指标的数据信息

表4 方案主体指标评价结果

表5 优度指标计算结果

表6 劣度指标计算结果

最后，依赖于政策系数η的远近效益比：

其中：当η＞1时，着重于近期效益；当η=1时，近期效益与远期效益同等对待；当η＜1时，着重于长远效益。依据公式，得出各方案的总评价及辅助综合评价结果（参见表7）。

表7 成都—洛杉矶四种运输方式综合评价结果

从总评价指标来看，总评分最高的是线路1和线路2，其次是线路3和线路4。从辅助指标来看，基于白色劣度比C和灰色劣度比D都大于1时，该方案最有效，因此，线路2最有效；其次，线路1的白色劣度比接近于1，较为有效。而从总灰度来看，4条线路的灰度基本相同，线路3的总灰度较小。总的来说，可以得出线路2（铁-水-海运输）是最有效的方案，在西南地区经过上海出口集装箱货物中是首选线路。

依据远近效益比的公式，进一步分析四种运输线路的远近效益，本文取一系列η值，分别得出四种线路的Eη的结果，具体如表8所示。

从表8可以看出，当η=2时，各线路的Eη均大于1，所以四条运输线路近期效益的优点大于缺点。此外，线路3的波动尤为激烈，因此政策效应对线路3的影响最大。

四、低碳运输方案的优化

表8 依赖于政策系数的四种运输方式评价结果

基于FHW决策方法找到了一种西南地区至上海集装箱运输低碳、经济、环保的运输方式，其中，海铁联运应作为首选方式。然而，多式联运在我国尚处于发展初期，集装箱多式联运仍然采用分段运输模式，阻碍了我国国际多式联运发展。为此，可以进行以下几方面的改进：

1.建立点线结合的海铁联运中心

在布局上可以将铁路的港站与上海自贸区和保税区进行协调，为集装箱海铁联运提供高效、便捷的运营条件。此外，在铁路港站的建设中，尽量实现铁路车辆直接入港、直接卸船换装，缩短货物的换装时间，提高港口的运作效率。西南地区海铁联运中心可以由当地铁路部门和上海港口部门联合建设，通过共同投资、共同管理，实现各自的需求和利益，解决港站分离问题。

2.开设定点班列服务

针对西南至上海地区的货物开设直达货物班列，大力推动“五定”班列服务，同时提高集装箱满载率，满足提高运营效率和快捷货运的需求。此外，可以在运输方案、运输组织、班列经营管理、服务质量方面寻求突破。

3.建立电子数据交换（EDI）网络平台

为适应“互联网+”的需求，在多式联运中心及其配套港口建立电子数据交换平台系统，利用电子信息技术在效率、衔接、成本方面的优势，实现港口与内陆地区的互联互通。此外，在为企业提供规范标准的操作成本的同时，注重为企业提供个性化的定制方案。

4.发展双层集装箱运输

应大力开发多种集装箱运输（包括通用集装箱和特种集装箱）并使之双层化，降低空箱率和空箱调运成本，提高集装箱的运输效率，满足货运的快速需求。不过，双层集装箱只能在某些特定地点运输，对于要经过山洞的火车仍需要进一步攻克技术难题。

5.借力铁路货运改革

充分利用“铁路货运改革”的大环境优势，保障大宗货物的运力及服务质量，提高铁路在大宗货物运输上的竞争力。另外，铁路货物运价下浮进一步增强海铁联运在价格方面的竞争力，将有助于海铁联运的竞合、持续发展。

五、结论

上海在建设国际航运中心的过程中，如何争取更多的腹地货源显得尤为重要。现阶段，中西部尤其是西南地区的对内对外贸易额稳步增长，上海如何在稳定长三角集装箱货源的基础上继续向内陆中西部地区延伸、如何在长距离运输集装箱方面选择经济的运输方式、如何以低碳运输方式迎合长远的世界战略发展，成为值得深究的问题。本文从定性SWOT分析和定量FHW决策的角度，选择出最佳运输方式，得出海铁联运是最有效的方案，从西南地区经过上海出口集装箱货物是首选线路，并在借鉴鹿特丹、洛杉矶和日本先进经验的基础上对该种运输方式进行优化。当前，如何降低铁路运输成本、进一步优化并实现多式联运，显得尤为迫切和重要。

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责任编辑：林英泽

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，江苏省泰州市人，上海海事大学博士研究生，主要研究方向为港航物流可持续发展；王学锋（1959—），男，江苏省海安县人，上海海事大学教授，博士生导师，主要研究方向为航运现代化管理、交通运输规划与管理。