国际集装箱多式联运外部成本研究：上海-杜伊斯堡案例

李魁梅 郑波 杨黎霞

[摘 要]集装箱多式联运外部成本是运输政策制定的重要参数，但目前深入研究缺乏，实证研究更少。文章从分析多式联运外部成本入手，给出了多式联运外部成本结构和计算模型，并使用该模型对上海到德国杜伊斯堡的两种多式联运方式进行比较。结果表明，首先是水路运输的单位外部成本最小，其次是铁路运输，最后是公路运输，故而干线运输应该优先考虑水路运输，且多式联运方式中各运输方式的排放成本占外部总成本比重都是最大的。

[关键词]集装箱多式联运;外部成本;货币化;模型

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2020.22.178

1 前言

运输外部成本合理货币化对运输业可持续发展具有深远的影响。David J Forkenbrock[1]从社会的角度，分析了城际间道路运输的社会成本，得出外部成本占内部成本的13.2%的结论。在此基础上，将城际间的货物铁路运输和公路运输的外部成本进行了比较，并计算出了公路和铁路运输的外部成本。Andrea Ricci和Ian Black[2]对公路运输和联运的外部成本内因及组成做了详细研究，在给出计算方法的同时给出了促进多式联运发展内部化的方法。Cathy Macharis[3]研究了将外部成本通过油价内部化的影响，认为外部成本的内化，有利于实现运输价格的有效性。国内学者在2000年前后才逐渐关注运输外部性问题，且多是定性分析研究。如刘延平[4]分析了我国运输外部性表现形式，并给出了交通外部成本内部化和对资金和城市生活环境两大稀缺资源建立有效的产权制两大对策;林晓言[5]等，分析了运输外部性的制度因素，直接原因就是私人成本和社会成本相悖，深层次的原因是产权制度的缺失和不合理。定量研究方面，叶维[6]等从环境污染、生态破坏、拥挤和交通事故四个方面研究了水路运输的外部成本，并给出了通过税收、产权市场交易和企业合并甚至是法律途径进行内部化。严飞[7]比较系统地介绍了国外在事故成本、噪声成本、拥堵成本和排放成本的影响因素、变量及计算思路，对实现本土化的外部成本研究具有重要参考价值。

通过文献的研究可以明晰两点：一是外部成本不可忽视，对于运输业可持续发展至关重要;二是对于外部成本的核算，没有统一的方法，且多针对某一种运输方式。基于此，本文主要从以下四个方面对多式联运外部成本进行了详细分析并建立相关的成本模型：交通事故成本（致死、受重伤、受中度伤、受轻伤）、交通噪声成本、交通排放气体造成环境污染的成本、交通拥堵时间成本。

2 多式联运外部成本

运输外部成本是社会成本中不可忽视的一部分，而通常情况下，在计算运输成本时，只考虑与运输相关活动的费用，这些费用在市场体系中体现的成本称为私人成本，是内部性的，但是对整个社会来说，运输成本还包括交通事故成本、噪声成本、排放成本和拥堵成本。因此单次运输外部成本可以按式（1）计算得到。

TCn=（UCan+UCnn+UCen+UCcn）×TOn（1）

其中：UCan：第n种运输方式交通事故单位成本;UCnn：第n种运输方式噪声单位成本; UCen：第n种运输方式排放单位成本;UCcn：第n种运输方式拥堵单位成本;TOn ：第n种运输方式货物周转量。

分析多式联运外部成本，有必要详细了解其地理空间分布和外部成本的组成。多式联运包括三个运输阶段：集货、干线运输和配送，必然包含公路运输方式，所以多式联运总外部成本可以按式（2）计算。

TC=TC1+XTC2+YTC3（2）

当X或Y=1时，多式联运包括铁路或水路运输;X或Y=0时多式联运不包括铁路或水路运输。

2.1 排放成本模型

多式联运集货和配送阶段使用的卡车、干线运输的水运通常以柴油为燃料，燃烧排放的尾气中含有CO2、CO、NO×、HC等，这些尾气成分复杂，对环境造成污染或是聚集带来温室效应。尽管有的机车使用电力驱动，间接污染依然存在，如获取的电力来自火力发电，发电厂所在地必然存在污染气体和颗粒物排放问题。

机车通过燃烧获得动力，其中的能源转换效率、燃料构成在一定时间段内可以看成是固定不变的，故而每燃烧单位重量或体积燃料排放的尾气构成及质量，即排放率可以认为在一定时间内是个定值，用R表示。

（1）公路运输排放Etruck：影响货运汽车排放的因素比较复杂，如路况、拥堵等情况，但相对于汽车内燃机的性能以及车辆载重（L）、运距d、运行速度v，其可以忽略，因此货运汽车尾气排放计量模型如式（3）所示。

Etruck=100f（v）×d×R×L/Lc（3）

其中： f（v）：貨运汽车满载运行一百千米时车速与油耗量的关系; Lc：货运汽车最大载重量（额定）;L：运输量。

（2）铁路运输排放Et：铁路运输的动力来源基本上是内燃机和电动机。对于内燃机的排放（Eice），参照汽车运输排放计量模型，而火车因为是干线运输，启动和刹车段较短，对总排放的影响忽略不计，所以模型（4）仅考虑了油耗、里程和内燃机的排放率。对于电力机车排放（Eel）而言，不但需要考虑火电的使用率，还需搞清楚电力输送的损耗情况，计算模型如式（5）所示。

Eice=F×d×R×L/Lc（4）

其中：F：每千米运距消耗燃料的量。

Eel=F×dT×Ef×（1-S）×R×r×L/Lc

E电=F×dt·eT×Ef×（1-S）×R×1Lc×U×L×r（5）

其中：Ef：发电燃烧标准煤一吨所产生的电量;T：标准煤发电转化率;S：电力输送过程损耗率;r：电力机车使用火电占比情况。

（3）水路运输排放Evessel：货船的排放分布在航线沿线和港口，在正常航行时，船舶发动机是以固定功率动力输出，所以在正常航行条件下，亦可视为匀速行驶，故而其水运排放模型如式（6）所示。

E船=Cf×EPV×ds×（1Lc×U）×L

Evessel=Cf×EP/V×d×L/Lc （6）

其中： Cf：每千瓦时能力输出排放量;EP：航行时发动机输出的固定功率。

基于以上各运输方式的排放模型，可以求出多式联运完成一些运输任务的各种气体和颗粒物的总排放量，乘以对应气体和颗粒物的单位损害成本即可得到多式联运的排放外部成本和单位排放成本，见式（7）、式（8）和式（10）。

E总=∑6j=1E总j=∑6j=1（∑nk=1Ekj+E吊j+E场内j），其中： n=1，2，3（7）

EC总=∑6j=1（E总j×Cj）（8）

UCe=EC总TO（9）

2.2 交通事故成本模型

多式聯运中各运输方式的事故发生具有偶发性，所以对于某次运输任务而言，事故的成本模型只有通过统计的方法进行估算。任何一种运输方式的事故都有人员伤亡情况（货物运输）、货物和基础设施设备的损失，以及公共管理部门处理事故而产生的额外耗费[13]。文章具体的操作方法为，以国家或地区（根据路线的范围）一年时间内的以货物和运输对象的四种事故成本进行归集，如式（10）所示。在此基础上，根据对应国家或地区的年货物周转量将事故成本进行分摊，则得到该国家或地区的单位交通事故成本，计算方法如式（11）所示。

TCa=∑4i=1NiCi+Ce+Cd（10）

其中：TCai：统计年度货物运输事故成本;NiCi：统计年度货物运输人员事故损失成本（i=1表示事故中有人员死亡;i=2表示事故中有人受重伤;i=3表示事故中有人员受中度伤;i=4表示事故中有人员受轻度伤）;Ce：统计年度内货物运输事故造成的货损和设施设备损失，亦即统计的直接经济损失;Cd：年度内处理事故发生的耗费。

UCa=TCaTO（11）

其中：UCa：统计年度内交通事故单位成本;TO：统计年度内的货物周转量。

2.3 运输噪声成本模型

货物运输是噪声的主要污染源之一，且为流动性噪声源，所以受到噪声污染的不仅包括司机、押货人员等，还包括交通沿线的非使用者，具有明显的外部性特点。此外，噪声造成的伤害具有隐蔽性和持续性，对居民的身体和心理均会有不同程度的伤害而发生医疗成本。Gloria P[14]在文中将噪声引起的疾病成本分为心脏病风险成本VAR和其他两类，同时考虑被噪声污染的非使用者的支付意愿（WTP），具体计算如式（12）所示。

TCns=WTP+VAR+Cme（12）

其中：TCns：货物运输噪声成本;Cme：噪声对非使用者造成的其他疾病治疗成本。

那么对应周期内的单位货物运输噪声成本为：

UCn=TCnTO（13）

2.4 拥堵成本模型

多式联运末端的卡车收集和配送的货物通常分布在密集的市区和工业区，可能遭遇拥堵造成延误，已经成为多式联运不可避免的问题，且会对运输服务使用者带来额外的耗费，主要体现在拥堵时间内货物持有成本的增加和司机以及押送人员工资的增加，所以多式联运的拥堵时间成本就是拥堵成本的具体构成，计算模型如式（14）所示，单位拥堵成本计算模型如式（15）所示。

CC=VF×ρ365×24×D+CHR×D（14）

其中：CC：表示某次运输任务的拥堵成本;VF：表示某次运输任务的货物的价值;ρ： 表示货物年持有成本;D：表示某次运输任务因拥堵造成的延误时间;CHR：表示每小时人力成本。

对应的某次运输任务的单位拥堵成本为：

UCC=CCTO（16）

3 案例分析

上海运往欧洲的大部分货物，以前均通过海运方式运到欧洲。如今中欧班列为上海货物的出口提供了新的多式联运方案，实现了东部货物通过重庆运抵欧洲的目标。文章针对上海运往德国杜伊斯堡的某一次运输任务，对上述两种多式联运方式进行外部成本估算。

现有40个20ft装满零配件的集装箱，单箱总重20吨，货物总价值3200000美元，从上海周边集聚到上海港后运至德国杜伊斯堡周边地区。在此通道上有两种多式联运方式：一条是从上海海运至汉堡，再火车运至杜伊斯堡;另一条是从上海用火车运至重庆，然后走“沪渝新欧”大通道至杜伊斯堡。

3.1 单位排放成本计算

（1）公路运输单位排放成本计算。在货物的集货和配送阶段，使用VolvoF16车型。该车型燃烧1L柴油产生的尾气有2212.78克CO2、3.99克CO、39.9克NO×、1.66克HC和0.89克悬浮颗粒。多式联运在集货和配送阶段的平均运距70km，时速为每小时35km，结合欧盟公布的排放边际成本，可以算出公路运输单位排放成本为5.77×10-3（$/t·km）。

（2）铁路运输单位排放成本计算。从上海至重庆有1949km，重庆至德国杜伊斯堡的运距为11179km。机头使用功率为7200kw的电力机车，平均时速为每小时90km。据统计，目前我国的电力火电占77%左右，故而认为铁路使用火电的比例按此数据计算。结合标准煤炭排放率，即燃烧1吨标准煤排放690千克CO2、15.6千克NO×和9.6千克悬浮颗粒，以及可知道的电力传输综合损耗18%，可计算出单位成本为2.24×10-3（$/t·km）。

（3）集装箱船单位排放成本计算。从上海至德国汉堡通过海运，该集装箱船舶能够装载5000个标准集装箱，载重吨位利用率为75%，航行时发动机功率输出为8900kw，行驶速度为每小时40km，航行距离为20100km，可算出单位排放成本，为3.3×10-4$/t·km。

3.2 交通事故单位成本计算

2016年全国公路运输的货物周转量达61211亿吨·公里，同期根据公安部交管局的统计数据可知，2016年全国因为货车事故50004起，造成死亡人数25000人，受伤人数46800人，造成的直接经济损失高达9亿元人民币。根据国家赔偿标准，死亡60万元人民币，受伤人均20万人民币，处理事故的公共部门耗费一千每次，可算出公路运输交通事故单位成本为 6.56×10-4$/t·km。同理，根据我国海域事故统计数据，计算出集装箱海运的单位事故成本为1.21×10-5$/t·km。

由于研究资料的缺乏，鐵路交通事故单位成本参照欧盟的统计数据[8]为4×10-4$/t·km，公路和铁路的噪声单位成本分别为2.2×10-4$/t·km和3.3×10-3$/t·km。水路运输的噪声外部成本暂不考虑。

3.3 拥堵单位成本计算

上海市周边及市区范围内，一般情况的拥堵时间约30分钟。根据鲁棒模型计算的货物时间成本约占货物价值的25%，那么可求出每小时货物的时间成本。人力成本方面，根据上海当地的情况，时薪约为5$，可计算出拥堵单位成本为3.4×10-3（$/t·km）

3.4 外部总成本计算

针对通道上两种多式联运方式的外部总成本为：①干线运输为铁路运输：63672.26美元;②干线运输为水运：8650.12美元。

4 比较分析

通道上的两种多式联运方式的总外部成本相差甚远，干线为铁路运输的多式联运方式的总外部成本是干线为水路运输的多式联运方式总外部成本的7.36倍。

根据上面三种运输方式的外部成本计算结果，可得出公路运输的单位外部成本最大，其次是铁路运输，最小的是水路运输。同时三种运输方式排放成本占总外部成本比例均最大，且公路运输的交通事故成本和铁路运输的噪声成本的比重偏大。

参考文献：

[1] DAVID J FORKENBROCK. External costs of intercity truck freight transportation [J].Transportation Research（Part A）， 1999（33）：505-526.

[2] ANDREA RICCI， IAN BLACK. Measuring the marginal social cost of transport[J]. Research in Transportation Economics， 2005（14）：245-285.

[3] CATHY MACHARIS，ELLEN VAN HOECK， ETHEM PEKIN， ET AL. A decision analysis framework for intermodal transport： Comparing fuel price increases and the internalization of external costs [J].Transportation Research（Part A）， 2010（44）： 550-561.

[4]刘延平. 中国交通运输外部性的影响及对策[J]. 经济学动态，1999（8）：24-26.

[5]林晓言，李红昌，高薇薇. 中国交通运输外部性制度分析及内部化政策[J]. 数量经济技术经济研究，2003（9）：127-132.

[6]叶维，真虹.论水路运输外部性内部化及相关国家政策的制定[J].中国软科学，2004（9）：32-37.

[7]严飞，沈阳.国外交通运输外部成本研究评述[J].综合运输，2018，40（7）：59-63.

[8]INFRAS，IWW. External costs of transports-update study[Z].Zurich/Karlsruhe， 2004.

[基金项目]重庆市教育委员会科学技术研究计划“一带一路”和“长江经济带建设”背景下运输适宜性评价模型研究及应用项目资助项目（项目编号：KJQN201802403）。