本文是一篇物流管理论文,本文利用 Logit 模型和双层多目标规划,构建了只考虑碳排放的陆港选址模型和考虑碳排放和建设效用的陆港选址模型,并以西南地区云南、贵州两省为例,验证了模型的可行性和实用性。
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
伴随着经济全球化的发展和集装箱运输的不断普及,以海运为主的运输逐渐成为国际物流的中坚力量。2018 年全球前 10 大集装箱港口完成集装箱吞吐量 2.44 亿TEU,较 2014 年增长 12.96%;其中中国有七大港口名列前十,完成的吞吐量占总吞吐量的 70.03%,较 2014 年增长 1.4%。中国的港口发展取得了卓越的成就,但是不容忽视的是,中国港口的内陆运输体系仍不完善。2018 年,全国港口集装箱吞吐量 24982.43 万 TEU,其中铁水联运比例仅占 1.72%。货物集装箱化率低、铁路运输市场分布不均匀等问题,直接制约铁水联运的发展,大部分港口的运输仍以公路运输这一单一的运输方式为主。这导致了各大港口出现了吞吐负担大,交通拥堵成本高,环境污染严重等问题,不利于港口的可持续发展。
图 1-1 2018 年中国集装箱吞吐情况及铁水联运比例
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1.2 文献综述
1.2.1 陆港对城市发展和环境治理的作用
目前对陆港作用的研究主要分为两种类型,一部分学者关注陆港的发展对港口和内陆城市的影响。朱廷珺(2009)以建设兰州陆港为例,分析了目前陆港的功能和作用。研究表明,基于国际的背景和天津港的支持,建立兰州陆港,对加快腹地的市场化进程,拓展西部地区的物流功能,加强西部地区的市场竞争能力等,具有不可替代的重要作用[1]。朱长征(2010)对中国国际陆港的现状展开研究,并提出了国际陆港的重要作用。该学者认为,国际陆港促进中国腹地地区的外贸发展,促进港口相关产业的发展,促进港口产业向内陆的转移[2]。Jagan(2018)使用探索性因子分析(EFA)分析马来西亚的陆港运营对海港竞争力产生的影响。研究表明,建设陆港能有效地提高海港性能,提高海港的差异化服务能力,增加海港贸易量和容量等等[3]。
另一部分学者则关注了陆港的建设对解决环境问题的重要作用。Andrius(2007)认为,陆港是将多式联运码头从港口区域进一步移至腹地,将港口的货物处理移至内陆的公共交通中心。研究表明,陆港的存在既可以帮助腹地区域发展,又能缓解海港的交通拥堵问题[4]。Violeta Roso(2007)从环境的角度对陆港的作用进行了分析。学者认为,设计完备的陆港能够有效地降低碳排放量,同时降低海港的拥挤程度和运输的等待时间,提高物流运作的效率[5]。Samir(2016)认为,陆港在与海港的合作过程中,能有效地缓解交通拥堵和环境污染等问题。学者使用多准则决策分析(MCDA)和贝叶斯网络(BN)等方法,对西班牙 10 个陆港的可持续性进行评估,得到了环境变量对陆港的可持续发展有着最显著的影响[6]。
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2 概念界定及理论基础
2.1 陆港选址的相关概念
为了更好地区别陆港与传统物流设施选址的差异,本节对陆港的相关概念、功能和选择特点进行阐述。
2.1.1 相关概念的界定
(1)陆港
Munford(1980)年提出了 Dryport 的概念,该学者认为陆港是建立于海港附近的,并能有效提高海港运作效率的设施[27],这是陆港近义名词的首次提出。欧盟委员会(EuropeanCommission)于 1991 年提出了 Inlandport 的概念,指出内陆港是与海港紧密相连的内陆货运站。Dry port 和 Inland port 是国外学者在陆港研究中最常用的称呼。随后国外学者对陆港的定义也有所完善,例如 Jarzemskis(2006)提出,陆港建立于距离海港较远的内陆地区,通常在多式联运中担当物流场站或中转站的作用,为货主提供国际物流以及配送服务;此外,陆港继承了海港的货代、代理清关功能,保证了货物运输过程中信息流的纵向一体化[28]。
由于对 Dryport、Inlandport 翻译的多样性,国内学者对于陆港的定义衍生出很多新的名词,例如陆港、无水港、内陆港等等。席平、严国荣等(2001)首次提出“国际陆港”的新概念,为中国的陆港研究开创了先河[29]。张宇圣,颜二鹏(2013)等系统性地分析了中国学者对于陆港名称的界定,认为陆港的名称与空港、海港相对应,名称规范统一,与陆港、内陆港等名称相比更简洁、准确[30]。2014 年“中国港口协会陆港分会”第一次将“陆港”、“内陆港”、“干港”等名词统一命名为“陆港”,为后续的研究奠定了基础。
由于国内学者对于陆港的定义众说纷纭,本文对陆港的定义采用交通运输部2016 年核准生效的《政府间陆港协定》中对陆港的定义,即“(国际)陆港是与一个或多个运输模式相连接的,作为一个物流中心进行运作的内陆地点,用于装卸和存储在(国际)贸易过程中移动的货物,并对之进行法定检查,开展海关监管,办理海关手续”[31]。
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2.2 理论基础
2.2.1 设施选址理论
1909 年,Weber 研究了在平面上的仓库选址问题(称为韦伯问题) ,是选址领域研究的开端。1964 年,Hakimi 提出了网络上的 p-中值问题与 p-中心问题,这篇文章完善了选址理论体系,对选址理论的发展具有重要的意义[32]。从此,选址理论研究成果渐渐浮现,文献呈现逐年增长的趋势。目前最常见的设施选址问题有 P-中值问题、P-中心问题、选址-分配问题和枢纽选址问题等等。
陆港的选址问题是一种典型的枢纽选址问题(Hub Location Problem,HLP)。HLP 问题在 1986 年由 O’Kelly 首次提出,分析了单枢纽选址问题和多枢纽选址问题的差异,为 HLP 的研究开创了先河[33]。Turgut 研究了欧式距离下的 HLP 问题,丰富了 HLP 问题的理论[34]。伴随着研究的深入,人们发现考虑能力约束的设施选址问题(Capacitated Facility Location Problems, CFLP)更加符合现实情况,但是对于陆港等大型物流设施的选址来说,如果给定的容量过小,会导致设施不具备服务附近所有需求点的能力,导致客户选择更远的枢纽进行服务,造成了时间和经济上的损失;如果给定的容量过大,则会导致设施的建设成本过高,同时造成了资源的浪费。因此将陆港的选址问题转化为多重能力等级约束的枢纽选址问题(Multi-LevelCapacitated Hub Location Problems, MCHLP)问题。
在 MCHLP 问题的研究方面,Chen 开发了一种基于成本变化的表上作业法,即动态表上作业法(DynamicVogelApproximationMethod,DVAM),以解决多级容量设施的选址问题[ 35 ]。Seyed 利用超大规模邻域搜索算法(Very Large-ScaleNeighborhood,VLSN)分析多级容量约束的选址问题[36]。贺小容考虑了层级系统的不同容量限制,研究了应急物流领域的 MCHLP[37]。肖俊平对比分析了 MCHLP 与HLP 在应急物流设施选址中的差异,为需求不确定的枢纽选址问题的研究提供了新的思路[38]。
图 3-1 设施数量与成本关系曲线图
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3 考虑碳排放的陆港选址模型................... 17
3.1 问题的提出.....................17
3.2 考虑碳排放的陆港选址模型.......................19
4 考虑碳排放和建设效用的陆港选址模型....................33
4.1 基于城市属性指标的建设效用函数......................... 33
4.1.1 效用理论及 Logit 模型的原理........................ 33
4.1.2 建设效用函数的构建..........................36
5 中国云南、贵州两省的陆港选址研究..........................43
5.1 云南、贵州两省陆港建设现状分析................... 43
5.1.1 陆港建设环境.....................43
5.1.2 陆港建设现状............. 48
5 中国云南、贵州两省的陆港选址研究
5.1 云南、贵州两省陆港建设现状分析
云南省和贵州省地处中国西南腹地,主要出海口位于中国南部沿海地区,包括广州港、深圳港和广西北部湾港等等。相比于四川省和重庆市,云贵两省的陆港建设发展较慢;目前已建设的陆港大都是海港在内陆地区设立的办事处,无法满足云贵地区实际的对外贸易需求。本节首先对云南、贵州两省陆港的建设环境、建设现状进行分析,并总结云贵地区陆港发展存在的问题。
5.1.1 陆港建设环境
(1)陆港目标港口的现状
云南、贵州两省的主要目标港口分布在华南一带,包括广州港、深圳港和广西北部湾港,如图 5-1 所示。2019 年 1-10 月,在中国大陆港口货物吞吐量排名中,华南地区广州港、深圳港和广西北部湾港排名均在前 20 位。现对这三个港口的基本情况进行分析:
图 5-1 云贵地区的主要出海口
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6 结论与展望
6.1 本文的主要结论
本文利用 Logit 模型和双层多目标规划,构建了只考虑