基于碳排放考量的集裝箱海陸多式聯(lián)運模式選擇

蔣玲茜+張培林+陳沿伊

【摘 要】 為使集裝箱海陸多式聯(lián)運模式選擇能更符合節(jié)能減排的要求，分析碳排放影響因素并建立海陸多式聯(lián)運碳排放計算模型和運輸成本計算模型，在此基礎(chǔ)上建立基于碳排放量、運輸成本、運輸時間的多目標(biāo)決策模型，通過決策模型進行聯(lián)運模式的比較選擇。以哈爾濱市至泰安市的集裝箱海陸多式聯(lián)運為例，應(yīng)用以上多目標(biāo)決策模型得出“鐵―海―鐵聯(lián)運”模式為最優(yōu)方案。

【關(guān)鍵詞】 集裝箱；海陸多式聯(lián)運；碳排放；多目標(biāo)決策

0 引 言

交通運輸行業(yè)碳排放量占各行業(yè)碳排放總量的30%以上，在節(jié)能減排日益重要的當(dāng)今社會，推行低碳交通顯得尤為重要和迫切。多式聯(lián)運由于其降低成本、節(jié)能減排的效應(yīng)顯著，已被越來越多的國家納入綜合運輸體系建設(shè)。對于集裝箱多式聯(lián)運來說，海陸多式聯(lián)運是其最主要的聯(lián)運方式，選擇不同的聯(lián)運模式會產(chǎn)生不同的經(jīng)濟效益和社會影響。以往在集裝箱海陸多式聯(lián)運模式選擇的研究中，大部分學(xué)者[1-3]只是單純考慮運輸成本和時間這兩方面因素的影響，較少有學(xué)者將碳排放這一因素考慮進去，即使有學(xué)者[4-5]對多式聯(lián)運碳排放作研究也大多只是定性分析，較少有定量研究。在全球倡導(dǎo)低碳運輸?shù)拇蟊尘跋拢寂欧艑⒊蔀楹ｊ懚嗍铰?lián)運模式選擇時必須考慮的因素。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，在集裝箱海陸多式聯(lián)運模式選擇中加入碳排放這一因素，建立基于運輸過程中碳排放量、運輸成本、運輸時間的多目標(biāo)決策模型，并進行實證分析。

1 集裝箱海陸多式聯(lián)運模式

1.1 公海聯(lián)運模式

公海聯(lián)運是貨物經(jīng)由公路運至沿海港口碼頭，再經(jīng)船舶運至目的地港口，或是貨物經(jīng)船舶運至沿海港口碼頭，再經(jīng)公路運輸至最終目的地的只需“一次申報、一次查驗、一次放行”就可以完成整個運輸過程的一種運輸模式。[6]公海聯(lián)運盡管不能達到運輸成本最優(yōu)且作業(yè)效率也較鐵海聯(lián)運低下，但由于其具有靈活性強、時效性高的特點，目前仍然是最主要的集裝箱海陸多式聯(lián)運模式。公海聯(lián)運的整個運輸過程中只涉及公路和海路2種運輸方式。

1.2 鐵海聯(lián)運模式

鐵海聯(lián)運是貨物經(jīng)由鐵路運至沿海港口碼頭，再經(jīng)船舶運至目的地港口，或是貨物經(jīng)船舶運至沿海港口碼頭，再經(jīng)由鐵路運至最終目的地的只需“一次申報、一次查驗、一次放行”就可以完成整個運輸過程的一種運輸模式。鐵海聯(lián)運與公海聯(lián)運相比，鐵海聯(lián)運雖然在集貨時間方面顯劣勢，但因有著巨大的運能、較高的作業(yè)效率、較少的廢氣排放、較低的成本等優(yōu)勢，已成為各個國家優(yōu)先發(fā)展的一種運輸方式。在鐵海聯(lián)運的整個運輸過程中除了有鐵路和海路運輸方式外，還有從起運地到鐵路集裝箱場站以及從鐵路集裝箱場站到最終目的地的公路運輸。

2 基于碳排放量、成本、時間的 多目標(biāo)決策模型

2.1 海陸多式聯(lián)運的碳排放計算

海陸多式聯(lián)運的碳排放計算公式為

式中：W聯(lián)為海陸多式聯(lián)運每千米運輸產(chǎn)生的碳排放量，kg； 海、 陸分別為海路和陸路運輸里程在多式聯(lián)運總里程中的占比； W海為海運段每千米運輸?shù)奶寂欧帕?，kg； W陸為陸運段每千米運輸?shù)奶寂欧帕浚琸g。

本文只對同一起止點間進行不同的聯(lián)運模式選擇，由于公海聯(lián)運和鐵海聯(lián)運中的海運段相同，因此，只要比較2種模式下陸路段的碳排放量即可。

在公海聯(lián)運模式中，公路運輸每標(biāo)箱單位里程的碳排放量的計算公式為

式中：W公為公路每千米運輸?shù)奶寂欧帕浚琸g； 汽為公路運輸中汽油消耗量在燃料總消耗量中的占比；G汽為每標(biāo)箱每千米運輸所消耗的汽油量，根據(jù)相關(guān)研究[7-8]，G汽取0.689 L/（TEU€穔m）； F汽為消耗每升汽油所產(chǎn)生的二氧化碳，根據(jù)政府間氣候變化專門委員會（IPCC）資料，F(xiàn)汽取2.27 kg/L； 柴為公路運輸中柴油消耗量在燃料消耗總量中的占比；G柴為每標(biāo)箱每千米運輸所消耗的柴油量，取0.606 L/（TEU€穔m）；F柴為消耗每升柴油所產(chǎn)生的二氧化碳，根據(jù)IPCC資料，取2.74 kg/L。

在鐵海聯(lián)運模式中，由于我國目前營運的鐵路機車絕大部分為電力機車，而電力機車雖然在行駛中不產(chǎn)生碳排放，但為其供電的發(fā)電企業(yè)是產(chǎn)生碳排放的；因此，在鐵海聯(lián)運模式中，鐵路段每標(biāo)箱單位里程二氧化碳排放量的計算公式為

式中：W鐵為鐵路段每千米運輸產(chǎn)生的二氧化碳排放量，kg； G電為每標(biāo)準(zhǔn)集裝箱每千米運輸所消耗的電量，根據(jù)《中國交通年鑒》資料 G電取 kW€穐 /（TEU€穔m）； F電為上游發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)每度電的二氧化碳排放量，F(xiàn)電=0.717 kg/（kW€穐）。

2.2 海陸多式聯(lián)運的運輸成本計算

海陸多式聯(lián)運的運輸成本是指整個聯(lián)運過程中所需支出的全部費用，包括貨物集散、在各個轉(zhuǎn)運中心作業(yè)時所耗的場地租金、保險費和人工費用等。

本文只對同一起止點間的不同聯(lián)運模式進行比較分析，由于具有相同的海運段，因此，在成本計算時只將公路運輸段與鐵路運輸段進行成本比較。

2.2.1 公路運輸成本計算公式

公路運輸段每標(biāo)箱的運輸成本計算公式為

式中： C公為公路運輸段每標(biāo)箱運輸成本，元； c1為公路運輸中每標(biāo)箱每千米的運輸費，元； y為集裝箱卡車的過橋費和過路費，元； l1為集裝箱的卡車運輸里程，km； a1為在集裝箱堆場的裝卸費，元； a2為集裝箱卡車的出省費，元。

2.2.2 鐵路運輸成本的計算公式

鐵路運輸段每標(biāo)箱的運輸成本計算公式為

式中：C鐵為鐵路運輸段每標(biāo)箱的運輸成本，元； c2為在鐵路運輸中每標(biāo)準(zhǔn)箱每千米的運輸費，元；l2為鐵路運輸里程，km； E1為鐵路建設(shè)基金率； e2為鐵路運輸相關(guān)均攤運費，元； b1為鐵路運輸?shù)拿繕?biāo)箱均攤發(fā)到基價，元； b2為集裝箱使用費，元； b3為鐵路發(fā)護費、聯(lián)防費，元； b4為鐵路場站裝卸費，元； b5為施封材料費和組織服務(wù)費，元； m為與鐵路運輸相關(guān)聯(lián)的公路運輸費，元。endprint

3 實證分析

選取哈爾濱市至泰安市間海陸多式聯(lián)運的不同模式，設(shè)定：一趟鐵路班列裝運80 TEU，每標(biāo)準(zhǔn)箱質(zhì)量為10 t，其他基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如表1所示。

（1）得到各方案目標(biāo)值

選取鐵―海―鐵、鐵―海―公、公―海―鐵、公―海―公等4種海陸聯(lián)運模式，將式（1）―（5）中的相關(guān)量值取值如下： 汽= 20%；c1=6.5元/km； 哈爾濱―大連y=360元，煙臺―泰安y=200元； a1=60元/km；a2=15元/km； c2=元/km；b1=161元/TEU；b2=100元/TEU； b3=4元/TEU； b4=386.1元/TEU； b5=65元/TEU； e1=0.528元/km； e2=元/km； m=900元。分別計算這4種模式中陸路運輸碳排放量、陸路運輸成本和裝卸、等待、集貨時間，見下表2。

根據(jù)多目標(biāo)決策模型，計算得到4種方案3個目標(biāo)的計算結(jié)果，見表3。

4 結(jié)果分析

本文實證案例中陸路運輸段里程較長，因此，即使在鐵路集貨所需更多時間的情況下，得出的最優(yōu)方案仍是鐵海聯(lián)運。根據(jù)本文所建立的運輸成本計算模型可以得到每標(biāo)箱的經(jīng)濟運距為320 km，即：運距小于320 km時公路運輸成本低于鐵路運輸，運距超過320 km則鐵路運輸成本低于公路運輸。若只考慮運輸成本，則可直接比較運距。

根據(jù)碳排放量計算模型可以得到：公路運輸段的碳排放量為1.641 kg/（TEU€穔m），鐵路運輸段的碳排放量僅為0.079 kg/（TEU€穔m），因此，在碳排放方面，鐵路與公路相比有著很強的優(yōu)勢。

根據(jù)本文所建立的基于碳排放量、成本、時間的多目標(biāo)決策模型，可以在不同情況下綜合考慮碳排放量、運輸成本和運輸時間這三方面的影響因素進行集裝箱多式聯(lián)運的模式選擇。

5 結(jié) 語

集裝箱海陸多式聯(lián)運具有運輸成本低、效率高、低排放的優(yōu)點，因此，我國現(xiàn)階段應(yīng)該大力發(fā)展集裝箱海陸多式聯(lián)運。從實證分析的結(jié)果可以看出，集裝箱海陸多式聯(lián)運在不同模式下其碳排放、運輸成本和運輸時間有差異，在全球倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟的潮流下，在對其進行模式選擇時不能僅考慮成本和時間，還應(yīng)該考慮碳排放這一影響因素。

本文對集裝箱海陸多式聯(lián)運不同模式進行分析時在考慮成本和時間的基礎(chǔ)上加入碳排放這一因素，使得分析結(jié)果更能體現(xiàn)節(jié)能減排的社會要求，更符合現(xiàn)代社會可持續(xù)發(fā)展的理念。本文以哈爾濱市至泰安市這一海陸多式聯(lián)運線路為例，應(yīng)用所建模型進行實證分析，結(jié)果表明該模型具有實用性及可行性，可以根據(jù)具體的情況給出相應(yīng)的決策。在現(xiàn)實情況中，海陸多式聯(lián)運的模式選擇除了要考慮碳排放、運輸成本和運輸時間外還涉及很多因素，比如大氣污染的治理成本、貨主的要求等等，因此，在現(xiàn)有模型的基礎(chǔ)上增加更多的影響因素來進行集裝箱海陸多式聯(lián)運模式選擇是今后的研究方向。

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