萬(wàn)程鵬 陶嘉樂(lè) 伍 靜 張 笛▲
(1.武漢理工大學(xué)智能交通系統(tǒng)研究中心,武漢430063;2.武漢理工大學(xué)國(guó)家水運(yùn)安全工程技術(shù)研究中心,武漢430063)
2019 年底,新型冠狀病毒肺炎(Coronavirus Disease 2019,COVID-19,簡(jiǎn)稱(chēng)“新冠肺炎”)爆發(fā),世界各國(guó)和地區(qū)相繼開(kāi)始執(zhí)行嚴(yán)格的管控措施。疫情爆發(fā)時(shí)正值中國(guó)春節(jié),進(jìn)一步加劇了對(duì)國(guó)際航運(yùn)業(yè)的影響。全球主要航運(yùn)公司集裝箱班輪停航增加,整體船舶裝載率偏低、各地港口裝卸效率偏低、國(guó)外港口掛靠難度增加、部分港口生產(chǎn)近乎停滯,全球集裝箱運(yùn)輸量大幅減少,運(yùn)價(jià)下跌。疫情嚴(yán)重影響了航運(yùn)物流通道的暢通,致使國(guó)際運(yùn)輸服務(wù)能力大幅度下降,對(duì)世界海運(yùn)造成巨大沖擊[1-2]。根據(jù)國(guó)際航運(yùn)公會(huì)(ICS)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),中國(guó)主要港口第一季度集裝箱貨運(yùn)量減少了600 萬(wàn)TEU,疫情對(duì)全球航運(yùn)業(yè)造成的損失高達(dá)每周3.5億美元[3]。
鑒于此,本研究首先根據(jù)中國(guó)國(guó)際航線組2020年2月—5月的運(yùn)力變化情況,分析了疫情對(duì)中國(guó)與全球主要區(qū)域國(guó)際海運(yùn)貿(mào)易的影響;在此基礎(chǔ)上,著重針對(duì)2020年2月的班輪班期/停航信息,構(gòu)建中國(guó)國(guó)際集裝箱運(yùn)輸?shù)膹?fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型,并基于主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征指標(biāo),從網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)的角度定量分析了新冠肺炎疫情對(duì)中國(guó)國(guó)際航運(yùn)的影響[4-7]。
疫情和春節(jié)淡季雙重因素的疊加作用對(duì)國(guó)際航運(yùn)業(yè)帶來(lái)了極大的負(fù)面影響,不僅體現(xiàn)在疫情期間的短期不利沖擊,更有長(zhǎng)期的產(chǎn)業(yè)鏈波及效應(yīng)。為了盡可能準(zhǔn)確的反應(yīng)疫情對(duì)中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的影響,選取2020年2月2日(2020年第6周,春節(jié)后第1周)至5 月23 日作為研究數(shù)據(jù)來(lái)源的主要參考時(shí)間段。筆者搜集了該時(shí)間段內(nèi)中國(guó)對(duì)外出口集裝箱運(yùn)力及2月航運(yùn)公司的詳細(xì)班輪運(yùn)輸服務(wù)信息作為本研究的數(shù)據(jù)來(lái)源,主要數(shù)據(jù)收集和處理步驟如下。
1)根據(jù)包括馬士基、中遠(yuǎn)海運(yùn)、達(dá)飛、地中海等在內(nèi)的約50家全球航運(yùn)公司在2020年2月—5月間從中國(guó)港口出發(fā)的航線服務(wù)計(jì)劃,搜集整理了歐地(EUR,西北歐、地中海)、北美(NAM,美西北、美西南、美東)、拉美(LAT,南美東、南美西、墨西哥、加勒比)、中東(ME)、紅海(RED)、印巴(ISC,孟加拉、印東、印西、巴基斯坦)、非洲(AFR,西非、南非、東非)、澳新(AUS)及近洋航線共9大航線組的運(yùn)力統(tǒng)計(jì)信息。
2)重點(diǎn)搜集2 月期間(2 月2 日—29 日)9 大航線組中每條航線的有效班輪運(yùn)輸服務(wù)信息(包括航線調(diào)整和停航信息),從以上信息中篩選、整理出各航線的起始港、中轉(zhuǎn)港、目標(biāo)港、載運(yùn)量和運(yùn)輸時(shí)間等數(shù)據(jù),構(gòu)建航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)建模及開(kāi)展相關(guān)研究工作所需的數(shù)據(jù)庫(kù)。
基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論[8-9],將集裝箱海上運(yùn)輸中的港口抽象為節(jié)點(diǎn),港口間的航線抽象為連邊,從而構(gòu)建中國(guó)國(guó)際集裝箱航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)模型[10]。以疫情爆發(fā)前各航運(yùn)公司的航線尚未調(diào)整時(shí)的班輪運(yùn)輸線路作為網(wǎng)絡(luò)的初始狀態(tài),構(gòu)建未受疫情影響的中國(guó)國(guó)際航運(yùn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型。疫情爆發(fā)前初始樣本航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)共包含265 個(gè)港口及346 條航線。根據(jù)不同航線的起始港和目的港確定網(wǎng)絡(luò)連邊及方向,根據(jù)各航線上配置船舶的總艙位(標(biāo)準(zhǔn)箱)確定網(wǎng)絡(luò)連邊的權(quán)重,繪制中國(guó)國(guó)際集裝箱海運(yùn)的有向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)模型,如見(jiàn)圖1。為了提高網(wǎng)絡(luò)模型的可視化效果,圖1中僅顯示了度值排名前20左右的港口。其中,節(jié)點(diǎn)的大小和連邊的粗細(xì)分別反應(yīng)了港口的度值及相鄰港口間集裝箱艙位的多少。
圖1 中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D①NGB-寧波港,SHA-上海港,XMN-廈門(mén)港,SHK-蛇口港,HKG-香港港,YTN-鹽田港,TAO-青島港,DLC-大連港,TXG-天津港,Nhava Sheva-那瓦西瓦港,ROTTERDAM-鹿特丹港,ANTWERP-安特衛(wèi)普港Fig.1 China's international maritime shipping network
圖2是基于中國(guó)出口海運(yùn)集裝箱整箱運(yùn)力統(tǒng)計(jì)的國(guó)際航線周市場(chǎng)總運(yùn)力①周市場(chǎng)總運(yùn)力為當(dāng)周市場(chǎng)停航運(yùn)力與不停航運(yùn)力之和。變化情況,時(shí)間跨度為2020 年第6 周(2.2—2.8)至第21 周(5.17—5.23)。當(dāng)周市場(chǎng)總運(yùn)力為中國(guó)對(duì)外出口9 大航線組運(yùn)力的總和。由圖2 可知,疫情爆發(fā)初期(第6 周),中國(guó)國(guó)際航線運(yùn)力損失巨大(52.5%),隨后,由于中國(guó)對(duì)疫情的積極控制,第6 周—第12 周期間,當(dāng)周市場(chǎng)運(yùn)力在不斷回升,停航運(yùn)力比例逐漸下降,表明中國(guó)的防疫措施取得了一定成效。然而,隨著3 月底疫情在全球范圍的爆發(fā)及持續(xù)蔓延,第12周—第19 周期間,周市場(chǎng)停航運(yùn)力比例再次出現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì),直至第19 周停航運(yùn)力大幅增加。根據(jù)Alphaliner 提供的數(shù)據(jù),截止5 月11 號(hào),全球集裝箱船舶閑置運(yùn)力達(dá)265 萬(wàn)TEU,相當(dāng)于全球集裝箱船舶總運(yùn)力的11.3%,創(chuàng)歷史最高紀(jì)錄。近段時(shí)間,隨著全球大部分國(guó)家在疫情控制方面的持續(xù)努力,中國(guó)國(guó)際航運(yùn)運(yùn)力有所恢復(fù),停航運(yùn)力比例再次下降。
圖2 周市場(chǎng)運(yùn)力變化情況Fig.2 Change of weekly shipping capacity
考慮到歐地(西北歐、地中海)和北美(美西北、美西南、美東)航線組的運(yùn)力占中國(guó)對(duì)外出口總運(yùn)力的60%左右,因此分別對(duì)這兩大航線組的運(yùn)力情況進(jìn)行分析。
從圖3 可知,歐地航線組的停航運(yùn)力在疫情爆發(fā)初期最大(第6周、第7周),第8周—第18周,運(yùn)力得到一定程度恢復(fù)并在小范圍波動(dòng),第19周停航運(yùn)力突然增加,隨后又再次恢復(fù);從圖4 可知,北美航線的停航數(shù)量從第6 周開(kāi)始逐漸減少,航線運(yùn)力逐步恢復(fù),直到第19 周停航運(yùn)力增加,然后再次下降(其中,北美航線組第15周—第18周運(yùn)力數(shù)據(jù)缺失,見(jiàn)圖4虛線)。
從國(guó)內(nèi)疫情發(fā)展情況及變化趨勢(shì)來(lái)看,2 月上旬(第6 周、第7 周)中國(guó)國(guó)內(nèi)每日確診人數(shù)逐漸增加,并于2 月12 日到達(dá)頂峰,全國(guó)各地采取強(qiáng)力封鎖措施,對(duì)國(guó)際貨物運(yùn)輸亦造成嚴(yán)重影響;從第8周開(kāi)始,隨著全國(guó)疫情控制手段進(jìn)一步強(qiáng)化,治愈病例不斷增加,現(xiàn)存確診人數(shù)開(kāi)始出現(xiàn)拐點(diǎn),疫情得到了有效控制。隨后,各地開(kāi)始有序推進(jìn)復(fù)工復(fù)產(chǎn),港口國(guó)際貨物運(yùn)輸逐漸恢復(fù),停運(yùn)比例降低,每周運(yùn)力逐漸增長(zhǎng);然而,由于疫情在美國(guó)、意大利、西班牙、英國(guó)等國(guó)家的持續(xù)蔓延,我國(guó)與歐美地區(qū)的集裝箱運(yùn)力在第19 周出現(xiàn)較大程度回落,隨后開(kāi)始緩慢恢復(fù)。
圖3 EUR航線周運(yùn)力變化分析Fig.3 Weekly transport capacity of EUR shipping route group
圖4 NAM航線周運(yùn)力變化分析Fig.4 Weekly transport capacity of NAM shipping route group
盡管度及度分布、平均路徑長(zhǎng)度和聚集系數(shù)等指標(biāo)[11]已被廣泛應(yīng)用于航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究中,但當(dāng)前的相關(guān)研究工作主要集中于無(wú)權(quán)網(wǎng)絡(luò),即認(rèn)為航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中的每條航線同等重要[12-13]。然而,海上運(yùn)輸過(guò)程中不同港口之間的運(yùn)力和貨運(yùn)量差別較大,無(wú)權(quán)網(wǎng)絡(luò)無(wú)法真實(shí)的反映出不同航線在整個(gè)航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中的地位和重要性。鑒于此,筆者將不同航線上的名義總艙位數(shù)轉(zhuǎn)化為不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間連邊的相對(duì)權(quán)重[14](這種權(quán)重屬于相似權(quán),即權(quán)重愈大,代表節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系越緊密),構(gòu)建了中國(guó)國(guó)際航運(yùn)的有向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)模型,從而針對(duì)疫情下中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)空間格局變化開(kāi)展研究。
在加權(quán)網(wǎng)絡(luò)[15]中,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的度值可通過(guò)加權(quán)度Si來(lái)表示,定義為與節(jié)點(diǎn)i 相連的所有邊的權(quán)重之和,其計(jì)算公式為
式中:Ni為與節(jié)點(diǎn)i 相連的節(jié)點(diǎn)集合;wij為連接節(jié)點(diǎn)i 與節(jié)點(diǎn)j 的邊的權(quán)重。
初始網(wǎng)絡(luò)的平均度值為5.28,表明該網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)港口平均連接著5條航線。各港口的度值見(jiàn)圖5。由圖5可看出,港口的度值變化較大,表現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)的“核心-邊緣”特性。上海港的度值為60(其中,入度為52,出度為8),排名第一,說(shuō)明上海港處于該航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的中心地位,出、入度值的差異反映了到達(dá)上海港的國(guó)際航線數(shù)量遠(yuǎn)大于駛出上海港的國(guó)際航線數(shù)量。度值排名前5的港口分別為上海港(60)、寧波港(48)、蛇口港(48)、香港港(46)和鹽田港(39),說(shuō)明這些港口在樣本網(wǎng)絡(luò)中處于非?;钴S的地位。
圖5 港口的度值Fig.5 Degree of the ports
在樣本航運(yùn)網(wǎng)路中,有89.4%港口的度值小于10,這類(lèi)港口大多處于航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的邊緣,與這些港口相連的航線數(shù)目較少。中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的度服從冪值為0.081 66 的標(biāo)準(zhǔn)冪律分布,屬于無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)[16]。
疫情對(duì)中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)度值的影響見(jiàn)圖6。2020年第6周,航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)平均度值為降到4.08,下降了23.73% ,即疫情導(dǎo)致中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)港口連接的航線數(shù)平均減少了1 條。2020 年7 周—第9 周,航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)平均度值開(kāi)始逐漸恢復(fù),但在第9周后又開(kāi)始出現(xiàn)下降趨勢(shì),這可能是由于疫情在全球進(jìn)一步蔓延態(tài)勢(shì)下,世界各國(guó)為防止疫情擴(kuò)散而采取不同程度的港口限制性措施所導(dǎo)致的。
圖6 疫情影響下中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)度值的變化情況Fig.6 Change of China's international shipping network degree under the influence of the COVID-19
加權(quán)聚集系數(shù)是用來(lái)衡量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)聚類(lèi)情況的參數(shù),反映了網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的聚集程度。節(jié)點(diǎn)的聚集系數(shù)越大,同時(shí)該節(jié)點(diǎn)的度值也越大,則這些節(jié)點(diǎn)越容易形成一個(gè)集體。
式中:Si為節(jié)點(diǎn)i 的加權(quán)度值:ki為節(jié)點(diǎn)i 的度值,wij,wik分別為節(jié)點(diǎn)i,j 和節(jié)點(diǎn)i,k 之間連接邊的權(quán)重,aijajkaki是用來(lái)確定這3個(gè)節(jié)點(diǎn)之間是否形成三角形,若有,則值為1,否則為0。
計(jì)算結(jié)果表明初始網(wǎng)絡(luò)的聚集系數(shù)為0.184 8,相比于同等規(guī)模的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)較大。圖7反映了初始網(wǎng)絡(luò)中港口的聚集系數(shù)分布情況。由圖可知,共227個(gè)港口(占比85.7%)的聚集系數(shù)均分布于0到0.5之間,其中106 個(gè)港口的聚集系數(shù)為0,意味這些港口呈現(xiàn)分散狀態(tài),導(dǎo)致這種狀態(tài)的原因是這些港口受到地理位置、港口條件或經(jīng)濟(jì)水平的影響貨物轉(zhuǎn)運(yùn)流量較小,沒(méi)有直達(dá)的航線,只能通過(guò)度值較大的樞紐港進(jìn)行中轉(zhuǎn)。
圖7 中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)港口聚集系數(shù)分布情況Fig.7 Clustering coefficient distribution of ports of China's international shipping network
圖8為疫情影響下中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)加權(quán)聚集系數(shù)的變化情況。與度值變化情況相類(lèi)似,中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)在第6 周的聚集系數(shù)下降為0.136 0,下降了26.4%。隨后,聚集系數(shù)開(kāi)始逐漸上升,說(shuō)明隨著疫情過(guò)后船員的復(fù)工,整個(gè)市場(chǎng)呈現(xiàn)緩慢復(fù)蘇的趨勢(shì)。
圖8 疫情影響下中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)聚集系數(shù)的變化情況Fig.8 Change of clustering coefficient of China's international shipping network under the influence of the COVID-19
在加權(quán)網(wǎng)絡(luò)中,通過(guò)引入了邊權(quán)參數(shù),將2點(diǎn)之間的距離被重新定義為
式中:wij,wik,wki,wkj表示為2 節(jié)點(diǎn)之間相連邊的權(quán)重。
初始航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長(zhǎng)度為5.842,說(shuō)明中國(guó)國(guó)際海運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中任意2個(gè)港口之間貨物的運(yùn)輸需要經(jīng)過(guò)至少6次轉(zhuǎn)運(yùn)。
疫情影響下中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長(zhǎng)度變化情況見(jiàn)圖9。中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)在第6 周的航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)平均路徑長(zhǎng)度下降至4.734,說(shuō)明由于部分港口的關(guān)閉導(dǎo)致整個(gè)航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模減小,網(wǎng)絡(luò)平均路徑長(zhǎng)度減小,貨物運(yùn)輸經(jīng)過(guò)的中轉(zhuǎn)港減少。隨后,平均路徑長(zhǎng)度波動(dòng)上升。
圖9 疫情影響下中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)平均路徑長(zhǎng)度的變化情況Fig.9 Average path length of China's international shipping network under the influence of the COVID-19
疫情爆發(fā)后,隨著中國(guó)對(duì)疫情的積極控制以及航運(yùn)從業(yè)人員的逐漸復(fù)工復(fù)產(chǎn),中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)逐步恢復(fù)。然而,隨著新冠肺炎在全球范圍內(nèi)的蔓延,各國(guó)/地區(qū)對(duì)相關(guān)港口采取了進(jìn)一步的管制措施,部分港口關(guān)閉,船期延期情況加重,從而導(dǎo)致航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)特征的相關(guān)指標(biāo)和全局網(wǎng)絡(luò)效率緩慢恢復(fù)到一定程度后再次呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。
2020年第6周—第9周,航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)航線和港口數(shù)量變化情況見(jiàn)表1。隨著疫情的不斷發(fā)展,復(fù)工港口數(shù)量和航線數(shù)量在不斷恢復(fù)。
圖10中(a)、(b)、(c)、(d)分別為第6周—第9周的中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D,圖中僅顯示了度值排名前20左右的港口。該圖反映了在2020年第6周—第9 周中,國(guó)際集裝箱海上運(yùn)輸中主要運(yùn)輸線路的轉(zhuǎn)移和動(dòng)態(tài)變化情況。
表1 中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)航線和港口數(shù)量變化情況Tab.1 Changes in the number of routes and ports in the China's international shipping network
表2 為2020 年第6 周—第9 周港口度值和航線權(quán)重變化情況。從圖10 和表2 可知,寧波港(NGB)、上海港(SHA)、廈門(mén)港(XMN)、青島港(TAO)、鹽田港(YTN)和蛇口港(SHK)在疫情期間,仍處于較活躍的地位,在航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中的度值排名靠前。該結(jié)果在一定程度上與全球港口吞吐量排名相符。上海港和寧波港在疫情初期受影響較大,隨著防控措施取得預(yù)期成效,港口秩序逐漸恢復(fù)正常。結(jié)果顯示,局部地區(qū)港口聚集性顯著且集裝箱運(yùn)輸能力強(qiáng)勁,尤其表現(xiàn)在沿海地區(qū)—長(zhǎng)三角港口(上海港、寧波港),珠三角港口(鹽田港、蛇口港),樞紐港在航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)中起著不可或缺的作用。
總體而言,本次疫情對(duì)中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了較大沖擊。由于疫情帶來(lái)的人員管控和必要的防護(hù)措施,使得港口物流節(jié)點(diǎn)集疏能力降低,碼頭堆場(chǎng)疏港體系不暢,船舶運(yùn)作效率降低。疫情不僅推遲了外貿(mào)和生產(chǎn)的恢復(fù),還導(dǎo)致航運(yùn)需求不斷降低,船舶和集裝箱運(yùn)量也被不斷削減。
圖10 2020年第6周—第9周中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DFig.10 Topology of China's international shipping network between week 6 and week 9 of 2020
表2 2020 年第6 周—第9 周港口度值和航線權(quán)重變化情況Tab.2 Changes of degree value and weight between week 6 and week 9 of 2020
本研究基于疫情期間全球集裝箱班輪服務(wù)信息,構(gòu)建了中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的有向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)模型,對(duì)新冠肺炎疫情下中國(guó)國(guó)際航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)空間格局的動(dòng)態(tài)變化開(kāi)展了評(píng)價(jià)研究。研究結(jié)果表明,疫情爆發(fā)初期,中國(guó)國(guó)際航線運(yùn)力大幅下降,且集裝箱航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的空間格局受到嚴(yán)重影響,航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)平均度值下降了23.73%,聚集系數(shù)下降了26.4%,平均路徑長(zhǎng)度下降了19.0%,航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的全局網(wǎng)絡(luò)效率受到重大影響。
研究結(jié)果可為各航運(yùn)公司及利益相關(guān)方的決策提供參考,有助于各國(guó)家航運(yùn)管理部門(mén)根據(jù)疫情發(fā)展情況對(duì)航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理,為疫情影響下的航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供理論依據(jù)。未來(lái)可進(jìn)一步補(bǔ)充其他重要國(guó)家疫情期間的國(guó)際航運(yùn)服務(wù)信息,從更大的時(shí)間、空間跨度上對(duì)新冠肺炎疫情影響下世界航運(yùn)網(wǎng)絡(luò)空間格局的動(dòng)態(tài)變化開(kāi)展研究。