基于實(shí)證分析的集裝箱港口腹地劃分

李歡 徐棟

摘要：為探究多重因素影響下集裝箱港口的合理腹地范圍，基于運(yùn)輸路徑優(yōu)化模型和配流模型對(duì)不同類型集裝箱港口的腹地范圍進(jìn)行實(shí)例分析。研究表明：集裝箱港口的地位、集疏運(yùn)方式是影響腹地范圍的重要因素?，F(xiàn)代理念下的集裝箱港口腹地劃分已突破傳統(tǒng)地理空間的約束，為多重因素交織競爭作用下的結(jié)果。集運(yùn)輸成本、運(yùn)作效率、服務(wù)質(zhì)量和增值服務(wù)于一體的貨源集聚綜合能力在集裝箱港口腹地劃分中發(fā)揮重要作用。

關(guān)鍵詞： 港口; 經(jīng)濟(jì)腹地; 競爭

中圖分類號(hào)： U652.1 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Container port hinterland division based on empirical analysis

LI Huan， XU Dong

（School of Transport & Communications， Shanghai Maritime University， Shanghai 201306， China）

Abstract： In order to explore the reasonable hinterland range of container ports under the influence of multiple factors， the hinterland range of different types of container ports is analyzed by an example based on the transportation route optimization model and the distribution model. The research shows that the status of container ports and the mode of collecting and distributing are important factors affecting the hinterland range. The division of the hinterland of container ports under the modern concept has broken through the constraints of traditional geospatial space， which is the result of interweaving competition of multiple factors. The integrated capacity of source gathering， which integrates transportation cost， operation efficiency， service quality and value-added service， plays an important role in the container port hinterland division.

Key words： port; economic hinterland; competition

0 引 言

港口腹地對(duì)港口具有非常重要的作用。港口腹地的范圍以及港口腹地的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)水平，決定著港口貨物運(yùn)輸?shù)囊?guī)模與結(jié)構(gòu)。上海港[1]、新加坡港[2]、香港港[3]、鹿特丹港[4]、安特衛(wèi)普港[5]等世界知名港口的發(fā)展歷程充分驗(yàn)證了對(duì)港口腹地貨源的掌控已成為現(xiàn)代港口競爭的重要保證。

根據(jù)古典經(jīng)濟(jì)地理學(xué)理論，港口對(duì)腹地貨源的吸引能力主要取決于從經(jīng)濟(jì)腹地到港口的運(yùn)輸成本，換言之，物理距離是確定港口腹地范圍的主要標(biāo)準(zhǔn)[6]。隨著港口集疏運(yùn)體系的日趨完善和現(xiàn)代港口服務(wù)能力的全面提升，特別是全球供應(yīng)鏈理念和綜合物流服務(wù)的興起，港口腹地劃分的標(biāo)準(zhǔn)也在逐步發(fā)生改變[7-11]?，F(xiàn)代港口發(fā)展理論認(rèn)為港口腹地的劃分受到多種因素的影響，除內(nèi)陸運(yùn)輸條件外，還涉及包括港口、海上運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)在內(nèi)的多式聯(lián)運(yùn)體系的有效性，甚至還需要考慮地緣政治、港口博弈以及歷史文化和個(gè)人偏好因素等。在諸多因素的影響下，港口腹地范圍得到了很大的延伸，已經(jīng)突破了傳統(tǒng)地理空間的約束，如：鹿特丹港口腹地可以延伸至距港口200 km到900 km的德國[4，12];安特衛(wèi)普港腹地最遠(yuǎn)可以覆蓋到距其1 100 km的意大利北部[13];上海港和寧波港的經(jīng)濟(jì)腹地幾乎可以覆蓋整個(gè)長三角地區(qū)，甚至可以延伸到福建、安徽和江西三省，覆蓋半徑最遠(yuǎn)超過1 000 km[14]。

上述現(xiàn)象引出一個(gè)新的研究論題：在多重因素的影響下，港口是否存在合理的腹地范圍？應(yīng)該依據(jù)何種方法來確定港口腹地范圍？目前，有關(guān)港口合理經(jīng)濟(jì)腹地的研究已有很多，如：ZHANG等[15]以多式聯(lián)運(yùn)的通達(dá)程度作為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)比了上海港與鹿特丹港的發(fā)展路徑和未來趨勢;YANG等[16]從時(shí)空演變的角度研究了上海港及其腹地的演化特征。上述研究主要依托O-D網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型來確定貨物的合理運(yùn)輸組織路徑，影響貨主港口選擇決策的運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)、政治、心理等多種因素可以通過泛化的“運(yùn)輸成本”體現(xiàn)。然而，這些研究基本上是基于單個(gè)微觀港口展開的。能否從眾多微觀研究中，抽象概括出影響港口腹地范圍的重要因素和具有普適性的港口腹地范圍確定規(guī)則，是本文研究的核心。

支持港口腹地范圍劃分和貨源規(guī)模水平測算的主流方法是：基于廣義成本最低的運(yùn)輸路徑優(yōu)化模型和基于貨主個(gè)體偏好的配流模型[17]。為此，本文基于樞紐港、干線港、支線港等3個(gè)層面，選擇南沙港、深圳港、青島港、日照港、如皋港、合肥港等6個(gè)國內(nèi)集裝箱港口為樣本，采用運(yùn)輸路徑優(yōu)化模型和配流模型對(duì)這些港口的合理經(jīng)濟(jì)腹地進(jìn)行界定，以求通過實(shí)證方式探討港口腹地范圍劃分問題。

1 模型構(gòu)建

基于貨主利益的運(yùn)輸路徑優(yōu)化模型指在有運(yùn)輸總時(shí)間約束的情況下使廣義運(yùn)輸總費(fèi)用最低?；谪浿鱾€(gè)體偏好的配流模型認(rèn)為，貨主在選擇貨物運(yùn)輸路徑時(shí)由于偏好等原因不一定選擇最短路徑，往往帶有不確定性，各運(yùn)輸路徑被選用的概率服從負(fù)指數(shù)分布[18]。

1.1 模型參數(shù)與決策變量

數(shù)學(xué)符號(hào)定義如下： O為啟運(yùn)港港口集合，O={0，1，2，…，o};P為海向港口集合，P={o+1，o+2，…，p};M為運(yùn)輸模式節(jié)點(diǎn)集合，為簡化模型，通過設(shè)立虛擬節(jié)點(diǎn)，使得每個(gè)港口的集疏運(yùn)方式互不交叉，M={p+1，p+2，…，m};D為內(nèi)陸腹地節(jié)點(diǎn)集合，D={m+1，m+2，…，d};I為不含內(nèi)陸節(jié)點(diǎn)的所有節(jié)點(diǎn)集合，I=O∪P∪M;J為不含啟運(yùn)港節(jié)點(diǎn)的所有節(jié)點(diǎn)集合，J=P∪M∪D;N為所有節(jié)點(diǎn)集合，N={0，1，2，…，d}，N=O∪P∪M∪D;Rij為從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的路徑集合，R為全部可用路徑的集合，r，l∈RijR。

cvij和ctij分別為從節(jié)點(diǎn)i運(yùn)輸1 TEU貨物到節(jié)點(diǎn)j的運(yùn)輸成本和資金占用成本，各運(yùn)輸子路徑的運(yùn)輸成本集合和資金占用成本集合分別為CV=cvij，CT=ctij;crij和clij分別為選擇第r條路徑和最短路徑（第l條路徑）從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j（起點(diǎn)—終點(diǎn)）的廣義運(yùn)輸成本。

Prij為從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j（起點(diǎn)—終點(diǎn)）的交通量在第r條路徑上的分配比例;θ為分配參數(shù)（一般取5～6），本著盡量按最短路徑分配的原則本文取θ=6;xij為0-1決策變量，若路徑中包含從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的直接路徑則取1，否則取0。

1.2 廣義成本函數(shù)

本文所討論的貨物的廣義成本包括貨物運(yùn)輸成本（cvij）和集裝箱貨物資金占用成本（ctij）兩部分，其中：貨物運(yùn)輸成本可根據(jù)其運(yùn)輸階段的不同，分為內(nèi)陸集疏運(yùn)成本和海運(yùn)成本;資金占用成本主要由資金的時(shí)間價(jià)值函數(shù)確定。

1.2.1 貨物運(yùn)輸成本

（1） 內(nèi)陸集疏運(yùn)成本。內(nèi)陸集疏運(yùn)成本由內(nèi)陸段運(yùn)輸?shù)墓愤\(yùn)價(jià)、水路運(yùn)價(jià)和鐵路運(yùn)價(jià)構(gòu)成。由于內(nèi)陸集疏運(yùn)成本隨地域和淡旺季的變化略有浮動(dòng)，本文基于多家物流公司2018年6月給出的珠三角腹地區(qū)域、膠東半島腹地區(qū)域的運(yùn)輸價(jià)格，取加權(quán)平均值，其中20英尺（1英尺=30.48 cm）箱以15 t為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。沿海內(nèi)貿(mào)集裝箱水運(yùn)運(yùn)價(jià)參考2018年6月多家貨代公司報(bào)價(jià)。綜合給出不同運(yùn)距平均運(yùn)價(jià)的參考值，具體見表1。依據(jù)國家發(fā)展改革委“發(fā)改價(jià)格〔2015〕183號(hào)”附件鐵路運(yùn)輸基準(zhǔn)運(yùn)價(jià)率表可知，鐵路起步運(yùn)價(jià)為500元，單價(jià)為2.025元/（TEU·km）。

（2） 海運(yùn)成本。外貿(mào)海運(yùn)運(yùn)價(jià)依據(jù)航線的不同分別選取安特衛(wèi)普港、東京港、新加坡港、洛杉磯港作為不同海向目的地，并參考各船公司2019年5月海運(yùn)運(yùn)價(jià)（堆場—堆場）報(bào)價(jià)加權(quán)平均綜合確定，見表2。為統(tǒng)一模型的幣種，本文選取2019年5月世界銀行公布的美元匯率中間價(jià)100美元=691元人民幣進(jìn)行折算。

1.2.2 集裝箱貨物資金占用成本

集裝箱貨物資金占用成本ctij主要由貨幣的時(shí)間價(jià)值產(chǎn)生[17]：ctij=Vcr（tvij+twij）式中：Vc為集裝箱貨物平均價(jià)值，元/TEU;r為市場基準(zhǔn)利率;tvij為運(yùn)輸時(shí)間，h;twij為待運(yùn)時(shí)間，h。本文依據(jù)2018年深圳、青島、上海海關(guān)統(tǒng)計(jì)的出口吞吐量進(jìn)行測算，得出出口集裝箱貨物平均價(jià)值為24.5萬元/TEU;利率參照2019年招商銀行貸款年化利率4.35%計(jì)算。

1.3 數(shù)學(xué)模型

基于廣義成本最小的運(yùn)輸路徑優(yōu)化模型：

min fc|fc=i∈I j∈Jcvijxij+i∈I j∈Jctijxij

（1）

基于貨主個(gè)體偏好的配流模型：Prij=exp（-θcrij/clij）r∈Rexp（-θcrij/clij）

（2）

s.t.

j∈Pxij≥1，i∈O

（3）

i∈Mxij≥1，j∈D

（4）

i∈Oxik-j∈Mxkj=0，k∈P

（5）

i∈Pxik-j∈Dxkj=0，k∈M

（6）

xij∈{0，1}，i，j∈N

（7） ?式（1）為目標(biāo)函數(shù)，表示貨物運(yùn)輸成本與集裝箱貨物資金占用成本之和最小。式（2）是基于貨主個(gè)體偏好的配流模型，可以根據(jù)Weilbull分布近似計(jì)算出貨流分布。式（3）～（7）為約束條件，其中：式（3）表示所有來自起始點(diǎn)的對(duì)外運(yùn)輸需求都被滿足;式（4）表示所有去往內(nèi)陸腹地的運(yùn)輸需求都被滿足;式（5）和（6）是對(duì)中間節(jié)點(diǎn)的零庫存約束，保證所有貨流不在中間節(jié)點(diǎn)滯留;式（7）是對(duì)0-1變量的定義。

2 實(shí)例分析

本文基于樞紐港、干線港、支線港3個(gè)層面，選擇南沙港、深圳港、青島港、日照港、如皋港和合肥港等6個(gè)國內(nèi)集裝箱港口，采用運(yùn)輸路徑優(yōu)化模型和配流模型對(duì)這些港口的合理經(jīng)濟(jì)腹地進(jìn)行界定，見表3和圖1。

表3中，合理腹地最大距離可依據(jù)基于廣義成本最小的運(yùn)輸路徑優(yōu)化模型（式（1））求得。首先在所有可行的運(yùn)輸路徑組合中求得基于最優(yōu)原則的合理腹地最大距離和相應(yīng)的集疏運(yùn)方式，其次在最優(yōu)運(yùn)輸路徑之外的其他運(yùn)輸路徑組合中求得基于次優(yōu)原則的合理腹地最大距離和相應(yīng)的集疏運(yùn)方式，由兩類基于不同原則的合理腹地最大距離獲得相應(yīng)的港口經(jīng)濟(jì)腹地范圍。 在運(yùn)輸路徑優(yōu)化過程中，所依據(jù)的費(fèi)用類參數(shù)在本文第1節(jié)中進(jìn)行了說明，各類運(yùn)輸方式的運(yùn)輸里程數(shù)采用2017版《鐵路客運(yùn)運(yùn)價(jià)里程表》、2006版《中國沿海航行里程表》和百度地圖所提供的數(shù)據(jù)。

綜上，可以發(fā)現(xiàn)：

（1）對(duì)于樞紐港來說，廣義運(yùn)輸費(fèi)用準(zhǔn)則下的港口腹地范圍最遠(yuǎn)可達(dá)1 800 km左右，如：依托公路集疏運(yùn)，深圳港經(jīng)濟(jì)腹地可達(dá)93 km，南沙港為61 km;依托水路集疏運(yùn)，深圳港經(jīng)濟(jì)腹地可達(dá)695 km，南沙港可達(dá)601 km;依托鐵路集疏運(yùn)，深圳港經(jīng)濟(jì)腹地可達(dá)1 741 km，南沙港可達(dá)1 647 km。

（2）對(duì)于干線港來說，廣義運(yùn)輸費(fèi)用準(zhǔn)則下的經(jīng)濟(jì)腹地范圍最遠(yuǎn)可達(dá)700 km左右，如：依托公路集疏運(yùn)，青島港經(jīng)濟(jì)腹地可達(dá)165 km;依托鐵路集疏運(yùn)，青島港經(jīng)濟(jì)腹地可達(dá)695 km。

（3）對(duì)于支線港來說，廣義運(yùn)輸費(fèi)用準(zhǔn)則下的經(jīng)濟(jì)腹地范圍最遠(yuǎn)可達(dá)600 km左右，如：依托公路集疏運(yùn)，日照港經(jīng)濟(jì)腹地可達(dá)179 km;依托鐵路集疏運(yùn)，合肥港經(jīng)濟(jì)腹地可達(dá)372 km，日照港經(jīng)濟(jì)腹地可達(dá)594 km。

3 分析與討論

在第2節(jié)中，本文對(duì)南沙港、深圳港、青島港、日照港、如皋港和合肥港的合理腹地范圍及相關(guān)的最優(yōu)運(yùn)輸路徑進(jìn)行了測算。基于測算結(jié)果，本節(jié)進(jìn)一步對(duì)影響港口腹地范圍的相關(guān)因素展開分析和討論。

3.1 集疏運(yùn)方式的影響

集疏運(yùn)方式對(duì)港口腹地有顯著的影響。由圖2可知：公路輻射范圍為200 km，水路集疏運(yùn)輻射范圍可達(dá)700 km以上，鐵路集疏運(yùn)輻射范圍為2 000 km以內(nèi)。這一結(jié)論與常規(guī)理解總體上吻合。

值得進(jìn)一步探討的是：

（1）集疏運(yùn)方式對(duì)港口經(jīng)濟(jì)腹地劃分的影響作用與港口的類型密切相關(guān)。樞紐港和干線港往往兼有公路、鐵路、水路3種不同的集疏運(yùn)方式，支線港則主要依賴公路集疏運(yùn)方式。即使采用同一種運(yùn)輸方式，樞紐港的合理運(yùn)輸距離往往比干線港和支線港的大。對(duì)于珠三角水系發(fā)達(dá)的地區(qū)南沙港和深圳港， 在不超過200 km的直接經(jīng)濟(jì)腹地范圍內(nèi)，采用公路集疏運(yùn)方式直接運(yùn)輸?shù)礁凼亲顑?yōu)運(yùn)輸方式;在超過200 km腹地范圍的西江流域，水水中轉(zhuǎn)是最優(yōu)運(yùn)輸方式。對(duì)于青島港和日照港，由于腹地?zé)o水系網(wǎng)絡(luò)，在不超過200 km的腹地范圍內(nèi)最優(yōu)運(yùn)輸方式是公路到港中轉(zhuǎn)，在超過200 km的腹地范圍內(nèi)最優(yōu)運(yùn)輸方式為鐵水聯(lián)運(yùn)。

（2）現(xiàn)實(shí)中的內(nèi)陸集疏運(yùn)結(jié)構(gòu)與理論構(gòu)架存在一定差異。突出體現(xiàn)在：水水中轉(zhuǎn)和公水中轉(zhuǎn)量占比較高，主要還是通過公路承擔(dān)，鐵水中轉(zhuǎn)量占比較低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國港口集裝箱集疏運(yùn)量中，公路約占85%，水路約占14%，而鐵路僅占1% 左右[19]。造成鐵路集疏運(yùn)比例低的原因主要涉及：鐵路裝卸網(wǎng)點(diǎn)少，設(shè)施不配套，與港口銜接不暢;貨量不平衡，空箱調(diào)運(yùn)成本高，且鐵路運(yùn)費(fèi)較高;港口和內(nèi)地鐵路貨運(yùn)站點(diǎn)所屬的海關(guān)在特殊監(jiān)管區(qū)域的功能延伸、海關(guān)商檢的聯(lián)動(dòng)等方面有待進(jìn)一步加強(qiáng)[20-23]。另外，集裝箱水水中轉(zhuǎn)存在的主要問題包括：水水中轉(zhuǎn)通關(guān)環(huán)境有待進(jìn)一步完善;水水中轉(zhuǎn)信息化水平有待進(jìn)一步提高;水水中轉(zhuǎn)成本有待進(jìn)一步降低[24]。

3.2 港口類型與地位的影響

表3表明，港口經(jīng)濟(jì)腹地范圍往往隨著港口地位的提升而擴(kuò)大，如：作為樞紐港的南沙港、深圳港腹地范圍可達(dá)1 800 km;作為干線港的青島港腹地范圍可達(dá)695 km;如皋港、日照港、合肥港等支線港腹地范圍大多在390 km以內(nèi)。其原因在于：大型樞紐港航線頻次多，港口設(shè)施裝備精良，通關(guān)、裝卸效率高，可以吸引內(nèi)陸更深更廣的經(jīng)濟(jì)腹地;相反，支線港吞吐量小、航線頻次少，雖然在絕對(duì)的地理空間距離上可能相對(duì)大型港口更近、更便捷，但是腹地范圍相對(duì)小得多[25]。

值得進(jìn)一步關(guān)注的是，鄰近港口的布局也在一定程度上影響著港口經(jīng)濟(jì)腹地的劃分，如：珠三角區(qū)域的深圳港和南沙港大部分經(jīng)濟(jì)腹地重合，同在山東半島區(qū)域的青島港和日照港的經(jīng)濟(jì)腹地也大部分重合。對(duì)于這些相互競爭的港口，基于最優(yōu)路徑的腹地范圍相對(duì)較小，對(duì)于依托公路集疏運(yùn)方式的最優(yōu)路徑更是如此。

3.3 貨源集聚綜合能力的影響

表3和圖1顯示，同一運(yùn)輸方式、同一類型港口的經(jīng)濟(jì)腹地范圍并不完全相同，相鄰港口的腹地范圍往往存在交叉現(xiàn)象。由此可見，除集疏運(yùn)方式、港口類型與地位等傳統(tǒng)因素的影響外，港口經(jīng)濟(jì)腹地的劃分還受其他因素的影響。對(duì)此，現(xiàn)代港口腹地理論更傾向于競爭的觀點(diǎn)，即：當(dāng)今的港口經(jīng)濟(jì)腹地已突破傳統(tǒng)地理空間的約束，成為多重因素交織競爭作用下的、持續(xù)動(dòng)態(tài)演變的貨物吸引區(qū)域。原來側(cè)重地理范圍的港口經(jīng)濟(jì)腹地劃分準(zhǔn)則逐步弱化，當(dāng)今更多地考慮集運(yùn)輸成本、運(yùn)作效率、服務(wù)質(zhì)量和增值服務(wù)于一體的貨源集聚綜合能力在港口經(jīng)濟(jì)腹地劃分中所起的作用。

綜合各類文獻(xiàn)，貨源集聚綜合能力的影響因素可以歸結(jié)為地理與基礎(chǔ)設(shè)施、口岸服務(wù)環(huán)境、運(yùn)營組織、港口綜合物流服務(wù)、泛行業(yè)增值服務(wù)等5個(gè)方面，其中：地理與基礎(chǔ)設(shè)施涉及經(jīng)濟(jì)地理、基礎(chǔ)設(shè)施、集疏運(yùn)體系等硬件指標(biāo);口岸服務(wù)環(huán)境涉及口岸通關(guān)效率、商務(wù)成本（經(jīng)營性收費(fèi)、行政性收費(fèi)）等服務(wù)指標(biāo);運(yùn)營組織涉及運(yùn)輸一體化程度、吞吐量、航班規(guī)模與密度、航班網(wǎng)絡(luò)覆蓋度等軟性指標(biāo);港口綜合物流服務(wù)往往通過裝卸、倉儲(chǔ)、配送、代理、加工等服務(wù)業(yè)態(tài)的效率與水平體現(xiàn);泛行業(yè)增值服務(wù)涉及船舶運(yùn)輸、航運(yùn)交易、航運(yùn)咨詢等服務(wù)業(yè)態(tài)的質(zhì)量與水平。

4 結(jié) 論

（1）集裝箱港口的腹地范圍受多重因素影響，實(shí)例分析結(jié)果顯示：港口類型與地位、內(nèi)陸集疏運(yùn)方式是其中最重要的影響因素。

（2）樞紐港經(jīng)濟(jì)腹地范圍最遠(yuǎn)可達(dá)1 800 km左右，干線港經(jīng)濟(jì)腹地范圍最遠(yuǎn)可達(dá)700 km左右，支線港經(jīng)濟(jì)腹地范圍最遠(yuǎn)可達(dá)600 km左右;依托公路集疏運(yùn)方式的港口輻射范圍為200 km左右，依托水路集疏運(yùn)方式的港口輻射范圍可達(dá)700 km以上，依托鐵路集疏運(yùn)方式的港口輻射范圍可遠(yuǎn)達(dá)2 000 km。

（3）在現(xiàn)代競爭理念下，集裝箱港口經(jīng)濟(jì)腹地范圍的劃分已突破傳統(tǒng)地理空間的約束，成為多重因素交織競爭作用下的結(jié)果。集運(yùn)輸成本、運(yùn)作效率、服務(wù)質(zhì)量和增值服務(wù)于一體的貨源集聚綜合能力在港口腹地劃分中發(fā)揮著重要作用。參考文獻(xiàn)：

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（編輯 賈裙平）

收稿日期： 2019- 05- 09 修回日期： 2019- 11- 15

作者簡介： 李歡（1975—），男，湖北武漢人，博士研究生，研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸規(guī)劃與管理，（E-mail）tjlhuan@126.com