政府補貼和碳交易價格的中歐班列路徑優(yōu)化研究

文法帥　程兆麟

摘? ?要：政府補貼和運輸時間限制是影響中歐班列運營路徑選擇的重要因素。從中歐班列運營商進(jìn)行路徑選擇的視角出發(fā)，在考慮中歐不同的碳交易價格和中歐班列政府補貼的基礎(chǔ)上，建立了以綜合運輸處理成本和碳成本最小的路徑優(yōu)化模型。以蘇州市為例進(jìn)行實證分析，最終選擇的最優(yōu)路徑為蘇州（鐵路）—烏魯木齊（鐵路）—阿拉山口（鐵路）—莫斯科。最后，通過敏感性分析得出國內(nèi)的碳交易價格會對路徑的選擇產(chǎn)生影響，而歐洲碳交易價格、政府補貼和初始碳配額不會影響路徑的選擇。

關(guān)鍵詞：政府補貼；碳交易價格；中歐班列

中圖分類號：F532.4；F224.32? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：1673-291X（2023）04-0083-04

中歐班列是指按照固定車次、線路、班期和全程運行時刻開行，往來于中國與歐洲以及“一帶一路”沿線各國的集裝箱等國際鐵路聯(lián)運班列。近年來，在“一帶一路”倡議的推動下，中歐班列充分發(fā)揮在時政、價格、運能及安全性等方面的優(yōu)勢，逐漸被中歐的托運人所接受，成為中歐間除海運、空運外的第三種物流方式。2011年3月19日，首趟中歐班列（重慶—杜伊斯堡，渝新歐國際鐵路）成功開行。中歐班列通道不僅連通中歐及沿線國家，也連通東亞、東南亞及其他地區(qū)，不僅是鐵路通道，也是多式聯(lián)運走廊。中歐班列的快速發(fā)展也帶來了許多問題。中歐之間的貨運是一個多式聯(lián)運的運輸模式，在運輸過程中會產(chǎn)生大量的碳排放。雖然相比于公路運輸和空運，鐵路運輸更加的節(jié)能環(huán)保，但是由于中歐班列存在著過度競爭、線路重復(fù)以及地區(qū)間中歐班列發(fā)展不平衡等問題[1，2]，導(dǎo)致目前中歐班列運輸過程中仍存在碳排放過大的問題。

對于中歐班列運營的研究，趙來軍等利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點中心理論及混合整數(shù)規(guī)劃解決中歐班列的集拼中心選址問題[3]。徐祥等運用MAS技術(shù)構(gòu)建了雙層決策模型來進(jìn)行中歐班列集拼中心的選址。最終選擇了烏魯木齊、蘭州及沈陽三市作為集結(jié)中心[4]。程北麟等針對“一帶一路”物流中的碳減排問題，建立了水公鐵多式聯(lián)運運輸網(wǎng)絡(luò)，以碳排放最小和運營成本最小為雙目標(biāo)，使用增廣ε方法進(jìn)行求解，得到中歐班列的最優(yōu)集拼中心選址[5]。陳澤軍等選擇運輸費用、時間及運輸穩(wěn)定性三個指標(biāo)，利用基于熵權(quán)的TOPSIS模型，對成都中歐班列經(jīng)馬拉舍維奇、加里寧格勒、扎霍尼、伊左夫至維也納的路徑進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，成都—阿拉山口—馬拉舍維奇—維也納為最優(yōu)路徑[6]。耿娜娜等考慮多式聯(lián)運過程中貨物運輸和轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)出現(xiàn)的不確定性，以及客戶個性的時間需求，構(gòu)建了混合整數(shù)規(guī)劃模型，并利用中歐班列運輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了實證分析[7]。劉暢等以時間成本模型為基礎(chǔ)，構(gòu)建以物流成本最低為目標(biāo)的路徑優(yōu)化選擇模型，結(jié)果表明，中歐班列和空運在運輸高價值信息產(chǎn)品具有優(yōu)勢[8]?，F(xiàn)有研究多是關(guān)注中歐班列集拼中心的選擇或是路徑選擇，很少關(guān)注政府補貼和二氧化碳排放對中歐班列運營商選擇運輸路徑的影響。本文從中歐班列運營商的角度出發(fā)，構(gòu)建考慮中歐碳交易價格和政府補貼的混合整數(shù)規(guī)劃模型。同時以蘇州市中歐班列為例，研究模型在實際中的應(yīng)用。

一、問題描述

中歐班列開通城市的貨物通過公路、鐵路和水路運輸?shù)诌_(dá)軸點城市，在軸點城市進(jìn)行集拼和中轉(zhuǎn)等流程后搭載國際班列通過三大通道抵達(dá)國外目的地。對于中歐班列運營商來說，當(dāng)產(chǎn)生一單的貨物時，貨物的起點和終點也就固定了，而運營商只需要選擇合適的運輸方式、軸點城市進(jìn)行貨物的集拼中轉(zhuǎn)，然后通過合適的口岸出境將貨物送至目的地，以達(dá)到利益最大化。因此，在中歐班列運營商進(jìn)行路徑選擇時的網(wǎng)絡(luò)中，貨物的起點和終點就已經(jīng)確定，如圖1所示。同時，本文在選擇合適的運輸路徑時會考慮到碳交易價格和政府補貼的影響。

二、模型建立

（一）符號說明

在呈現(xiàn)數(shù)學(xué)模型之前，首先將模型中涉及到的參數(shù)、變量等整理如下。

1.集合

2.參數(shù)

3.決策變量

（二）考慮政府補貼和碳交易價格的路徑優(yōu)化模型

三、實例分析

（一）參數(shù)設(shè)定

本文中的鐵路、公路及水路運輸距離及碳排放量從Eco TransIT World網(wǎng)站獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。通過查閱相關(guān)的論文我們得到了以下參數(shù)數(shù)值[3，5，9]，如表1所示。其中，為了促進(jìn)中歐班列能夠盡快實現(xiàn)常態(tài)化運營，并帶動輻射區(qū)域、沿線區(qū)域的經(jīng)濟快速、穩(wěn)定發(fā)展，各地政府普遍采用提供財政補貼手段以推動中歐班列快速擴張市場。就實際情況來說，地方政府的補貼金額相對較高，一般來說可以達(dá)到實際運費的10%—40%[10]。故本文選取補貼系數(shù)為0.4。

（二）算例分析

2022年6月1日，一列首次通過“鐵路快通”模式報關(guān)的班列緩緩從江蘇省（蘇州市）國際鐵路物流中心駛出。該班列裝載的41個標(biāo)箱里是來自長三角地區(qū)的小家電、輕紡服裝等貨物，將從滿洲里口岸出境到達(dá)目的地俄羅斯圣彼得堡。這也是蘇州中歐班列首次通過“鐵路快通”模式出境?！斑\用‘鐵路快通’模式通關(guān)，能節(jié)約通關(guān)時間24小時，縮短整體運行時間1—2天，單箱還可以節(jié)省費用200元以上[11]。

本節(jié)將以蘇州市到莫斯科市的陸路貨運需求為例進(jìn)行算例分析。假設(shè)現(xiàn)有20 TEU的集裝箱貨物，計劃從蘇州市運往莫斯科市，途經(jīng)的可選擇的軸點城市有重慶、烏魯木齊、蘭州、天津、長春、沈陽及徐州，出境口岸有阿拉山口、二連浩特和滿洲里。現(xiàn)中歐班列運營方需要選擇合適的運輸方式及線路進(jìn)行貨物的集拼，在滿足運輸時間限制的前提下（12天），以最低的成本將貨物運至目的地莫斯科。結(jié)果顯示，最優(yōu)路線為“蘇州（鐵路）—烏魯木齊（鐵路）—阿拉山口（鐵路）—莫斯科”，即蘇州中歐班列運營商選擇通過鐵路將這批貨物運送至烏魯木齊市進(jìn)行集拼中轉(zhuǎn)，之后經(jīng)阿拉山口運送至莫斯科市。全程耗時250.2小時，總成本為676 017.2元，全程產(chǎn)生的二氧化碳排放總量為128.8噸。

從圖2可以看到，當(dāng)交易價格為0元/噸時，該趟運輸產(chǎn)生的二氧化碳排放量與碳交易價格為50元/噸時相同，均為128.8噸，運輸路線的選擇也依然為“蘇州（鐵路）—烏魯木齊（鐵路）—阿拉山口（鐵路）—莫斯科”。此后，依次增加碳交易價格，運輸路線及二氧化碳排放量依然保持不變，直到碳交易價格達(dá)到1 400元/噸時。此時，運輸路線的選擇發(fā)生改變，新的路線為“蘇州（水路）—天津（鐵路）—二連浩特（鐵路）—莫斯科”，即最優(yōu)的路線選擇是讓中歐班列運營商通過水路將貨物運到天津進(jìn)行集拼中轉(zhuǎn)，并通過二連浩特口岸出境，運達(dá)莫斯科，耗時267.8小時。此時，新路線的碳排放量只有94.3噸，相較原來下降了26.8%。而通過敏感性分析發(fā)現(xiàn)歐洲碳交易價格、政府補貼及碳配額對路徑的選擇沒有影響。

結(jié)語

本文從中歐班列運營商進(jìn)行路徑選擇的視角出發(fā)，在考慮中國和歐洲不同的碳交易價格和中歐班列政府補貼的基礎(chǔ)上，建立了以綜合運輸處理成本和碳成本最小的路徑優(yōu)化模型。以蘇州市到莫斯科市的一單集裝箱貨物為例進(jìn)行實證分析，最終選擇的最優(yōu)路徑為蘇州（鐵路）—烏魯木齊（鐵路）—阿拉山口（鐵路）—莫斯科。最后，通過敏感性分析得出國內(nèi)的碳交易價格會對路徑的選擇產(chǎn)生影響，而歐洲碳交易價格、政府補貼和初始碳配額不會影響路徑的選擇。

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Research on Optimization of China Railway Express Route with Consideration of

Government Subsidies and Carbon Trading Prices

Wen Fashuai Cheng Zhaolin

（1. Business School， University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093， China;

2. School of Economics and Management， Huzhou University， Huzhou 313000， China）

Abstract： Government subsidies and transportation time limitations are important for the route selection of China Railway Express operators. As a result， this research establishes a route optimization model with the minimum integrated transportation cost and carbon cost that considers the different carbon trading prices of China and Europe and government subsidies. With Suzhou as an example for empirical analysis， the final optimal path chosen is Suzhou （railway）-Urumqi （railway）-Alashankou （railway）-Moscow. Finally， the sensitivity analysis shows that China’s carbon trading price affect the choice of path， but the European carbon trading price， government subsidies， and initial carbon quota don’t affect the choice of path.

Key words： government subsidies; carbon trading prices; China Railway Express

[責(zé)任編輯? ?柯? ?黎]