本文摘要：摘要:交通運輸業是全球碳排放的主要來源之一,推進綠色交通是實現可持續發展的必要條件.隨著現代物流業的高速發展,專門針對貨物運輸碳減排的研究日益增多.貨運模式主要包括公路運輸、水路運輸、鐵路運輸、航空運輸及多式聯運,我國已明確提出減少公路運輸量,增
摘要:交通運輸業是全球碳排放的主要來源之一,推進綠色交通是實現可持續發展的必要條件.隨著現代物流業的高速發展,專門針對貨物運輸碳減排的研究日益增多.貨運模式主要包括公路運輸、水路運輸、鐵路運輸、航空運輸及多式聯運,我國已明確提出減少公路運輸量,增加鐵路運輸量,大力發展多式聯運的政策.鑒于此,針對基于運輸模式轉移的貨運碳減排研究進行綜述.首先,從減少運輸冗余、提高能源效率、發展清潔能源、向低碳排放強度運輸方式的模式轉移等方面簡要介紹貨運碳減排策略.然后,重點介紹貨物運輸模式轉移促進策略,此領域的研究關注于運輸方式選擇、轉移方式、以及政策制定.針對貨物運輸方式選擇,主要介紹托運人的運輸方式選擇行為以及建模方法.針對轉移方式,提出從公路貨運向鐵路貨運與多式聯運的模式轉移促進策略.針對國家宏觀政策制定,梳理并總結基礎設施投資、財政及監管措施的應用與研究現狀.最后,對基于運輸模式轉移的貨運碳減排研究領域的未來研究方向給出建議.
關鍵詞:碳減排;模式轉移;鐵路貨運;多式聯運;政策
國際能源署2018年報告顯示,交通運輸活動產生的碳排放占據與能源相關的總碳排放的24%,是繼發電和供熱之后所占比重最大的行業,且其中僅公路運輸一項就達到18%[1].全球經濟發展導致運輸需求增加,公路運輸的能源需求持續攀升,預計從2015年到2050年將增長33%[2].傳統的運輸問題主要是從收益最大化的角度進行優化,隨著可持續發展意識的提高,綠色低碳將成為運輸規劃與管理中不可或缺的一部分.
在節能減排的研究中,交通運輸減排是熱點問題.但很少有研究進一步分析客貨運活動,且貨運經常被忽視.隨著經濟全球化,貨運業的碳排放問題日益突出:貨運量的增長比客流量的增長更為強勁且這種趨勢很可能持續下去[3],運輸服務多樣化且運輸規模日益加大[4].因此交通運輸業的可持續發展必須考慮將貨運對環境的影響降到最低.貨運活動是由復雜且相互關聯的生產、貿易和消費驅動的,是供應鏈中最重要且成本最高的活動之一,是不同供應鏈合作伙伴之間的連接紐帶.貨運比客運涉及更多的利益相關者,因此對其脫碳也比客運更復雜[5].
當前針對可持續貨運的研究日益增多,這對減少二氧化碳排放和發展可持續交通運輸具有重要意義[6].本文作者綜述了貨運碳減排策略研究(特別是其中的模式轉移策略)已經取得的研究成果、存在的問題以及新的發展趨勢.可以為后續研究者針對此領域研究提出前沿性科學問題提供重要參考.
1貨運碳減排策略
已有的貨運系統碳減排策略研究可分為三類,即減少不合理的運輸、利用技術手段提高能源效率和發展清潔能源、從高碳排放強度運輸方式向低碳排放強度運輸方式的模式轉移,即AIS(Avoid-Improve-Shift)策略[7].
1.1減少不合理的運輸
通過提高運輸效率來減少運力冗余是被廣泛考慮的減少不合理的運輸的方法,這不僅可以減少運輸排放,也可以降低運輸成本以及提高運輸利潤.文獻[8]對公路貨運為減少溫室氣體排放與能耗而進行的系統性提升進行了詳細全面的說明,包含運輸路線優化,車輛利用率的提升,駕駛員培訓等等.
國內學者針對公路低碳物流的研究主要從運輸車輛路徑優化、物流網絡優化等角度展開[9].減少不必要的運輸的另一個要點是減少貨運需求,貨運需求的增長和經濟增長密切相關[10].這種強相關關系的存在將使得通過降低貨運需求來減少碳排放難以實現,因為與經濟增長同步的貨運需求的持續增長可能會超過減排措施,除非運輸需求與經濟發展強勁脫鉤.隨著產業結構調整,服務業在國內生產總值中所占份額擴大,這可能會使經濟增長速度高于運輸需求增長速度[11].
然而,盡管貨運需求可能會由于經濟的非物質化,貨物裝載和采購得到進一步優化等原因而部分與經濟增長脫鉤,但迄今為止,考慮到全球化、外包和生產業務細分等普遍趨勢,在全球范圍內并沒有足夠的證據表明貨運需求與經濟增長將最終脫鉤,尤其是公路貨運活動與經濟增長之間的脫鉤極為困難[6].文獻[12]應用地理加權回歸模型研究了我國286個城市貨運碳排放的時空變化規律,結論表示隨著我國經濟發展和人口增長,貨運需求仍會持續上升.在許多行業,供應鏈模式會直接影響貨運需求.例如,在汽車工業中實施新的生產和采購原則通常需要在供應鏈中增加額外環節,進而現有物流也需要重新組織,直接導致貨運需求的變化.
供應鏈管理的結構性變革或是降低貨運需求的有效策略[13],它將導致供應鏈中生產地點和消費地點的改變、對所消費商品需求的變化、以及新的生產技術的發展.但目前供應鏈管理的許多新趨勢,如準時化生產、庫存集中化、全球化貿易和采購導致了運輸需求的增加,而不是減少[14].有研究認為,從供應鏈的角度來看,刺激本地化生產是減少運輸需求的有效方式,如將制造業轉移到更靠近市場的地方進行零部件生產和組裝,從而減少交貨時間和運輸距離[15].但這種方式面臨著規模經濟、制造速度和質量控制的問題.
1.2提高能源效率和發展清潔能源
技術進步是推動減少碳排放的核心手段之一.廣義而言,能源需求不變的情況下,提高能源效率可以減少運輸工具的能源使用和溫室氣體排放.然而,回彈效應的存在會降低通過提高能源效率來減少能源消耗政策的有效性.回彈效應的概念源于杰文斯悖論,指能源效率提高而能源消耗反而增加的現象[16].
部分原因可解釋為能源效率的提高意味著服務費用的相對減少,進而導致能源需求增加.文獻[17]指出,燃油效率的提高降低了貨物運輸的成本,導致運輸需求、運輸距離和運輸頻率的增加.這意味著,因能源效率的提高使得燃料消耗減少的幅度可能低于預期.文獻[18]測算了2002—2016年我國30個省市公路交通長期和短期能源回彈效應,結果表明以能源服務對燃料價格的彈性作為能源回彈效應的度量指標時,能源回彈效應的空間溢出效應作用顯著.忽視回彈效應可能會導致夸大能效政策措施的益處,進而導致諸如將公共資金過度分配給無效的環境和能源政策的情況.
2貨物運輸方式選擇要實現運輸模式轉移,本質上是需要改變托運人或承運人的運輸方式選擇.站在承運人角度的研究主要集中于多式聯運網絡,一般將運輸方式選擇作為決策變量,以減少運輸成本和時間[31],降低運輸風險[32],減少碳排放[33]等為優化目標來進行運籌優化.
3模式轉移一:從公路貨運向鐵路貨運根據文獻[45]的研究,實現公路貨運向鐵路貨運的模式轉移需要解決三項問題:①鐵路貨運如何制定與公路貨運相比有競爭力的價格;②鐵路貨運如何提供高質量的服務;③鐵路貨運如何滿足因模式轉移而增長的需求.
3.1靈活制定運價鐵路貨運競爭性定價目前已有廣泛的研究,博弈論[46]和雙層規劃模型[47]是此領域常用的研究方法.文獻[48]基于博弈理論分析公路與鐵路的競爭行為研究表明,在產品可替代性強的情況下,在雙方均不改善服務質量、只進行價格競爭時可以達到納什均衡.而在產品可替代性弱的情況下,納什均衡則在雙方均改善服務質量的情況下達到.可見鐵路運營商針對不同的細分市場需要差異化使用價格策略和服務質量策略.
了解競爭對手的價格對于實現競爭性定價是必要的[49],但這通常會受到數據保密性的限制.降低運營成本可以使鐵路有能力向客戶提供有競爭力的價格.運輸成本主要取決于所使用的生產過程和該生產過程的運營效率的結合,因此,運價制定與運輸組織應當集成優化[50].另外,貨物運輸的外部成本在運輸成本中沒有得到充分的體現,這些外部成本應通過實際的定價政策計為費用,以實現可持續的貨運系統[51].
4模式轉移二:從公路貨運向多式聯運多式聯運具體包含公鐵聯運、公水聯運、鐵水聯運等運輸組織模式,對節能減排、降本提質具有重要作用.2018年我國國務院辦公廳印發的《推進運輸結構調整三年行動計劃》中明確提出多式聯運提速行動[28].
4.1運輸組織優化
多式聯運的運輸組織優化問題可從戰略層、戰術層、運營層三方面展開.戰略層的優化問題主要是物理網絡設計,即對聯運貨場的選址、布局等進行優化;戰術層的優化問題主要是服務網絡設計,在戰術層對服務網絡進行設計時考慮系統的可靠性和靈活性有利于運營層的優化;運營層是對戰術層規劃的具體執行,屬于微觀層面的優化,如資源配置和計劃調整[74].
文獻[75]撰寫了關于多式聯運規劃問題的文獻綜述,此處不再贅述.多式聯運優化問題規模巨大復雜,求解耗時,尤其是運營層的問題.深入研究問題的結構和設計更智能的求解算法,才能在更短的計算時間內得出良好的解決方案.轉運是多式聯運中不可忽視的一環,尤其在對時間敏感產品的按時交付中非常關鍵,通過更好的協作和集成可以顯著提高多式聯運系統性能[76].文獻[77]表明多式聯運網絡的設計對網絡參數非常敏感,尤其是對聯運中各運輸方式的成本以及轉運成本敏感,更好地了解多式聯運鏈的成本結構是得到有效的模式轉移政策措施的重要方式.多式聯運服務水平受到承運商合作關系的影響.例如承運商對貨物及時狀態的了解可以使其對運輸活動中的意外情況做出迅速響應,從而及時規劃轉運,提高運輸效率.
4.2促進同步運輸
在最近的研究中,同步運輸(Synchromodaltransportation)這一概念興起,被視為多式聯運的最新發展.關于同步運輸的研究目前大多停留在定性階段.文獻[78]是最新的對同步運輸進行綜述的文獻,同步運輸涉及兩種或多種運輸方式的結構化、高效率和同步的組合.通過同步運輸,承運商可以根據運營情況及客戶要求,隨時自主切換最佳的運輸方式.同步運輸的特點是實時信息,靈活性,合作與協調[79].
有了實時信息,就可以采取有效的重計劃程序對意外事件做出及時反應.靈活性通常與客戶放寬對貨運的某些限制,同時給物流供應商更大的自由度有關.例如,無模式預訂意味著客戶不選擇運輸方式和路線.這樣,物流供應商可以優化可用容量,并在發生中斷時通過自動切換模式或優先安排裝運來做出有效反應.利益相關者之間的合作與協調對于構建彈性網絡和更好的信息可見性至關重要.
5政策措施
政府可以通過基礎設施投資、財政措施、監管措施進一步促進運輸模式轉移[26].
5.1基礎設施投資
良好的交通基礎設施是促進運輸模式向環境友好型轉變的有力方式.交通基礎設施投資可以增加鐵路和水運運力,增強多式聯運能力,使運輸網絡能力得到更好的利用以及提高服務質量.在非洲,因現存的鐵路基礎設施沒有得到足夠的資金支持,導致從鐵路到公路的巨大逆向模式轉變[13].印度政府已經啟動了大型多式聯運基礎設施建設項目,試圖建設貨運專用通道,擴大鐵路運力[85].政策措施應根據地區經濟發展做出調整,如我國模式轉移面臨的挑戰不僅來自技術問題,而且來自不同地區社會經濟的差異,這反過來要求實施面向地方的政策.文獻[86]針對這種情況提出了一種區域性方法,即較富裕的東部地區可以嘗試征收燃油稅等措施,而西部地區應重點關注基礎設施建設.
為達到特定的模式轉移目標,確定交通基礎設施投資最優規模是必要的.文獻[87]給出了有關運輸使用能源投資的現有研究,以用于提高能源效率和發展清潔能源等.文獻[88]量化了2015年至2080年期間全球范圍內在高碳和低碳模式下的交通基礎設施投資需求,考慮了公路、鐵路軌道、BRT(BusRapidTransit)車道、高速鐵路和機場,并使用了敏感性分析確定了低碳情景中投資的決定因素.結論表明,鐵路利用率和公路建設成本是所有區域投資的決定性因素,與高碳途徑相比,低碳情景下的全球累計投資需求有所減少.
5.2財政措施
政府可以通過對承運人進行補貼與對托運人進行補貼兩種方式來促進模式轉移.在“一帶一路”的背景下,對鐵路運輸的相關補貼可以降低運輸成本,從而吸引托運人從海運轉向鐵路運輸[89].然而,激勵托運人從海運轉向鐵路運輸的理想補貼仍是未知的.從長遠來看,政府持續提供此類補貼可能并不經濟.因此,設計和評估合理的補貼機制對吸引更多的貨運需求和實現政府的財政可持續性是必要的.
運輸業論文范例：遼寧省交通運輸業校企聯盟運行機制體制研究與實踐
6結論
1)在實現貨運碳減排的AIS策略中,因運輸需求和經濟發展密切相關,通過減少運輸需求來實現貨運脫碳難以完成.回彈效應的存在使得通過提高能源效率來降低碳排放并沒有達到預期效果,且目前清潔能源的發展存在瓶頸,對基礎設施的要求較高.歐盟、中國均在實施運輸模式向環境友好型轉變的相關政策,但是要達到預期的模式轉移目標仍面臨很大困難.
2)在政府大力推進運輸模式轉移的背景下,碳排放強度較低的鐵路運輸應以提高運輸質量(經濟性、時效性、方便性、可靠性等)為重點提升競爭力,積極發展多式聯運,大力發展“門到門”物流服務,以市場需求為導向制定運價,設計多樣化和個性化運輸產品和服務.多式聯運的發展需要各運輸方式的有效銜接及良好的轉運效率,為此可大力發展同步運輸.同步運輸的研究仍處在定性階段,對運輸過程中的實時信息、靈活性、合作與協調有較高要求,要發展同步運輸需要將ICT技術有效應用到運輸中來.
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作者：李琳a,b,c,張小強a,b,c
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