基于系統動力學的國際陸港仿真研究＊

楊揚 車文 喻慶芳 李杰梅

（昆明理工大學交通工程學院 昆明 650500）

0 引 言

席平［1］把國際陸港定義為在內陸經濟中心城市的鐵路、公路交匯處，依照有關國際運輸法規、條約和慣例設立的對外開放國際商務港區，并依托現代信息技術和便捷的運輸通道，具有報關、報檢、集裝箱集散、貨運代理、第三方物流和保稅等綜合功能的內陸地區物流設施，為內陸地區提供方便、快捷的國際港口服務.隨著世界經濟的全球化和國際經濟一體化的穩步發展，國際陸港作為內陸地區對外貿易的大門，不僅是交通運輸網絡的聯接點和中心環節，也對區域經濟發展起著重要的作用，是物流、人流、資金流和信息流的集散地，其發展水平已成為衡量區域經濟的重要標志.

由于國際陸港系統比較復雜，聯系著經濟活動中的各行各業，并且網絡中的各種因素存在多重反饋.系統動力學在處理高階次、非線性、多重反饋的復雜系統方面具有一定的重要作用.就目前的研究狀況來看，Shinya Hanaoka等［2］探討了陸港的理論概念；Violeta Roso等［3］從環保的觀點通過模型和仿真來評價陸港的運輸系統；董千里［4］分析陸港自身的發展動因，并闡述國際陸港對內陸區域經濟的發展影響；董永祥［5］從經濟發展、資源消耗及環境污染三方面對港城互動發展進行優化分析；姜偉香［6］應用系統動力學對保稅港區與內陸港互動發展機理進行了模擬分析；鄭士源等［7］在港口集裝箱的博弈問題方面進行了模擬分析.綜上所述，學者們主要是研究陸港的理論部分，并以海港系統的模擬居多，然而，從陸港的角度出發，模擬仿真其與內陸經濟區域的聯動發展方面的研究比較稀缺，并且處于定性的階段.所以，分析國際陸港與內陸城市經濟系統的因果關系，構建系統動力學模型，定量研究陸港對內陸城市經濟發展的影響，對陸港的合理規劃與建設、陸港與區域經濟發展戰略以及制定相關政策具有一定的實際意義.

1 港城系統分析

從整體系統來說，陸港經濟是一個內部結構多元化的經濟系統，組成結構復雜，層次結構不清晰，具有離散性、隨機性和突變性，其具有以下特征.

1）陸港城市經濟是區域經濟的一部分，陸港有機連接系統內各要素，陸港發展具有動態性，其經濟規律隨時間而變化，也會因政策等因素的影響出現局部變動，這些都與該地區的各種經濟活動密不可分.

2）在港城經濟系統中，由于條件的差異，資源分布是非均衡的，陸港依托該區域的中心城市，一方面陸港為當地的產業提供裝卸、運輸等相關業務，并與海港聯動發展，一方面又為進出口貿易的報關、報檢以及保稅等業務提供便捷的通道.

3）國際陸港是資金密集型產業，在規劃建設初期需要大量的資金支持，在其發展過程中也需要滿足基礎設施的維護、擴建、管理等的要求，陸港在城市經濟系統中具有反饋性和延遲性.

2 陸港與城市的系統動力學模型

2.1 系統因果關系分析

系統動力學通過因果反饋環來表達系統中各個要素之間的定性關系，所建模型研究陸港與城市所構成的港城經濟系統，涉及到綜合運輸、社會等其他因素的因果關系.基于對文獻［8］的研究，提出港城經濟系統主要指標要素包括區域GDP、陸港吞吐量、綜合交通運輸量、陸港投資、人口等，同時引入對外貿易指標來反映港城經濟系統外向性，以及使用陸港負荷指標反映港城系統發展協調性，因此，陸港與城市區域經濟的因果關系見圖1所示.

圖1 港城系統因果關系圖

1）城市反饋回路 城市的經濟與陸港之間既有相互促進，為正反饋，也有相互制約，為負反饋.圖2a）反映出區域經濟的增長相應地會增加交通基礎設施的投資，進一步帶來陸港的基礎設施投資，降低陸港負荷，進而減少陸港負荷對區域經濟發展的制約作用.

圖2b）正反饋關系表明城市經濟的增長會直接加大城市的對外貿易的力度，進而引發陸港的需求增加，推動陸港產業的快速增長，而由陸港直接或間接的產值又促進城市經濟的發展.而負反饋關系表明陸港與城市經濟相互制約的作用，隨著經濟的快速增長，最終會使陸港產業為滿足市場的需求而不斷地增加和擴大，在陸港限定的能力下，從而導致陸港負荷的增加，進而影響城市經濟的發展.

圖2 城市經濟反饋圖

2）運輸反饋回路 綜合運輸是陸港銜接城市經濟的中間環節，對兩者的發展不僅具有促進作用，在一定范圍內也會給雙方帶來制約作用.見圖3.

圖3 綜合運輸反饋圖

圖3a）表明區域GDP 的增長會增加對區域交通基礎設施的需求，則會加大交通設施的投資力度，區域內的集散貨和運輸條件就會得以改善，提高區域內運輸的供給能力，減少運輸所帶來的負荷，降低運輸負荷對陸港的影響，進而把更多的資源放在陸港的產業建設上，形成良性循環，實現陸港對區域經濟的貢獻作用.

從圖3b）反饋環看出，城市經濟增長過快，致使對外貿易的需求會不斷增加，為滿足對外貿易的要求，區域內的運輸能力就必須要能跟上需求的步伐，就當前的交通運輸現狀而言，必然會帶來綜合運輸方面的壓力，抑制陸港的產業發展，陸港產業的緩慢發展又將會導致陸港的負荷不斷增加，阻礙城市經濟的發展，最終形成一個惡性循環.

3）社會發展反饋回路 社會資源為城市經濟和陸港的發展提供動力和支持，作為一個輔助性的要素，通過自身的因素客觀地影響著港城經濟系統穩定成長.見圖4.

圖4 社會子系統反饋圖

由圖4a）可見，城市經濟刺激著對外貿易的發展，則對陸港的需求也不斷攀升，為了自身產業的發展，對社會中的各類資源的需求就會不斷增加，客觀來說也會吸引外來人口入駐城市，提供富足的勞動力，創造區域GDP的增值.

圖4b）中的正反饋回路表示了陸港經濟貢獻的增加對陸港決策的影響，陸港產業的擴大使陸港對城市經濟的貢獻增加，進而增加政府對陸港政策的扶持和企業對陸港的投資，改善陸港的能力，減小陸港的負荷，從而降低陸港對城市經濟發展的阻礙作用.其中的負反饋回路反映出為了緩解陸港負荷所帶來的壓力，迫使提供陸港的優惠政策和加大投資力度，從而改善陸港供給能力，降低陸港負荷.

2條回路中都由陸港負荷直接或間接地影響，它們是相互依存和相互影響的，陸港負荷失去了對其他元素的影響時，則2條回路就無法起到相應作用.這時，陸港的發展方向應側重于陸港效率、管理、服務、信息等軟件的細致和深化.

2.2 港城系統動力學流圖構建

結合上述陸港與城市經濟系統的因果關系分析，基于系統動力學軟件Vensim PLE，建立陸港與城市的系統動力學流圖，見圖5.應用該系統動力學軟件構建模型，實現各個元素之間的數學關系鏈接.其中：部分主要變量、重要參數計算公式和數學關系分別為：（1）區域GDP總量=INTEG（GDP增量，GDP 初始值），億元；（2）GDP 增長量=GDP初始值×GDP增長率，億元／年；（3）陸港固定投資=INTEG（固定資產投資增加量，固定資產投資初始值），萬元；（4）對外貿易額=對外貿易依存度×區域GDP 總量，萬美元；（5）陸港拉動GDP=陸港吞吐量×陸港拉動GDP 系數，億元；（6）陸港收入=陸港吞吐量×陸港收入換算系數，萬元；（7）陸港固定資產投資總額=INTEG（陸港固定資產投資增加量，初始值），萬元；（8）陸港綜合運輸量=INTEG（綜合運輸量增加量，初始值），萬t；（9）綜合運輸增加量=（陸港建設投資資金+運輸設施投資額）×投資換算系數，萬t.

圖5 陸港與城市經濟系統動力學流圖

3 陸港與城市經濟系統實證分析

3.1 模型參數的確定

應用陸港城市系統動力學模型對昆明市進行了仿真模擬，考慮到昆明國際陸港的物流作業，將會承當昆明市大部分物流相關活動，所以，模型中有關的數據主要來源于昆明統計數據，其中部分數據是根據物流活動來近似替代，部分參數是基于前人的調研和通過對統計數據的計量經濟處理所得，另一部分參數則是根據已有學者的相關研究而進行初步設定［9-10］.

3.2 仿真模擬與分析

基于Vensim PLE 系統動力學軟件，設定以2007年為初始年，以昆明市2010年和2015年為目標，1年為步長，將各參數帶入仿真模型中進行計算，模擬分析陸港與昆明市所構成的經濟系統.

1）模擬2010年的部分經濟狀況，所得結果與昆明市2010年的實際數據相比較，得到表1.從表1的比較中可以看出，系統動力學所模擬出的部分模擬值和昆明市的實際數據的誤差率基本上小于1%，部分為1%左右，如對外貿易額等，說明昆明近幾年來處于快速發展階段，部分產業擴大發展，其實際值會高出模擬值些許，然而并不影響模擬值對實現的指導作用.其結果表明，系統動力學模型對陸港與城市經濟的系統模擬仿真良好，可用于研究分析昆明國際陸港與城市現狀和未來的發展.

表1 模擬值與實際值的分析比較

2）在2010年的模擬結果中，陸港直接拉動的GDP呈現穩定的增長趨勢，對昆明市的綜合貢獻率能達到12.4%.由于為滿足云南省“橋頭堡”戰略以及開拓東盟市場，昆明圍繞城市建立國際陸港，陸港設施建設初期在城市經濟中占有很高的比重，昆明市整體水平不斷地快速發展，但隨著陸港的建成以及功能的完善，陸港經濟占城市經濟的比重最終會呈下降趨勢，趨于平均穩定值，見圖6.這表明，目前昆明市的物流發展水平還處于比較緩慢的階段，在未來年內，陸港對昆明市經濟貢獻將會平穩增長，昆明市物流綜合競爭力將不斷加強.

圖6 陸港對城市的貢獻率

3）在模擬的港城系統中，由于昆明市未來幾年經濟處于快速增長的步伐，GDP增長率將會逐年升高，當全市經濟發展到一定水平，GDP 增長速度將逐步放緩，趨于某個值平穩發展，但是全市未來經濟總量仍將保持穩定增長的態勢.隨著昆明國際陸港的建成與運營，同時，昆明市加大外向型經濟的發展，由圖7中可以看出，昆明市的對外貿易量是呈現出節節攀升的態勢，同時，衍生出對運輸更多的需求，從而吸引大量的客戶進駐昆明和投資昆明，從而刺激港城經濟發展.在未來年內，可模擬出昆明市到2015和2020年的GDP分別為4614.33億元和10373.71億元，外貿易量分別為212.48億美元和411.09億美元.

圖7 GDP與對外貿易

4）在2010年，陸港直接拉動的就業人數可達0.53萬人，間接拉動的就業人數在87萬人，在陸港的建設和營運階段，陸港將會拉動昆明市內更多的就業人數，提高未來年的就業率，昆明市第三產業的就業人數日益增加，到2020年，國際陸港直接拉動的就業人數將達14萬人，間接促進第三產業的就業人數將增加到287萬人..

5）到2015年，可以模擬出昆明市陸港基礎設施的建設將能帶動全市綜合運輸的整體發展，能實現港城系統19085萬t的綜合運輸量，并且昆明國際陸港吞吐量能達到4521萬t，大大緩解昆明市的物流總需求.

6）從圖8中可以看出，為適應區域GDP 的增長和對外貿易需求的發展，就要求加大全市對綜合運輸設施和陸港建設的投資力度，近年來，陸港自身的負荷不斷加劇，這是城市化發展所帶來的必然結果，然而陸港負荷增加系數卻是相對的降低，這說明昆明港城經濟系統各項功能隨著投資的增加從而得到改進和完善，使該系數呈現降低的趨勢，并且陸港的集疏運能力還能滿足昆明市對運輸的需求，也間接地說明了陸港對自身的負荷控制方面具有一定的自我調節能力.

圖8 運輸量與陸港負荷增減曲線圖

4 結束語

從陸港與城市所構建的系統角度出發，選擇系統動力學模型來構建港城經濟系統，建立了港城經濟因果關系圖和系統流圖，對昆明市與國際陸港之間的關系進行了定性與定量的實證分析，初步探討陸港對城市經濟變化的動態影響，證明了系統動力學模型能夠合理、科學和有效地研究陸港與城市的復雜系統.就陸港與城市系統的未來發展方向而言，應往整體系統的研究所發展，探究所適合城市發展的案例，并加強宏觀層面的探討，制定陸港與城市系統的相關策略與政策，更深入地研究陸港與城市的復雜系統.

［1］席 平.國際陸港基礎概念與運作［J］.中國儲運，2007（1）：71-72.

［2］HANAOKA S，REGMI M B.Promoting intermodal freight transport through the development of dry ports in Asia：An environmentalperspective［J］.IATSSResearch，2011（35）.

［3］ROSO V.Evaluation of the dry port concept from an environmental perspective：A note［J］.Transportation Research Part D，2007（12）：523-527.

［4］董千里.國際陸港基礎理論研究與探討［J］.物流技術，2009（1）：17-19.

［5］董永祥.港口與城市互動發展優化模型及算法研究［D］.大連：大連海事大學，2011.

［6］姜偉香.基于系統動力學的保稅港區與內陸港互動發展機理模型研究［D］.大連：大連海事大學，2007.

［7］鄭士源，楊樂能，王浣塵.基于系統動力學的集裝箱港口博弈模擬研究［J］.系統仿真學報，2007（15）：3554-3556.

［8］朱 強，桂壽平，桂程飛.基于系統動力學的區域物流建模方法的研究［J］.武漢理工大學學報：交通科學與工程版，2003，27（4）：528-531.

［9］傅明明.基于系統動力學的港口：區域經濟系統研究［J］.大連海事大學學報，2009（4）：43-46.

［10］劉麗娜，郭子堅，宋向群.基于系統動力學的港口經濟分析［J］.水運工程，2006（5）：18-21.