基于超網絡的TIR系統風險防控建模與仿真

廖日卿

摘要：為更有效地進行國際道路運輸（Transports Intemationaux Routiers， TIR）系統的風險防控，運用超網絡理論和方法建立TIR系統超網絡模型（super-network model of TIR system， 簡稱TIRSN），分析TIRSN的結構特性，提出TIRSN的特征指標，結合TIR的實際情況進行實證研究和風險防控仿真。結果表明：TIRSN的整體性能隨風險增大而下降;采取“風險免疫”等預防策略和設置“富余”等控制策略，有助于增強TIR系統自身性能，達到風險防控的目的。根據仿真結果，給出TIR系統風險防控的具體對策。

關鍵詞：TIR系統; 超網絡; 風險防控

中圖分類號： ?U113

文獻標志碼： ?A

Abstract：In order to prevent and control risks of TIR （Transports Intemationaux Routiers） system more effectively， a super-network model of TIR system （TIRSN in short） is established using the super-network theory and method. The structural characteristics of TIRSN are analyzed， and the characteristic indices of TIRSN are put forward. Based on the actual situation of TIR， the empirical research and the simulation of the risk prevention and control are carried out. The results show that： ?the overall performance of TIRSN decreases with the increase of the risk; taking preventive strategies such as “risk immunity” and setting control strategies such as “surplus” are helpful to enhance the performance of TIR system and achieve the purpose of risk prevention and control. According to the simulation results， the specific countermeasures of risk prevention and control of TIR system are given.

Key words：TIR system; super-network; risk prevention and control

0 引 言

國際道路運輸（Transports Intemationaux Routiers，TIR）系統是在《TIR公約》的協調下，為降低運輸成本，縮短運輸時間，增加國際貨物運輸的透明度，推動國際貨物運輸和國際貿易的便利化和安全性而運行的世界上唯一的全球性運輸系統。其運作原理是：經授權的運輸經營人運輸的貨物在《TIR公約》的締約國境內內陸海關接受查驗并施加關封后，在運輸途中的過境國可以不受海關查驗，憑TIR單證即可被過境國海關放行;貨物直接運往目的地國家內陸海關，運輸中由貨物丟失等原因造成的稅款損失由擔保機構擔保，運輸工具和集裝箱受到管控。為更好地服務于“一帶一路”建設，推動與沿線國家和區域的合作，2016年7月26日，中國正式加入《TIR公約》，成為該公約第70個締約國。2017年1月5日《TIR公約》在中國正式生效，2018年4月16日海關總署發布第30號公告，開放霍爾果斯、伊爾克什坦、二連浩特公路、綏芬河、滿洲里公路等5個口岸作為實施TIR公約的試點，后又決定增開大連口岸，并分別于2018年5月18日、5月25日首次正式運行了大連口岸、霍爾果斯口岸的2條TIR運輸線路。

① ?TIR中，裝貨可以在非TIR口岸，卸貨必須在TIR口岸，且每次TIR均要從TIR口岸開始TIR系統是一個需要多方配合的，包含海關和TIR發證機構等監管方、貨物承運企業、擔保機構、行業協會及貨物實體的運作系統，目前的使用范圍早已超出了道路運輸而拓展到了多式聯運。《TIR公約》是一個海關間的公約，近年來因其所帶來的運輸和貿易高度便利及對物流成本的極大節約，加入公約的國家逐漸增多，各締約國之間通過TIR系統進行的貨物交易日趨頻繁，以海關為首的監管機構首先承受了這種壓力，并受到系統中各類風險的持續性沖擊。在監管資源有限的條件下如何兼顧嚴格執法和高效運作，確保TIR系統的國際物流安全和國際貿易便利雙重要求，是海關等監管機構的工作重點。因此，采用超網絡方法構建能夠表述TIR系統結構的模型，根據其結構特性、性能指標和運行實際情況，采用仿真方法模擬在風險沖擊下超網絡模型的變化及采取風險防控措施的效果以進行更有效的TIR系統風險防控研究[1-2]，不僅對TIR系統的運行和建設有實際作用，也對國際物流中的其他風險監管具有借鑒和理論意義。

1 TIR系統超網絡模型

1.1 TIR系統的特征

在物流密集的TIR網絡中，貨物和企業眾多，運輸方式多樣，換裝和倉儲關系繁雜，有些運輸線路上的節點因均為TIR口岸，貨物運輸和裝卸暢通無阻，而有些運輸線路上的部分節點并非TIR 口岸因此不能進行TIR卸貨作業①。海關、貨物、企業間因運輸過程中的業務聯系形成了具有復雜交互關系的網狀拓撲結構——TIR系統網絡。如果用節點代表TIR網絡中的個體，線條代表個體間的業務連接，則所構成的抽象網絡與復雜網絡[1-4]有相似之處。然而，TIR網絡又具有3個典型特征：（1）節點異質性。網絡中有海關等監管機構、運輸貨物的企業和不同種類的貨物等，節點眾多且具有異質性。（2）網絡系統性。網絡中的節點可以獨立運營，但又離不開與其他節點在信息、資金、收益等方面的相互博弈，使得該網絡成為存在共生對抗、合作演化關系的系統，且其中的節點特性（如企業經營的運輸路線）不斷改變，進一步刺激了系統的整體動態變化。（3）網絡規模變化性。運輸方式改進等物流環境的變化、新貨物的產生都會造成節點數量變化（如某種新貨物進入TIR系統或某貨物因運輸方式變化而脫離該系統），但節點數量和節點間連接總體上呈增加趨勢，網絡規模不斷增大。這些特征使得復雜網絡方法在本文中不能完全表達網絡結構及其中的關系[3]，需要進行拓展。

因此，本文采用超網絡理論和方法，用“高于而又超于”復雜網絡[4]而可能由其所構成的超網絡[5-6]來形象化表示TIR網絡并理清其中的關系。目前，超網絡的研究主要基于超圖 [7]、變分不等式[2，8]和系統科學[1，9]等3種方法，本文采用第三種方法建立TIR系統超網絡模型（TIR super-network model，TIRSN），從局部和整體進行其內部關系和系統性能的研究。

1.2 TIRSN構建

根據節點異質性，建立3層子網絡：（1）TIR監管節點子網絡，記為M-M層子網絡，其節點為TIR監管方（主要指監管TIR的海關），邊表示其間連接關系（如不同國家海關通過TIR 電子預申報 （TIR electronic pre-declaration， TIR-EPD） 系統共同監管一條TIR運輸線路）;（2）貨物節點子網絡，記為G-G層子網絡，其節點為不同種類貨物，邊表示其間連接關系（如同時進行運輸等）;（3）貨物載體節點子網絡，記為C-C層子網絡，其節點為TIR持證人（即運輸TIR貨物的企業），邊表示其間連接關系（如運輸同一貨物或業務合作）。這3層子網絡都是復雜網絡。

在3層子網絡的基礎上，建立層間映射關系：（1）M-M層與C-C層間的映射，指哪些TIR持證人進入TIR系統;（2）M-M層與G-G層間的映射，指哪些貨物為TIR貨物;（3）G-G層與C-C層間的映射，指TIR貨物由哪些TIR持證人運輸。

1.3 TIRSN結構特征

在TIRSN中，M-M層子網絡中TIR監管方的主要風險管理方法是：不同海關共同通過TIR-EPD系統獲得TIR信息，通過交換數據信息后用“TIR證+車輛+關鎖檢查”來完成風險管理。因不同國家的海關監管方式存在差異，一條TIR運輸線路所包含的口岸中，同一國家的TIR口岸海關間合作相對緊密，不同國家的TIR口岸海關間合作相對不緊密，但不同國家的海關均可通過共同接受IRU（國際道路運輸組織）培訓或相互交流風險分析方法后增加捕獲概率，這也意味著處置錯誤等風險在同一國口岸間傳播概率更大。海關會因關稅流失等對TIR持證人進行處罰，并通過擔保機構及發證機構等對TIR持證人進行索賠。C-C層子網絡的TIR持證人通過為同幾家企業運輸貨物或運輸同類貨物產生聯系后逐步建立起具有集群特征、有益于產業集群和企業合作的社團結構，該結構具有社團內部連接緊密而社團間連接松散的性質，如圖2 所示。TIR持證人可以通過合作或信息交換共同改進業務方式，但某TIR持證人的風險也會影響其他TIR持證人，如某TIR持證人面對利益誘惑時的不誠信運輸行為所帶來的風險被海關發現后中止TIR，將殃及運輸類似貨物的其他誠信持證人。即，M-M層和C-C層子網絡具有這樣的特性：大部分節點間不直接互相連接，但大部分節點可以從任一其他節點經幾步到達，網絡具有連通性，風險傳遞速度快，且改變少數連接就可以迅速改變網絡的性能，這體現了它們的NW小世界網絡（由Newman和Watts提出的）性質。同時，這兩層網絡均具有社團結構性質，某種風險可能在度相似的多個節點中同時產生或外界風險攻擊某節點后通過連接或社團傳播。

G-G層子網絡具有以下特點：（1）結構非均勻性，指節點度不平均，大度節點較少，中小度節點較多，這是因為每個TIR持證人都在運輸受到所有監管部門關注的貨物的情況畢竟少見;（2）增長性，指新貨物和新TIR持證人的不斷出現使網絡規模持續增長;（3）優先連接性，指新加入TIR的貨物在運輸線路、裝載方式等方面更傾向于參考那些具有相似性的TIR的主要貨種，即傾向于連接大度節點。這些特點使得G-G層子網絡具有BA無標度網絡性質，同時一部分貨物因為經常一起運輸也形成了G-G層子網絡中一定的社團結構和風險。

三層網絡中層內和層間的連邊也具有一定的優先連接性：新加入C-C層子網絡的運輸企業更傾向于與實力強的大度運輸企業建立合作關系，擁有新貨物的貨主也更愿意尋找這類企業進行運輸;M-M層子網絡節點更愿意與管理水平高的大度節點產生學習和業務交流聯系，大度節點對大度貨物更加關注。

如圖3所示，由于TIRSN的結構性質和追求運輸效率的原因，每層社團內部和層間聯系是緊密或高效的，若C1自生了不誠信風險，風險將在社團內迅速傳播（圖中的虛線箭頭所示）并通過連接影響他們經營的G-G層貨物。M-M層子網絡節點發現風險后通過暫停TIR運輸及后續處理等方式暫停或中斷連接，TIRSN的運行故障就產生了。然而，這并不意味著M-M層子網絡節點若因管理失察或因庇護C-C層子網絡節點而未處理風險就不會發生故障，相反，暫時的放松將導致更多風險的反復發生，使整體連接最終崩潰。當然，風險也可能先由M-M層子網絡產生再反向傳播。

2 基于實證的TIRSN結構特征、性能指標及風險防控仿真

2.1 基于實證的TIRSN建模——以大連口岸為例

為使研究更具實際意義，建立實證模型進行研究。實證模型具有TIRSN的一切結構特征和性質。考慮到大連口岸是我國首個運行的TIR口岸，也是目前唯一一個可以結合海運的多式聯運口岸，選取以大連口岸為核心運輸節點的對俄TIR系統作為研究對象。大連口岸的TIR運輸線路為：大連—營口—滿洲里—后貝加爾斯克—赤塔—烏蘭烏德—伊爾庫茨克—新西伯利亞。營口口岸目前并非TIR口岸，因此TIR車輛在營口口岸無法進行卸貨作業（可以進行裝貨作業），貨物信息在TIR車輛通過營口口岸前已經傳遞給營口海關。以大連口岸為核心的TIR系統目前主要面向與俄羅斯的連接，除這條線路外，還可以考慮開放大連以北的沈陽、長春、哈爾濱等口岸，及中俄邊境的同江、撫遠、黑河等口岸①，并通過與俄羅斯的談判②，開放波格拉尼奇內、布拉戈維申斯克、哈巴羅夫斯克、比羅比詹等口岸，即有18個口岸的海關可以成為模型中M-M層的節點。根據海關統計數據，對俄出口的貨物主要集中在《進出口稅則商品及品目注釋》的第7、8、39、60、64、65、69、70、81、82、83、84、85、95、96章等①，按照排名選取年出口額在5 000萬元人民幣以上的貨物，共涉及33章，即G-G層有33個節點，但每個口岸的出口貨物不同，TIR持證人也不同，即C-C層不同節點與其他兩層之間的連接均不相同。因區域限制，將注冊在大連、沈陽、長春、滿洲里、哈爾濱口岸及俄方口岸的45家可開展TIR業務的貨物運輸企業作為C-C層節點，這樣以大連為核心的超網絡一共有3層，96個節點，將其命名為TIRSN-DL。隨著TIR口岸和運輸線路的增加，超網絡模型將更加復雜。

2.2 TIRSN-DL結構特征驗證

2.3 TIRSN風險防控仿真

2.3.1 TIRSN風險

TIR的風險指對TIR產生干擾，并引發損失可能性的各種事件或狀態，這些風險不僅危害個別節點而且會通過節點間的連接不斷向外擴散，使得TIRSN發生中斷故障甚至整體崩潰②。為有效識別TIR系統風險，筆者作為海關總署的TIR培訓師和研究人員，在多次參與海關總署、交通運輸部、IRU的工作和深入研究中收集了全球范圍內的TIR典型運營違規及事故信息，形成了包含115個案例的TIR風險數據庫。因為TIR系統是海關、IRU、交通運輸部、運輸行業協會等多部門和機構的集合和有機整體，所以基于該數據庫，結合IRU的TIR風險清單，梳理出25種TIR風險，并統計了每個案例中風險類型和發生次數占比，具體見表2。這些風險中的任一風險都可能由其他風險引發或能夠觸發其他風險，任一風險的發生都有使TIR系統中斷的可能性，風險之間具有的關聯關系也在一定程度上反映了超網絡中的邊連接關系。

2.3.2 TIRSN風險仿真

超網絡的結構性質帶來了獨特的風險特征。前人的研究往往通過增加連邊概率來研究網絡性質變化，而在各類風險的不斷攻擊下，TIRSN可能不斷發生連邊中斷故障，影響運輸的進行。因此，本文采用以概率P去除連邊的方法來模擬TIRSN-DL中以概率P產生的各類風險（見表2），若出現故障，則連接中斷后不重新連接。根據式（1）～（3），利用NetLogo進行編程仿真，計算得到TIRSN-DL的3個性能指標隨P的變化，見圖6。

仿真結果表明：C在P增大到80%左右時在0附近產生輕微波動，說明節點間的社團特征在風險很大時幾乎不存在，TIRSN-DL各層內部結構出現散亂，層間連接也繼發中斷;r除了在P增大到90%左右時有明顯下降外基本保持平穩波動，說明TIRSN-DL節點保持了度相似節點間的連接性質，受風險影響較小;Cλ在P為20%左右時出現峰值，在P從20%增大到90%時緩慢下降，在P增大到90%左右時為0，表明在風險概率較小時3層間的關聯增多，這些關系在風險沖擊下逐漸斷裂殆盡，層間聯系失效，TIRSN-DL無法運行。

總體上，仿真結果體現了3個性能指標表征的TIRSN-DL的性能隨著風險增大而下降的整體趨勢。因此，可以通過增強TIRSN-DL自身性能來抵御風險，達到風險防控目的。

2.3.3 TIRSN風險防控策略

對節點進行免疫是預防和控制風險在TIRSN-DL中傳播和造成損害的有效手段，好的免疫策略應該既能夠抑制風險的傳播，又能夠在風險的攻擊下保護一定的網絡結構和運作。由圖8可知，4種免疫策略下的結果均反映了網絡效率下降先快后慢的不均衡現象，這是因為在免疫初期，對節點進行免疫使得超網絡內部同時失去一些關鍵路徑，導致節點間連接的平均路徑長度增加，網絡效率下降較快。隨著免疫節點的增加，后期剩余節點間的連接較少，網絡效率的變化不如初期顯著。在SI策略中，C、r和Cλ策略的實施效果有所差異：在免疫初期，在r策略下L的下降速度最快，但中期后r策略對網絡的保護更好，優于C策略和RI策略。3種SI策略的效果均在RI策略之上，整體而言Cλ策略的效果最好。這表明RI策略對風險防控的有效性不如有目的的SI策略，因此應先著重對TIRSN-DL中層次交叉度較高的節點進行免疫。如應著重關注那些與貨物、監管層均有交集的層次交叉度最大的節點，即主要持證人。同時，既是注冊地又是TIR口岸的海關的監管工作也應做好。

3 TIRSN風險防控策略

從實證分析可以看出， TIRSN風險防控策略包括風險預防和控制兩個方面，即采取預防性措施降低風險發生的可能性，并在風險實際發生后進行控制。

3.1 TIRSN的風險預防策略

采取“風險免疫”策略。網絡效率L把控著TIR的時間命脈，根據第2.3節的研究可知，有效的風險免疫策略非常重要，能夠在預防風險的同時保證一定的L值即TIRSN的連通性。在TIR系統中，可采用的政策有：先圈定Cλ值大的持證人范圍再采取宣講培訓等措施來增強企業的誠信運輸意識和風險防范能力，對這些企業可能遇到的風險采取必要的預防和控制措施，加大對容易產生風險的主要貨物和車輛的檢查力度，定期進行承運人公司和具體實施運輸的司機等人員的政策和業務培訓，提升整個運輸系統對風險的預防和處理控制能力，以保證TIR系統的安全。

降低結構非均勻性。TIRSN因監控水平、貨物特性和企業特性差異而具有結構非均勻性，節點的度不平均，度相似的節點間存在產生連接或同時產生同種風險的可能。TIR監管機構可以考慮通過管理引導和政策取向引入一些度較小的點，如原來不常采用TIR但有國際貿易需求的貨物和規模較小、剛開始從事TIR但信用較好的微小企業。同時，通過在TIR運輸線路的各口岸海關等監管機構間定期進行風險研判溝通探討、數據信息共享來提高TIR監管機構的平均水平，平衡TIRSN的度分布，從而降低這種可能。

保持適中的社團性質。由C的仿真結果可知，社團性質會在風險沖擊下消亡。在TIR系統中，可以采用定期組織交流學習等方式保證自發形成的TIR承運人社團的內部合作等，通過嚴格把控某項管理規定的實施和有目的地進行政策普及向承運人社團傳遞信息，有方向地引導、調節社團內外連接來保持社團性質并通過TIR社團的非正式關系來提前化解和共同抵御風險。

3.2 TIRSN風險控制策略

設置“富余”①。為使TIRSN在中斷后有恢復和應對余地，可在M-M層中針對功能相對較弱的環節設置一些“富余”。配置或培養部分節點在具有特定功能的同時兼有其他功能，通過彈性策略應對風險。如可以通過TIR數據傳輸外包或讓海關的培訓和教育科研機構保有數據處理分析能力等來保持額外監管能力。