基于AHP-EWM 的集裝箱海鐵聯運協同評價研究

金哲宇，楊博文

(蘭州交通大學 交通運輸學院，甘肅 蘭州 730070)

0 引言

集裝箱海鐵聯運是綠色、高效、節約的運輸方式，對發展國際貿易和現代物流有著重要意義。2018 年國務院辦公廳印發《關于推進運輸結構調整三年行動計劃(2018—2020 年)的通知》，以推進大宗貨物運輸“公轉鐵、公轉水”為主攻方向，強調加快發展集裝箱海鐵聯運。目前我國集裝箱海鐵聯運的發展過程中，部分港口存在設施建設速度慢、運輸成本高、競爭力不強等問題，制約港口協同能力的進一步發展。為提高集裝箱海鐵聯運的運輸質量和效率，亟需構建集裝箱海鐵聯運協同評價指標體系，并選取合適的評價模型，對港口的集裝箱海鐵聯運進行協同評價。

目前國內針對集裝箱海鐵聯運的主要研究可分為發展現狀分析研究、發展因素評價研究和作業優化研究。分析發展現狀有：金偉等[1]從天津港的布局、海鐵聯運和存在問題等方面分析天津港海鐵聯運現狀并提出發展策略；于洋湧等[2]闡述天津港運輸發展現狀及海鐵聯運集裝箱運量現狀，采用SWOT 分析法分析天津港海鐵聯運的優勢、劣勢、機遇與挑戰，提出提升天津港海鐵聯運能力對策；常培清[3]在分析蒙巴薩港及蒙內鐵路現狀的基礎上，采用SWOT分析法，對蒙內鐵路海鐵聯運的優勢、劣勢、機遇和挑戰進行探討，提出蒙內鐵路發展海鐵聯運對策；齊穎秀等[4]針對海鐵聯運服務過程中的問題，提出促進我國海鐵聯運全程物流服務發展的對策。評價協同能力影響因素有：樸惠淑等[5]構建基于標準的協同能力評價指標體系層次結構，并綜合層次分析法、模糊理論和DEA 方法，研究集裝箱多式聯運系統協同能力綜合評價的步驟和模型；董明貴[6]將協同思想引入到鐵路集裝箱多式聯運中，從標準的角度出發，分析鐵路集裝箱多式聯運影響協同的因素，在此基礎上進行鐵路集裝箱運輸企業參與多式聯運的協同度評價，并提出策略。研究作業優化有：楊綦[7]構建“船舶—堆場”與“堆場—列車”兩階段港口作業優化模型，根據模型的特點設計雙層遺傳算法對模型進行求解；閆柏丞[8]對鐵路入港模式下的海鐵聯運港口列車裝卸作業組織問題進行研究。

綜上所述，目前集裝箱海鐵聯運相關研究中，關于集裝箱海鐵聯運協同性的評價相對較少，且研究方法較為主觀。因此，亟需從集裝箱海鐵聯運的系統結構出發，結合相關標準，分析影響集裝箱海鐵聯運協同能力的主要因素，綜合運用層次分析法(AHP)和熵值法(EWM)以減少評價主觀性影響，從而對集裝箱海鐵聯運協同能力進行評價。

1 集裝箱海鐵聯運協同評價指標體系構建

集裝箱海鐵聯運是以集裝箱為載體，結合水路和鐵路2 種運輸方式，并與其他運輸有效銜接，充分發揮水路和鐵路優勢的綜合運輸。這種運輸方式提供了全程一體化的集裝箱運輸服務，極大地提高物流資源利用率和物流服務質量，符合綠色物流的內涵。集裝箱海鐵聯運協同評價應以系統結構和相關標準作為參考，構建合理的指標體系，以保證評價的科學性。

1.1 集裝箱海鐵聯運系統

1.1.1 系統結構

集裝箱海鐵聯運系統結構包括基礎設施、裝備技術、作業組織和運輸服務4 個部分。其中基礎設施包括泊位、港口碼頭、鐵路線路和集裝箱運輸場地；裝備技術是水平運輸設備、裝卸設備和集裝箱班列設備等相關技術裝備的集合；作業組織是指對現有作業資源的合理調度；運輸服務是港口、鐵路等相關部門及人員為貨主提供的服務，包括港口信息化、通關環境優化等[9]。集裝箱海鐵聯運系統結構如圖1 所示，各部分間需協同運作，從而保證整個集裝箱海鐵聯運系統的順利進行。

圖1 集裝箱海鐵聯運系統結構Fig.1 System structure of container sea-rail intermodal transportation

1.1.2 相關標準

集裝箱海鐵聯運協同標準主要涉及設施、運輸、作業、信息、管理5 個主要方面。集裝箱海鐵聯運相關標準匯總如表1 所示。設施標準是設施和裝備的技術參數，運輸標準和作業標準是運輸組織的前提條件，信息標準是信息管理的必要規范，管理標準是管理水平的最低要求。統一的技術標準與充分協同的集裝箱海鐵聯運息息相關。另外，政府對集裝箱海鐵聯運的行業支持所產生的影響同樣不容忽視。

表1 集裝箱海鐵聯運相關標準匯總Tab.1 Summary of relevant container sea-rail intermodal transportation standards

1.2 構建協同能力評價指標體系

通過研究集裝箱海鐵聯運的系統結構和相關標準，以及了解分析相關政策的影響，得到集裝箱海鐵聯運協同能力的主要影響因素有：信息互聯互通、技術標準統一、基礎設施銜接、運輸組織創新和政策支持引導，構建集裝箱海鐵聯運協同能力評價指標體系如圖2 所示。

圖2 集裝箱海鐵聯運協同能力評價指標體系Fig.2 Synergy evaluation system of container sea-rail intermodal transportation

（1）信息互聯互通。信息是管理的基礎，信息傳遞是信息管理中的重要環節，應保證其準確、及時與共享性。信息準確性是信息最基本的性質，不準確的信息甚至會具有負面價值。信息具有時效性，若信息不能及時傳遞，則價值大大降低。信息共享性是在一定的時空范圍內信息可被多個主體接收，進而得以充分利用。各節點通過建立功能健全、性能穩定、操作流暢的信息共享平臺和統一的信息標準，加強信息傳遞有效性，提升聯運協同能力。功能完整性是指信息共享平臺應面向所有服務對象，做到功能與環節一一對應；性能穩定性是指做好服務器優化，保證平臺運行穩定；操作流暢性是指操作流程不繁雜，容易上手。

（2）技術標準統一。集裝箱海鐵聯運的技術標準可概括為管理標準和裝備標準2 部分。質量管理與風險管理對聯運協同性影響較大。質量管理是指確定質量方針、目標和職責，并通過質量體系中的質量策劃、控制、保證和改進來使其實現的全部活動。標準化的質量管理，即制度化的質量管理，能令聯運企業間的合作活動更活躍。風險管理是將風險可能造成的不良影響降至最低的管理過程，標準化風險管理是嚴格遵循規章的風險管理。加強風險管理能提高風險識別和處置能力，保障高效運輸。運輸裝備是集裝箱海鐵聯運的物質基礎，主要有集裝箱、托盤、包裝、單據、集裝箱運輸車輛等。裝備標準化，即統一運輸裝備的技術參數，可以充分簡化作業流程，極大提高作業效率、作業質量和保證作業安全。

（3）基礎設施銜接。港口的基礎設施有航道、碼頭、泊位、倉庫、貨場、疏港鐵路等。基礎設施作為聯運作業的物質環境，其能力和相互協同性對作業的質量和效率有很大影響，而作業的質量和效率是聯運協同性的直接表現。基礎設施的能力可概括成港口、貨場、專用線的能力。基礎設施的布局是基礎設施建設在一定地域空間范圍內的分布、組合和調整。集疏網絡是將貨物集中至物流中心或疏散至周邊的運輸網絡，其通暢程度影響著集疏貨物的效率。

（4）運輸組織創新。運輸組織創新能提高企業的組織能力，充分協調組織資源，從而更高效地完成目標。運輸組織技術當前最主要的創新有“樞紐對樞紐”中歐班列、集裝箱快速換裝等。中歐班列實現從“點對點”開行到“樞紐對樞紐”開行的轉變，突出表現在樞紐的輻射能力和互通程度上。樞紐輻射能力主要表現在樞紐的道路完善程度，交通網絡便利程度和點面結合程度。樞紐互通程度表現在樞紐間的銜接性。集裝箱換裝作業是指集裝箱在2 種運輸工具之間轉裝的作業。集裝箱快速換裝是以實現集裝箱裝卸和水平運輸智能化操作的自動化碼頭作為物質基礎的先進的換裝組織技術，其實現需滿足碼頭硬件和換裝技術創新的要求。

（5）政策支持引導。政策的引導需要從限制監督和補貼激勵2 個角度出發，建立健全相關法律法規以明確代理人、經營人、承運人的責任，加大資質審核力度，促進行業良性發展，便利化國際聯運交接所、海關、邊防檢查站等地的聯運交接檢查，大力培養聯運經營人，充分調動積極性，通過政策引導促進海鐵聯運協同發展。

2 AHP-EWM 評價模型 建立

由于集裝箱海鐵聯運協同能力評價指標體系具有系統化、層次化的特點，故選取簡潔實用的 AHP 分析法作為此評價方法。為解決層次分析法主觀性較強的問題，故引入信息熵的概念，對權重做出修正，其中EWM 法可根據各指標值的變異程度確定權重，是能避免人為因素偏差的客觀賦值法[10]。因此，通過AHP 和EWM 2 種方法相結合建立評價模型，可以一定程度上保證賦權的科學性。

2.1 確定主觀權重

邀請專家對各指標間的重要程度進行兩兩比較，用數字1 至9 表示重要程度的劃分，數字1 指同等重要，數字9 指相對最重要。根據專家打分，運用AHP 求解得到各指標的主觀權重，具體步驟如下。

（1）構建判斷矩陣B(bij)n×n，bij表示指標i相對于指標j的重要性，滿足bii=1，bij=＞ 0，i，j=1，2，…，n，其中n是同層指標數量。

（2）對判斷矩陣各行進行歸一化處理。

（3）對歸一化的判斷矩陣按列求和。

式中：zj表示歸一化后判斷矩陣j列元素之和，組成向量z=[z1，z2，…，zn]。

（4）對向量z進行歸一化處理。

式中：Zi為向量z的元素歸一化的結果，是指標i對上級指標的相對權重。

（5）一致性檢驗。在對指標兩兩比較中可能存在矛盾，需對判斷矩陣進行一致性檢驗。

式中：CR為一致性比例；RI為隨機一致性指標值；λmax是B(bij)n×n的最大特征根。若CR小于0.1，則認為矩陣具有一致性。

（6）設指標i的上級指標為k，指標k的上級指標為l。按以上步驟計算可得指標i對指標k的相對權重Zi和指標k對指標l的相對權重Zk，那么指標i對指標l的相對權重就是Zi×Zk。類推可得指標i對總目標的相對權重，即主觀權重Ui。

2.2 確定客觀權重

根據作業人員所填寫的調查問卷數據，量化處理得到底層指標分數。運用EWM 法求分數的信息熵以確定各指標的客觀權重，具體步驟如下。

（1）對各指標做定量轉化。評價等級劃分如表2所示。

表2 評價等級劃分Tab.2 Evaluation grade division

對象j指標i的優秀、良好、中等、及格和差的票數與其總票數Sij的比例對應成指標隸屬度Tij。

然后，根據賦分向量與隸屬度Tij求數量積，此為對象j指標i的分數xij。

（2）標準化處理。設有m個指標和n個對象，原始矩陣為X(xij)m×n，經標準化后的矩陣為Y(yij)m×n。其中xij為對象j指標i的原始值。標準化的矩陣元素yij的計算公式為

（3）計算信息熵。

式中：Ei為指標i的信息熵；Pij為對象j指標i的比重，若此數值為零，定義limPij→0Pij-lnPij=0。

（4）計算熵值。

式中：αi為差異系數；Hi為指標i熵值，即客觀權重。

2.3 確定綜合權重

通過AHP 法和EWM 法得到各指標的主觀權重Ui和客觀權重Hi。

式中：Qi為綜合權重；a和b為權重分配系數。

主觀權重Ui和客觀權重Hi的差異應與a和b的差異一致，且a和b之和為1。于是可構造距離函數方程如下。

式 中：d(Ui，Hi)=，d(a，b)=|a-b|。

求解方程得a和b取值。將Ui和Hi代入公式 ⑿可得綜合權重Qi。

2.4 計算評價值

在確定綜合權重Qi后，根據由工作人員調查問卷所得的底層指標分xij，可以計算得到各層指標評價值。已知對象數量為n，對象j底層指標i分數xij，根據平均數公式，計算底層指標i的評價值Vi。

已知指標i的綜合權重Qi，包含指標i的上級指標有m個子指標，計算指標i所隸屬上級指標的評價值V。

在此基礎上分析港口協同能力，確定發展方向。

3 實例分析

3.1 港口介紹

連云港港口坐落在我國東部沿海的中部，是中西部地區的便捷出海口，是國家規劃的能源和原材料運輸的重要口岸和煤炭裝船港，也是隴海線(蘭州—連云)的終點港。連云港港口具有顯著的區位優勢，對新亞歐大陸橋沿線地區的經濟發展發揮著巨大作用，是我國以外貿運輸為主的綜合性國家貿易運輸主樞紐港之一。目前，連云港港口積極響應“一帶一路”倡議，2020 年連云港中哈物流基地累計到發中歐班列554 列，同比增加17.27%，目前已形成以連云港區為主體，贛榆港區為北翼、徐圩港區和灌河港區為南翼的“一體兩翼”港口布局，連云港港口“一體兩翼”布局如圖3所示。連云港港口分為連云港區、贛榆港區、前三島港區、徐圩港區和淮河港區5 個港區，已開展集裝箱海鐵聯運業務的港區有連云港區和徐圩港區，其中連云港區中開展集裝箱海鐵聯運業務的作業區有廟嶺作業區、墟溝作業區和旗臺作業區，故選取連云港區3 個作業區和徐圩港區作為實例分析對象。

圖3 連云港港口“一體兩翼”布局Fig.3 Lianyungang Port with "One Body with Two Wings"

3.2 評價結果

2021 年3 月邀請來自蘭州交通大學、中鐵集裝箱運輸有限責任公司和連云港港口集團有限公司的8位專家和各港區作業區中具有5 年及以上工齡的60位工作人員參與調查，其中8 位專家進行主觀權重打分，60 位港區作業區工作人員進行港區評價問卷調查，以得到客觀權重和各指標評價值。經過計算得到綜合權重和評價值如表3 所示。

表3 綜合權重和評價值 Tab.3 Comprehensive weights and evaluation values

從表3 的評價結果可直觀了解，目前連云港港口集裝箱海鐵聯運協同總評價值為80.040，等級為良好，說明其協同能力有待進一步加強。信息互聯互通S1已成制約聯運協同的短板，評價值為68.700，等級為及格，其中信息傳遞X1評價值較低，為66.071，等級為及格；技術標準統一S2仍有不足，評價值為87.931，等級為良好；基礎設施銜接S3仍有提升空間，評價值為83.504，等級為良好，其中專用線通過能力Y53評價值為79.7，等級為中等；運輸組織創新S4評價值為75.226，等級為中等，其中集裝箱快速換裝X8評價值較低，為68.225，等級為及格；政策支持引導S5評價值為90.221，等級為優秀，其中資質審核力度Y91評價值為79.95，等級為中等。由此可見，港口信息化水平低，對信息技術應用不夠重視；聯運的運輸組織創新性不足，未能學習運用先進的運輸組織技術，制約聯運的發展；目前政策支持引導發揮了較大作用，在政府的引導下，包括專用線和碼頭在內基礎設施正逐步建成，統一的技術標準也得以完善落實。

3.3 發展策略

集裝箱海鐵聯運協同評價結果與其發展現狀息息相關，其協同能力的不足之處也正是聯運所需發展的地方。根據聯運中所存在問題的成因，提出相應的發展策略。

（1）集裝箱海鐵聯運的高效、便捷和環保建立在信息共享的基礎上，因而港口需建設完善信息管理設施，規范信息交互標準，提高港內信息集成度，應用區塊鏈和EDI 等技術，建設功能完善的“互聯網+”信息平臺，提升信息共享度，促進數據高效匹配與無縫對接，實現整體效益最大化。

（2）技術標準可協調統一作業環節，保障運輸的安全與質量，是聯運的技術依據。港口應制定出風險分擔及獎懲機制，加強責任落實與督促作用，嚴格遵守質量標準，企業自查與政府監察兩手抓，保障聯運順利進行。港口需推進集裝箱共用，“海箱上路，鐵箱下水”，保證作業連續性，并推廣標準托盤，實現帶盤運輸，提升裝卸效率。

（3）基礎設施的銜接性關系到運輸作業連續性，進而影響聯運效率。港口應響應鐵路入港號召，加強專用鐵路的建設，促進站港運輸一體化布局，提高貨場有軌化程度，整合優化“船舶—堆場—列車”鐵路港口作業模式，減少駁接倒裝次數。

（4）優化運輸組織是協調運輸的有效手段，先進的運輸組織技術對降本增效具有重要作用。港口需發展新的運輸組織模式，擴大樞紐輻射范圍，提升樞紐互通性，加快發展由“點對點”到“樞紐對樞紐”的中歐班列開行模式，加快建設自動化碼頭，積極探索先進的換裝技術，優化換裝作業方案。

（5）集裝箱海鐵聯運的發展離不開政策的支持引導。政府應加大對企業資質的審查力度，責令整改不符合標準的企業，撤回并注銷其資質，建立行業黑名單，懲治失信企業，提升行業整體專業水平。

4 結束語

集裝箱海鐵聯運發展關系到“一帶一路”順利推進，其協同能力的評價可幫助各港區科學認識發展問題，使得集裝箱海鐵聯運進一步提高效率和節約運輸資源。通過運用AHP-EWM 評價模型，對集裝箱海鐵聯運進行協同評價，可在兼顧主客觀的條件下，對港口集裝箱海鐵聯運協同能力做綜合全面的評價，正確識別瓶頸，促進集裝箱海鐵聯運的發展。未來可以從構建簡明的指標體系、創新評價方法和動態分析3 個方向繼續研究集裝箱海鐵聯運協同評價，以體現分析結果的變化趨勢，使得其評價更科學全面。