多式聯運中的區塊鏈技術應用研究

摘 要：在推動多式聯運蓬勃發展的過程中，信息技術發揮了重要作用，克服了該行業面臨的諸多挑戰與難題，如不同運輸方式之間的銜接不暢，運力資源分配不均以及跨境運輸中的協調與透明度等問題。本文旨在探索多式聯運中信息技術的發展和應用，探究合適的信息技術，為多式聯運未來信息技術發展提供理論指導。通過系統性的文獻回顧和關鍵詞共現分析，使用VOSviewer軟件繪制了高頻詞共現圖譜，明確顯示了區塊鏈在多式聯運信息技術研究中的突出地位。本文詳細介紹了區塊鏈技術在提高交易透明度、確保數據安全等方面的應用。此外，本文還探討了區塊鏈技術如何助力多式聯運系統優化運作流程、增強協作效率，總結了本研究的貢獻，并對未來研究方向提出了建議，特別是推動向“物鏈網”模式的發展。

關鍵詞：多式聯運；信息技術；區塊鏈；物聯網；物鏈網

中圖分類號：F276.44 文獻標識碼：A 文章編號：2096-0298（2025）02（b）--06

1 引言

海運在全球貿易中扮演著關鍵角色，但同時面臨著諸多挑戰，如運輸效率低下、成本高昂、港口擁堵、環境影響以及供應鏈的不穩定性等問題。這些問題促使業界開始尋求更為高效和靈活的運輸解決方案，多式聯運應運而生。多式聯運（Multimodal Transport）作為一種先進的物流模式，在全球化背景下迅速崛起。根據經濟合作與發展組織（Organisation for Economic Co-operation and Development）的觀點，物流效益的提升主要得益于選擇合適的運輸方式。多式聯運的優勢在于結合各種運輸方式的優點，依據內外部條件制定最具經濟性的運輸方案。這種策略不僅可以提高物流運輸的效率和質量，還能夠充分利用各種運輸方式的優勢，滿足復雜的供應鏈需求[1]。根據人民政協報的報道，多式聯運比起單一運輸方式能提高運輸效率約30%，減少貨損貨差約10%、降低運輸成本約20%。

隨著全球貿易的擴展和供應鏈的復雜化，不同國家和地區之間的貨物流動日益頻繁，傳統的單一運輸方式已經難以滿足快速增長的物流需求。多式聯運通過結合公路、鐵路、水路和航空等多種運輸方式，利用不同交通工具之間的銜接與轉運，協同完成貨物運輸。具體形式包括公鐵聯運、水鐵聯運和水空聯運等多種組合[2]。

然而，多式聯運涉及眾多參與方，如經銷商、收貨方、金融機構、海關，以及鐵路、水運和空運等物流提供方。這些參與方構成了一個復雜的合作網絡，導致大量信息的交流和管理。信息的準確傳遞、實時監控和數據處理對于確保多式聯運系統高效運作至關重要。在此背景下，如何有效利用信息技術來優化多式聯運流程，成為關鍵問題。為推動多式聯運的信息技術發展，2022年，國務院辦公廳發布了《推進多式聯運發展優化調整運輸結構工作方案（2021—2025年）》。該方案強調到2025年要顯著提升多式聯運的發展水平，并推動“一單制”多式聯運、推廣單證電子化，加大信息資源共享力度。這些措施旨在促進各方之間更緊密的聯系，通過信息技術的應用，提高多式聯運的整體效率和服務質量，滿足日益增長的物流需求[3]。

盡管在多式聯運領域中，信息技術的應用已經取得了一定的成果，但其發展和優化仍在持續進行中。目前，針對這一領域的文獻研究相對較少，特別是在微觀層面上對信息技術理論的深入探討尤為不足。多數現有研究傾向于從宏觀角度出發，通過構建信息平臺或系統框架來分析問題，而沒有充分挖掘信息技術在提高多式聯運的效率和協同性方面的具體作用和潛力。例如，一些研究運用SWOT分析法探討了多式聯運面臨的挑戰與機遇，并強調構建信息系統以增強整體信息化的重要性[4-6]。同時，有文獻提出基于傳感網的創新設計理念，開辟了多式聯運智能化管理的新路徑[7]。然而，大多數現有研究主要從宏觀戰略層面出發，關注我國鐵路及海鐵聯運系統的不足，并試圖通過信息平臺和數字化單證等技術改善現狀[8-11]。

隨著區塊鏈、物聯網、大數據、5G等新興技術的蓬勃發展，合理的使用這些技術將為多式聯運領域注入了前所未有的創新活力，并帶來升級轉型的新契機。鑒于此，本研究的重心放在探究出多式聯運應用的哪些信息技術將成為未來的重點研究方向。

為完成這一目標，本文將采用系統性的文獻綜述方法，通過運用先進的文獻計量學工具和可視化分析技術，將深入剖析現有關于多式聯運信息技術應用的文獻體系，力求精準把握當前的研究熱點，并前瞻性地預測未來的發展趨勢，旨在為多式聯運的發展提供理論方面的決策參考。

2 方法

為全面分析多式聯運中信息技術的應用和未來研究方向，本文基于Bryman （2012） 和 Hart （1998） 的系統性綜述方法[12-13]，并根據研究需要進行適當調整。研究過程分為三個主要步驟：材料收集、類別選擇和研究發現。以下是對這些方法步驟的詳細介紹，具體流程見圖1。

2.1 材料收集

材料收集是本研究的起點，也是確保后續分析準確性的基礎。在明確“多式聯運中信息技術應用及其未來研究方向”的研究主題后，通過運用中國知網數據庫，廣泛搜集了相關領域的期刊文獻。這一過程確保了收集到的材料既全面覆蓋了多式聯運信息技術應用的各個方面，又具有高度的代表性和時效性。

首先，作者通過中國知網進行了精確的文獻檢索，搜索條件設定為（多式聯運or海鐵聯運or公鐵聯運or公海聯運）AND（信息or信息化or信息技術or信息系統or現代信息技術），文獻類型為學術期刊，時間跨度為1994—2024年，共獲得793篇搜索結果。通過初步閱讀標題和摘要，篩選出320篇文獻，隨后進行人工評估，通過詳細閱讀文獻所用方法與結論貢獻部分，排除純技術類文獻，最終保留與多式聯運信息技術密切相關的95篇文獻。

其次，為確保不出現遺漏，作者進一步調整搜索條件為（多式聯運or海鐵聯運or公鐵聯運or公海聯運）AND（區塊鏈or物聯網or大數據or人工智能or EDI），并繼續限定文獻類型為期刊，時間跨度仍為1994—2024年，獲得164篇搜索結果。然后對文獻進行內容評估，保留了45篇與研究主題密切相關的文獻。

最后，將兩次搜索結果匯總，去除16篇重復文獻，并進行準確性與合理性評估，確認了124篇可用文獻。

2.2 類比選擇

面對數量繁多的文獻，本文進行科學合理的類別選擇工作。根據研究目的和材料特性，我們設計了多維度的分類體系，包括技術類型（如物聯網、大數據、區塊鏈等），應用領域（如貨物追蹤、運輸優化、信息共享、電子提單等），多式聯運概述（發展現狀、現存問題、解決對策等）。

2.3 研究發現

在篩選文獻完成后，作者通過中國知網將其導出為RefWorks格式，并使用VOSviewer軟件進行關鍵詞共現分析。分析類型設定為“關鍵詞共現”，采用“完整計算”技術方法，閾值參數設置為2至38，以生成高頻關鍵詞共現圖，具體見圖2與圖3。

圖2以網絡可視化的形式展示了多式聯運中各關鍵概念或實體之間的相互作用和聯系。該圖特別強調了出現頻率至少為兩次的關鍵字。在這個復雜的網絡結構中，各節點代表一個關鍵概念或實體，并通過密集的連線相互連接。節點的大小與關鍵字的出現頻率成正比，即關鍵字出現次數越多，對應的節點越大。圖2“多式聯運”節點位于核心位置，與眾多節點相連，顯示其在網絡中的中心性。其他如“海鐵聯運”“集裝箱”和“港口”等運輸方式和實體概念節點也直接與信息技術和應用功能節點連接。

本文專注于分析多式聯運中信息技術的應用，并在網絡圖中故意排除了直接涉及運輸和物理實體的關鍵詞，如“海鐵聯運”“鐵路貨運”和“港口”。通過對剩余信息技術關鍵詞的分析，發現“信息技術交換”“物流追蹤”“信息平臺”“信息共享”和“電子提單”等詞匯與“區塊鏈”存在顯著聯系。因此，本文重點關注“區塊鏈”技術，并探究其在整個信息技術框架中的作用和互動。

圖3采用覆蓋可視化技術生成了一個時間區域圖，其中各節點仍代表一個關鍵概念或實體，并根據其代表的時間區域被賦予了不同顏色。這些顏色從右下角的時間軸上分配，覆蓋了2014—2022年。每個節點的顏色反映了它所屬的特定時間段，可直觀地看到各概念或實體隨時間的演變。

圖3顯示，“區塊鏈”技術在2020年后開始受到重視，與“電子提單”“全程物流”和“物流追蹤”等智慧物流功能的節點連接，表明區塊鏈技術正在迅速成為新興的重要技術，并在該領域呈現加速發展的趨勢。

之后在確定文獻中，作者特別篩選了與區塊鏈相關的文獻，并總結了其發表年份，具體見表1。區塊鏈相關文獻共計20篇，發表自2016—2024年，占所選文獻總數的六分之一，并且其發表數量在最近五年顯著增加。這反映了區塊鏈作為一種新興技術，在多式聯運領域得到了廣泛應用和關注，同時也強調了將區塊鏈作為研究的主要方向的適宜性。這種趨勢不僅突出了該技術在信息技術發展和實際應用中的重要性，還體現了其在提升物流效率、增強數據透明度及安全性方面的關鍵潛力，是多式聯運領域技術創新與優化的核心。因此，本研究的分析將從區塊鏈方面展開。

3 結果

3.1 區塊鏈

3.1.1 區塊鏈研究現狀

2008年，區塊鏈被使用“中本聰”化名的學者在其論文《Bitcoin： A Peer-to-Peer Electronic Cash System》中首次提出[14]。該技術憑借去中心化、可追溯性以及數據不可篡改等特性，迅速吸引了眾多學者的關注和研究。有關區塊鏈技術概述方面，袁勇，王飛躍（2016）[15]探討了區塊鏈技術的起源、特點，發展現狀及其在金融、證券、物流等領域的應用前景，分析了未來的發展趨勢。

在多式聯運領域中，區塊鏈技術的應用已成為研究的熱點，相關文獻研究主要集中在以下幾點：創新應用的探索、鐵路貨運的改進，以及在公共衛生事件中的應急管理。

首先，區塊鏈在多式聯運中的創新應用方面，具體表現在電子提單和信息平臺構建上。劉昱剛等（2018）[16]，張玉（2024）[17] 闡述了區塊鏈技術在多式聯運電子提單中的應用，提出了基于區塊鏈的電子提單流轉平臺模型，旨在解決傳統電子提單系統中的信息不對稱、篡改風險等問題。馬妙明（2022）[18]，尹傳忠（2020）等[19]認為可以利用區塊鏈技術搭建信息平臺，通過分布式賬本和智能合約實現數據的去中心化存儲和自動化執行，提高多式聯運的透明度和數據安全性，進而提升整體運輸效率和服務質量。當前，多式聯運單證中存在重復填寫內容、制作慢、共享信息難等問題，焦巍巍，劉彤（2021）[20]研究整合了航空、公路、鐵路和水路四種運輸方式涉及的單證，分析了如何應用區塊鏈技術對多式聯運單證進行數字化升級，并且在以太坊平臺上進行實驗。

其次，區塊鏈在鐵路貨運中的實踐，王瑞民（2021）[21]，黃敏珍等（2020）[22]在以鐵路為主的多式聯運背景下，構建基于區塊鏈技術的鐵路貨運物流平臺，通過區塊鏈的去中心化、防篡改和隱私保護等特性，消除傳統中心化系統中的信息不對稱、信任機制薄弱以及數據安全依賴于核心企業等問題。

最后，區塊鏈技術在突發公共衛生事件下的應用，許禮剛等（2022）[23]提出了一個基于區塊鏈平臺的創新模式，該模式包括多主體聯盟鏈、安全溯源、智能合約和多數據庫四個模塊，憑借提高資源組織效率、保障事故溯源、確保合同執行以及實時信息反饋，提升在突發公共衛生事件下多式聯運的運行效率和安全性。

3.1.2 區塊鏈技術介紹

區塊鏈技術最初應用于數字貨幣領域，隨后逐步拓展到證券、金融、物流和電子發票等多個領域[24]。狹義上，區塊鏈利用密碼學保障，將數據按時間順序組織成不可更改和不可偽造的鏈式結構，從而安全地存儲具有順序關系的驗證數據。廣義上，區塊鏈技術通過加密的鏈式結構驗證和存儲數據，采用分布式節點的共識算法來生成和更新數據，并通過智能合約這種自動化腳本代碼進行數據編程和操作，構建了一個全新的去中心化基礎架構和分布式計算模式[15]。區塊鏈有以下四種關鍵技術：

（1）P2P（Peer-to-Peer）網絡技術是一種網絡連接模式，作為區塊鏈架構的基石，徹底顛覆了傳統互聯網的中心化模式。它強調去中心化，每個互聯網節點的地位相等，它們相互連接、直接通信，并共同參與到數據的生成、驗證和維護中[16]。

（2）加密算法，被稱為區塊鏈的“骨骼”，在保護數據完整性和隱私性方面發揮著至關重要的作用。通過加密算法將明文信息加密，解讀信息時再通過密鑰將密文解讀為明文，主要應用算法為哈希算法和非對稱加密算法。哈希算法確保了數據的唯一性和不可篡改性，任何對數據的微小改動都會導致哈希值的顯著變化，從而被網絡中的其他節點迅速察覺。非對稱加密算法則提供了一種安全的通信方式，使得數據在傳輸過程中即使被截獲，也無法被未經授權的第三方解密[25]。

（3）共識算法的含義是網絡中所有節點必須就記賬、驗證記賬結果以及維護等問題達成共識，若想改變某個區塊中的信息，則必須將該區塊以及之后所有區塊信息進行修改[17]。

（4）智能合約是區塊鏈技術實現“去中心化”的關鍵因素。這些合約作為自動執行的程序代碼部署在區塊鏈上，能夠在滿足預設條件時自動執行合約條款。在智能合約的實施過程中，所有相關方需對合約內容、違約條款、責任分配以及所需的外部數據源達成共識。經過徹底的審查和測試，確保合約無誤后，它能夠在無需中心化機構介入的情況下自動執行，代表各方執行約定的行動。智能合約的可編程性為參與方提供了高度的靈活性，允許其根據特定需求定制復雜的合約條款，使其適應多樣化的復雜應用場景[15][26]。

3.1.3 區塊鏈技術應用

區塊鏈技術在多式聯運領域的應用，尤其是在信息處理與電子提單方面，展現了其獨特的優勢和潛力。

（1）信息處理

區塊鏈技術的不可篡改性和可追溯性特征為多式聯運的信息共享提供了有效的解決方案。不可篡改性意味著一旦數據被記錄在區塊鏈上，就無法進行任何修改。任何區塊信息的更改都會導致該區塊及后續區塊的散列值發生變化，這種變化很容易被網絡檢測到，從而保障了信息數據的安全性。同時，區塊鏈的可追溯性確保了交易記錄的完整保存，使得所有參與方都可以查詢到交易的每個步驟，方便源頭追蹤和責任確定[15]。

在多式聯運數據交換中，涉及多個參與方如托運方、收貨方、鐵路、港口、公路及海關等，區塊鏈技術通過提供點對點的信息交互，允許各方根據需求訪問并提取數據庫中的信息。這不僅優化了信息流的對稱性，還有助于打破不同承運人之間的信息壁壘，確保信息及時傳遞，并防止信息孤島現象的發生。這些特性使區塊鏈技術在解決多方協作共享問題上顯示出顯著優勢[24]。

（2）電子提單

提單一直在多式聯運貨物運輸中扮演著關鍵角色，主要功能包括作為貨物運輸合同的證明、提供貨物收據，以及充當物權憑證，這三大基本功能確保了貨物運輸流程的順利進行。提單的發展經歷了從紙質單證、電子單證到區塊鏈單證三個階段。紙質單證雖然歷史悠久，缺點也很明顯，成本高、安全性低并且依賴人工操作，易出錯且效率低下。隨著科技的進步及網絡的迅猛發展，電子單證應運而生。1983年SEADOCSA模式的電子提單問世以來，電子提單經歷了CMI和BOLERO模式的演變。然而，由于技術不成熟和法規制度不完善等因素，電子提單的普及面臨挑戰。區塊鏈技術的去中心化和難以篡改的特性，有效解決了傳統電子提單的問題，并為其廣泛應用奠定了堅實的基礎。2023年，中遠海運為客戶ELDORADO成功簽發了首張區塊鏈電子提單，目前TradeLens、CargoX和Wave BL等平臺也展示了區塊鏈技術在這一領域的應用潛力[16][27][28][29]。

與傳統紙質提單和電子提單流轉過程不同，區塊鏈電子提單的流轉需要通過專門的平臺進行。買賣雙方在簽署貿易合同時，必須就付款方式和是否使用區塊鏈電子提單平臺達成一致。一旦雙方同意使用該平臺，后續流程才能繼續。這意味著在合同初期，買賣雙方需要明確各自意愿，并在合同中具體約定使用區塊鏈電子提單的相關條款。區塊鏈電子提單采用非對稱加密技術以確保安全性和信息真實性。在流轉過程中，發送者使用接收者的公鑰對電子提單數據進行加密，只有接收者可以用其私鑰解密。此外，發送者在發送電子提單前會利用自己的私鑰對其進行數字簽名，接收者則用發送者的公鑰驗證簽名，以確認發送者的身份。這一過程確保了信息加密和身份識別，并防止數據在傳輸中被篡改或偽造。傳統電子提單流轉模式需要第三方參與，限制了其靈活性。而區塊鏈電子提單依賴區塊鏈網絡節點用戶，通過公鑰和私鑰的加密、解密以及數字簽名驗證，完成提單的背書與流轉。這種去中心化模式顯著提高了流轉效率，減少了流程中的摩擦與成本。此外，區塊鏈技術的時間戳應用為電子提單的原件形式提供了保障，確保提單流轉過程的完整性和可追溯性[28]。

3.2 物聯網與區塊鏈的融合應用——物鏈網

物鏈網（Blockchain of Things）是區塊鏈技術與物聯網融合的產物，旨在通過去中心化和不可篡改的特性解決物聯網在數據存儲、傳輸、設備安全、隱私保護、通信兼容性等方面的挑戰。隨著物聯網設備的激增，傳統的中心化管理架構面臨成本高、安全性差、隱私泄露等問題，而區塊鏈技術的應用為物聯網帶來了新的解決方案。物鏈網的研究熱點包括平臺架構和應用場景，涉及智能合約、數據管理、網絡攻擊防護、身份驗證、隱私保護、信任機制和訪問控制等方面。典型公鏈如艾歐塔（IOTA）和沃爾頓鏈（WTC）以及商業項目如IBM、阿里巴巴的區塊鏈服務，都在積極探索物聯網的應用。盡管物聯網展現出巨大的潛力，但也面臨著數據存儲、移動性和分區容忍、高延遲和高能耗等挑戰。未來的研究應側重于數據存儲和數據管理方向，以實現物聯網中數據的高效處理和安全共享。值得注意的是，隨著5G技術的興起，其高速率、大容量和低延遲的特性預計將顯著提升區塊鏈網絡的性能，從而為物聯網設備提供更強大的支持。5G技術憑借其在數據傳輸效率和實時性方面的顯著優勢，對構建下一代物聯網生態系統起著至關重要的作用。這些特性不但預示著物聯網發展的新紀元，而且為物鏈網的實現奠定了堅實的技術基礎，使得物聯網系統能夠更加高效、快速地運作[30-31]。

4 討論

4.1 貢獻

本文通過系統性的文獻回顧和使用VOSviewer軟件繪制的高頻詞共現圖譜，顯著地揭示了區塊鏈在多式聯運信息技術研究中的核心地位。研究詳細闡述了區塊鏈技術在提高交易透明度、確保數據安全方面的優勢，并探討了其在多式聯運電子提單流轉、信息共享等方面的應用實例。此外，本文還提供了區塊鏈技術在多式聯運中的具體應用案例，為理解這項技術的實際效果提供了實證支持，并基于當前的研究趨勢，預測了未來多式聯運信息技術的發展方向。

4.2 未來研究方向

首先，探索區塊鏈與物聯網技術的深度融合方式，構建統一的技術框架，以實現更高效的多式聯運系統；其次，研究區塊鏈技術在物聯網應用中的創新點，尤其是在物流追蹤、供應鏈管理和智能合約等領域；再次，考慮5G技術與區塊鏈技術的集成，研究其對提升多式聯運效率和安全性的潛在影響；最后，研究如何將人工智能、大數據等其他信息技術與區塊鏈結合，實現更全面的多式聯運解決方案。

5 結語

本文歸納總結了多式聯運中信息技術應用的文獻，特別強調區塊鏈作為核心技術在推動多式聯運智能化和效率提升方面的顯著作用，并詳細探討了區塊鏈技術在當前多式聯運領域的應用熱點，為未來的研究方向提供了重要參考。隨著全球貿易的不斷擴展和供應鏈的進一步復雜化，多式聯運的重要性將進一步增強。因此，未來的研究可以區塊鏈為核心，專注于多種信息技術的深度融合和創新應用，以及這些技術與多式聯運系統的協同優化。

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