蔣曉丹，范厚明*，張琰雪，陳志蔚

(1.大連海事大學交通運輸工程學院，遼寧大連116026；2.廣州中遠海運船務代理有限公司片區(qū)船務部，廣州510000；3.寧波港船務貨運代理有限公司北侖分公司，浙江寧波315800)

0 引 言

近年港口建設陸港發(fā)展鐵路運輸，緩解公路運輸擁擠，降低環(huán)境污染.托運人的港口腹地運輸鏈選擇是基于整個鏈上節(jié)點及路徑的服務水平，受港口、運輸方式、陸港的共同影響.陸港的建設將改變公路和鐵路的貨流分擔率，同時集疏運服務水平改變也影響臨近港口在共同腹地吸引的貨流量.分析港口、運輸方式及陸港聯(lián)合選擇行為的影響因素，比較不同模型對選擇的擬合程度，可更好地預測貨運選擇行為.因此，研究港口、運輸方式及陸港的聯(lián)合選擇行為具有重要的理論與實用價值.

目前有較多文獻對港口或運輸方式選擇進行單獨研究.港口選擇方面，Tongzon[1]認為貨代選擇港口的主要因素包括效率、班輪頻率、設施和位置.Wanke等[2]采用模糊推理結合社會網絡分析法分析貨主和航運公司的港口選擇，認為到港距離是主要因素.運輸方式選擇方面，張戎等[3]采用混合Logit模型分析公路和鐵路選擇，認為時間和成本是關鍵因素.Larranaga等[4]構建MNL及混合Logit模型研究運輸方式選擇，認為運輸時間和成本是主要因素.Wang等[5]采用只考慮運輸價格和時間的巢式Logit模型結合固定點等式描述多式聯(lián)運經營人的運輸路徑選擇.陸港選擇研究較少，楊超凡[6]用營業(yè)收入、貨物吞吐量、固定資產投資、進出口貿易、內外資引進及城市經濟體現(xiàn)陸港引力.部分文獻在港口、運輸方式、陸港中選擇兩者進行研究.Teye等[7]采用基于成本的MNL模型描述貨主對運輸方式及陸港的選擇.Nugroho等[8]采用巢式、混合式及混合巢式Logit模型研究貨主和貨代對港口和運輸方式的選擇.

總結發(fā)現(xiàn)，目前缺乏對陸港選擇行為的研究，已有研究只考慮成本因素，然而忽視其他因素會使模型的解釋能力下降；此外，鮮有對港口、運輸方式、陸港三者聯(lián)合選擇行為的研究.本文以港口、運輸方式、陸港的聯(lián)合選擇為研究對象，運用巢式Logit(Nested Logit，NL)模型對選擇行為影響因素進行分析.聯(lián)合RP(Revealed Preference)及SP(Stated Preference)調查收集港口腹地運輸鏈選擇行為數據，采用正交設計法設計調查問卷.采集遼寧部分城市貨物運輸的相關數據，估計模型參數，對比NL模型和傳統(tǒng)MNL(Multinomial Logit)模型的擬合效果.根據結果提出發(fā)展海鐵聯(lián)運的相關建議.

1 港口與運輸方式及陸港聯(lián)合選擇NL模型構建

NL模型改進了MNL模型，它接受備選項間的相關關系，并據此建立樹形結構.從頂端選項全集開始，將相近選項放入第二層巢層.巢內選項存在相關性，不同巢選項保持獨立.

1.1 NL模型結構

托運人的決策包括2個層次，先選港口d，后選運輸路徑dr，其中運輸路徑可選方式包括公路運輸及公鐵聯(lián)運，不同公鐵聯(lián)運路徑經不同陸港.據此建立NL模型，結構如圖1所示.

圖1 NL模型結構示意圖Fig.1 NL model structure

1.2 選擇概率及效用函數

根據NL模型理論，決策者n選擇港口—運輸路徑dr的概率Pn(dr) 為

式中：Pn(r|d)是n選d港條件下選路徑dr的概率；Pn(d)是n選d港的概率.

概率具體計算公式為

式中：V(r|d)n是n選路徑dr的系統(tǒng)效用；Nd為d港的運輸路徑巢；λ1是只考慮下層效用概率項方差對應的參數，通常取值為1；Vdn是n選d港的系統(tǒng)效用；λ2是同時考慮上下層效用概率項方差對應的參數，，若λ2為1退化為MNL模型.

各效用計算公式為

式中：Xkn是n認為的屬性k值；βk是k屬性系數；k1是下層屬性個數；k2是上層屬性個數；是Nd包含運輸路徑對n選d港的影響變量；Udrn是n選dr的效用；ε(r|d)n是n選d港條件下選路徑dr效用的概率項，服從均值為0，方差為的二重指數分布；εdn是n選d港效用的概率項，服從均值為0，方差為的二重指數分布.

2 聯(lián)合選擇因素分析及問卷設計

2.1 屬性因素分析

梳理文獻總結出52個因素，與港口、貨代公司專家討論對因素進行補充，篩選9個主要屬性因素，如表1所示.港口對多式聯(lián)運給予的收費優(yōu)惠與內陸運輸相關，放入運輸成本.多式聯(lián)運可在陸港報關，將公路在港報關時間和多式聯(lián)運陸港報關時間納入運輸及通關時間屬性.將陸港服務費、陸港生產作業(yè)時間分別納入運輸成本、運輸時間屬性，將陸港服務作為多式聯(lián)運特有屬性.

表1 效用函數屬性因素及量化Table 1 Attributes used in this research

2.2 RP/SP聯(lián)合的數據收集及問卷設計

非集計模型數據調查法包括RP和SP.RP調查了解已發(fā)生行為的選擇結果及條件，可靠性較高.但RP調查通常是顯在數據，存在數據過少且難以獲得、選擇及替代方案信息模糊、僅利用RP數據標定參數可造成屬性水平值受限等問題.SP調查是受訪者根據自身條件回答設定試驗狀況下的選擇行為.與RP調查相比，SP調查有數據可操作性、數據誤差可調節(jié)、選擇方案集合明確的優(yōu)點.

由于部分RP數據難以獲得，本文聯(lián)合RP/SP收集數據.RP調查獲得貨物價值和單次運量數據，其他屬性設定水平值后經SP調查獲取選擇行為.

選擇行為調查問卷設計，一方面要盡量多地獲得選擇偏好信息，另一方面要考慮被調查者的配合性.為合理減少問卷選擇情景數量，采用部分因子正交設計法設計問卷.正交設計是試驗設計的主流方法，它的優(yōu)點包括：屬性水平值合理均勻分布，不需進行重復試驗，計算精度高，可找出主要因素，屬性因素及水平值越多，正交設計作用越大.

若一個試驗滿足屬性水平值平衡(所有屬性水平值出現(xiàn)次數均等)且所有參數估計相互獨立，則是正交試驗.正交試驗設計下任意兩個屬性水平值不相關，如式(10)所示.

式中：j1和j2表示屬性j的兩個水平值；l1和l2表示屬性l的兩個水平值；S表示屬性j和屬性l水平值乘積的數量.

3 模型應用及結果分析

將NL模型應用于遼寧省部分城市貨物出口的港口、運輸方式與陸港的聯(lián)合選擇，并對比MNL模型.

3.1 選擇方案及屬性水平設置

截至2018年2月，遼寧貨物海運出口主要通過大連港及營口港.大連港和營口港分別在沈陽建立陸港，開通直達港口的班列服務.沈陽以南城市公鐵聯(lián)運成本遠超公路運輸成本，主要用公路方式運至港口，因此本文以沈陽、撫順、鐵嶺為起點，以大連港和營口港為備選港，考慮公路及公鐵聯(lián)運方式，其中公鐵聯(lián)運涉及陸港包括大連沈陽陸港、營口沈陽陸港，港口及運輸路徑選擇及編號如表2所示，位置如圖2所示.

表2 港口及內陸運輸選擇方案Table 2 Alternatives for seaport,inland mode and dry port

為避免方案出現(xiàn)主導性優(yōu)勢，參照20尺集裝箱運輸相關實際數據調整屬性水平值，結果如表3所示.

圖2 起運地陸港港口位置圖Fig.2 Locations of the origins,dry ports and seaports

表3 屬性水平值設置Table 3 Attributes levels

3.2 參數估計及結果分析

采用SPSS正交設計生成27個選擇情景，將每份調查問卷的選擇情景分為3部分，分由3人填寫.調查于2018年3月12～25日進行，通過訪談、電話、網絡問卷、郵件等方式對貨主及貨代公司共計165位受訪者發(fā)放問卷.將表1屬性變量分別帶入NL模型及MNL模型，運用BIOGEME2.6a軟件編程，采用極大似然法估計參數.

NL模型首先估計下層參數，以營口公路運輸為參照，其他運輸路徑與其對比.之后將下層作為上層選擇的影響因素，以營口港為參照，大連港與其對比.由于多式聯(lián)運比公路運輸多了陸港服務屬性，因此分別確定兩種運輸方式的屬性系數值.MNL模型以營口公路運輸為參照，其他選擇方案與之對比.

經過多次計算，去掉t檢驗值低于1.65的變量，最終得出NL模型及MNL模型的參數估計結果如表4所示.

表4 參數估計結果Table 4 Estimation results of nested logit model and multinomial logit model

由表4可知，NL模型的似然函數值(Final log likelihood)和McFadden系數值(Rho-square)均高于MNL模型.兩者的McFadden系數值均超0.2，說明模型解釋能力較強，但NL模型精度更高.NL模型異質參數λ2為0.92，表明公路運輸和多式聯(lián)運具有一定相關性，NL模型具有合理的階層結構.

NL模型及MNL的計算結果表明：

(1)港口收費、等待時間、運輸成本、運輸及通關時間系數為負，表示這些屬性值增加會降低效用.班輪頻率、準班率、陸港服務系數為正，表示這些屬性值增加會增加效用.

(2)公路及多式聯(lián)運對貨物價值檢驗結果均不顯著.

(3)低運量會增加公路運輸效用，即單次運量較小時托運人更傾向公路運輸.

(4)托運人對多式聯(lián)運的運輸成本、運輸及通關時間比公路運輸的更重視.

(5)托運人對公路運輸的準班率比多式聯(lián)運的更重視.

(6)陸港服務對多式聯(lián)運具有顯著正向影響.

其中對于(4)，托運人選多式聯(lián)運而非公路運輸主要是看重其規(guī)模經濟帶來的成本降低，因此對多式聯(lián)運成本、特別是與公路運輸的成本差值非常重視.此外，是否滿足貨物運輸的時間要求也是能否使用多式聯(lián)運的前提.班列比公路運輸在途時間更長，增加陸港轉運時間，但在陸港報關比公路運輸在港報關又可能節(jié)約時間，因此運輸及通關時間對能否選多式聯(lián)運具重要影響.對于(5)，班列的時間可靠性是托運人選多式聯(lián)運的關鍵因素，特別高價值貨物、準時制(Just-in-time)生產及零庫存的貨主.班列時間可靠性較強，但公路運輸易受天氣、司機、路況、擁堵等影響，難以保證運輸時間，因此托運人對公路運輸的準班率更重視.

為發(fā)展海鐵聯(lián)運提出以下建議：針對單次運量較大貨物，港口可給予公鐵聯(lián)運補貼，鐵路公司可給予運價優(yōu)惠，同時增強鐵路運價穩(wěn)定性，形成對公路運輸的運價優(yōu)勢；縮短班列到港運輸時間，保持班列時間穩(wěn)定性，提升陸港生產作業(yè)效率，加強陸港與港口的通關協(xié)作并縮短通關時間，減少在港等待時間；增強陸港對船公司的吸引力從而增加船公司在陸港空箱投放，提升陸港應急服務水平確保貨物可在截關前到港.

4 結論

基于遼寧部分城市的RP/SP調查數據，采用巢式Logit模型及MNL模型對貨主及貨代港口、運輸方式及陸港的聯(lián)合選擇行為進行研究，定量計算各因素影響程度，得出如下結論：

(1)港口、運輸方式及陸港的聯(lián)合選擇行為受港口收費、在港等待時間、班輪頻率、單次運量、運輸成本、運輸及通關時間、準班率、陸港服務影響.托運人對多式聯(lián)運的運輸成本、運輸及通關時間比公路運輸的更重視，對公路運輸的準班率比多式聯(lián)運更重視.單次運量較小時傾向選公路運輸.為發(fā)展海鐵聯(lián)運，港口可針對單次運量較大的貨物提供費用優(yōu)惠及補貼、縮短班列時間、提升陸港生產作業(yè)效率及通關效率、提升陸港服務水平.

(2)巢式Logit模型考慮運輸方式及陸港選擇與港口選擇的關聯(lián)性，比MNL模型具有更高的預測精度，可作為分析多維選擇問題的工具.

未來可通過大數據方法結合其他數學模型，挖掘更多影響選擇行為的要素.