穆東 田麗莎

摘?要：為了分析新能源貨車路權開放政策對城市貨運的影響，文章運用系統(tǒng)動力學理論，結合仿真軟件Stella建立了城市貨運成本、城市交通以及城市經濟和城市環(huán)境各子系統(tǒng)之間相互作用的反饋機制，設計了新能源貨車路權開放政策下城市貨運的系統(tǒng)動力學模型，并以深圳市的新能源貨車路權開放政策為例進行了仿真模擬。仿真結果表明，使用新能源貨車進行城市貨運活動可以在一定程度上降低貨運企業(yè)的能源成本，提高貨運企業(yè)利潤，減少城市CO2的排放量，減輕環(huán)境壓力;同時，也會使貨運企業(yè)的人工成本上升，增加城市的交通擁堵程度。最后根據仿真結果提出適當建議：各地市應結合本市城市配送市場的發(fā)展狀況進一步推進新能源貨車路權開放政策的發(fā)展落實，同時不斷完善相應的基礎設施建設。

關 鍵 詞：新能源貨車;燃油貨車;路權;限行;系統(tǒng)動力學

中圖分類號：[U4-9]?文獻標識碼：A?文章編號：2096-7934（2020）02-0105-12

一、引言

隨著地球環(huán)境的日益惡化，燃油貨車所帶來的環(huán)境污染問題越來越受到人們的重視。2018年10月，中華人民共和國公安部《關于進一步規(guī)范和優(yōu)化城市配送車輛通行管理的通知》，提出要科學合理設定禁限行時段、路段，為貨車通行預留時間窗口，落實新能源貨車差別化通行管理政策，提供通行便利，擴大通行范圍，對純電動輕型貨車少限行甚至不限行。以深圳市為例，2018年4月深圳市人民政府辦公廳關于印發(fā)《2018年“深圳藍”可持續(xù)行動計劃》中提出，允許輕型電動貨車在除深南大道外行駛?！渡钲谑型七M城市配送發(fā)展五年行動計劃（2016—2020年）》《深圳市現代物流業(yè)發(fā)展專項資金管理辦法》等一系列政策也相繼出臺，提出要建設純電動綠色配送創(chuàng)新城市。

由于純電動貨車等一些新能源貨車政策上的差別化管理，具有路權開放政策的優(yōu)勢，即在市區(qū)通行可以少限行或不限行，并且具有適合短途運輸、零排放等特點[1-2]，一些物流企業(yè)開始考慮是否使用新能源貨車取代燃油貨車作為城市配送車輛。因此，本文將對城市燃油貨車與新能源貨車的運行效果進行對比分析，為企業(yè)決策提供借鑒與參考。

二、城市貨車的類別

（一）按能源類型分類

按照能源類型劃分，城市貨物運輸貨車類型主要分為燃油貨車和新能源貨車。城市貨物運輸的燃油貨車的動力來源主要為汽油和柴油。最新調查統(tǒng)計顯示，全國汽車保有量為2?4億輛，貨車占11?1%，柴油貨車占8?58%，每千米油耗0?09升左右，成本價格約為0?4元。而目前在新能源貨車領域占據主導地位的是純電動物流車，所需能源類型為電力能源，每千米耗電一般在0?25度左右，成本價格約為0?1元。

（二）按車輛載重分類

1?新能源貨車

按照工信部發(fā)布的《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》，當前市場上在售的純電動物流車主要分為以下類型，如表1所示。

2?燃油貨車

由于城市道路對大貨車的載重量有限制，城市道路禁止超重車輛擅自行駛，本文對城市貨運行業(yè)中常用的幾類車型，如東風4?2m廂貨、依維柯大VAN及五菱宏光小面等做了調查。調查得知，東風4?2m廂式貨車廂長為4?2m，單車載重一般小于1?8t，依維柯大VAN的單車載重在1?5t左右，五菱宏光小面的單車載重一般小于1t。

如表3所示，在燃油貨車主流車型中，適用于城市內貨物運輸的4?2m左右車長的燃油貨車，一般單車載重在1?5t左右，因此本文將進行城市貨物運輸活動的相似類型燃油貨車載重設置為1?5t。

三、城市貨運運行效果的度量

城市不同貨車行駛車輛和時段政策的實施會對城市貨運的物流運輸成本、作業(yè)環(huán)節(jié)以及物流運輸服務水平等產生不同的影響，進而會對城市的經濟產生一定影響[3-4]。吳威、劉世超等學者也通過各種不同的研究方法與角度對環(huán)境污染、交通擁擠、政府補貼等外部成本的內部化問題進行了富有價值的學術研究[5-7]。

基于此，本文將城市貨運系統(tǒng)分為分別代表貨運企業(yè)利益、城市化進程和民眾利益的城市貨運成本子系統(tǒng)、城市交通子系統(tǒng)以及城市環(huán)境子系統(tǒng)和城市經濟子系統(tǒng)，構建城市經濟、成本、交通、環(huán)境之間相互作用的城市貨運系統(tǒng)動力學模型，并以深圳市為例進行仿真模擬，對不同能源貨車的城市貨運效果進行量化對比分析。

（1）城市GDP。城市的經濟發(fā)展情況用城市GDP來表示，經濟發(fā)展促進城市物流量的增加，進而導致城市公路貨運量增加。企業(yè)接收了貨運業(yè)務之后需要一定數量的車輛完成運輸業(yè)務，因此形成了一定的車流量。城市公路貨運量增加將會導致車流量增加，進而使得貨運企業(yè)的利潤增加。

（2）城市貨運成本。城市公路貨運量增加將會導致車流量增加，進而需要增加運輸車的數量來滿足城市的貨運需求。運輸車數量增加將會導致運輸人員的數量增加，進而提高運輸的勞動力成本。同時，車流量的增加還會使車輛的能源消耗增加，進而提高運輸的能源消耗成本，能源消耗成本和勞動力成本的增加將會使運輸總成本增加。

（3）城市交通狀況。交通擁堵是指在某一時空由于交通供給和需求產生矛盾所引起的交通滯留現象。本文以車輛在公路上行駛的平均車速來表示交通擁堵情況[8]。新能源貨車與燃油貨車的單車載重量有所不同，不同的單車載重會影響車輛的最大速度，進而影響車輛的平均車速。通過車輛在公路上行駛的平均車速來說明不同政策下的交通擁堵程度。

（4）城市環(huán)境狀況。溫室氣體造成了全球氣候變暖，其中包含二氧化碳、甲烷、二氧化氮等30余種氣體。在這些溫室氣體中，碳元素的占比最大，對生態(tài)環(huán)境造成的影響最嚴重[9]，因此文章使用二氧化碳的生成量來衡量環(huán)境污染程度。城市公路貨運量增加導致車流量增加，排放的二氧化碳就越多，對環(huán)境的污染也就越嚴重。而目前從動力來源方面看，純電動物流車在我國新能源物流車領域占有統(tǒng)治性地位，其自身節(jié)能、環(huán)保、綠色的優(yōu)勢，可以極大地降低汽車尾氣中的碳排放量。

四、路權開放政策下的城市貨運運行效果系統(tǒng)動力學模型

（一）系統(tǒng)邊界

本文研究對象是已經實施城市內燃油貨車限行政策和新能源貨車路權開放政策下，這些政策的實施對城市貨運系統(tǒng)在運輸車輛數、車流量、運輸成本、交通、環(huán)境等方面的影響情況，以及各個環(huán)節(jié)變量之間相互制約影響。

如圖2所示，系統(tǒng)的邊界從貨車進入城市內限行區(qū)域開始，一直到貨車到達城市內的大型企業(yè)、超市所在地為止，完成整個運輸過程。

（二）模型假設

為了便于分析，使模型更加精簡可靠，本文在建模之前做出以下幾點假設：

（1）在城市貨運系統(tǒng)中也會涉及其他運輸方式，但由于本文研究的目的主要針對新能源貨車和傳統(tǒng)燃油貨車在政策下的運行效果對比，且在城市貨運系統(tǒng)中公路運輸占據非常大的比例，因此只考慮公路運輸系統(tǒng)。

（2）假設所研究城市內經濟持續(xù)穩(wěn)定增長。

（3）假設在政策實施過程中，城市內的道路情況不發(fā)生變化，例如運輸路線、道路數量、路況等客觀因素。

（4）模型中選取碳排放量作為環(huán)境污染指標。

（三）系統(tǒng)的因果關系

圖3為系統(tǒng)的因果回路圖，圖中的箭頭表示每個變量之間的因果關系，正負號表示正效應或負效應。

（1）城市GDP→+城市公路貨運總量→+車流量→+運輸車輛使用量→+運輸人員數量→+運輸勞動力成本→+運輸總成本→-貨運企業(yè)運輸利潤→+城市GDP。

城市GDP→+城市公路貨運總量→+車流量→運輸車輛使用量→+能源消耗量→+能源成本→+運輸總成本→-貨運企業(yè)運輸利潤→+城市GDP。

城市GDP→+城市公路貨運總量→+車流量→運輸車輛使用量→+貨運企業(yè)運輸利潤→+城市GDP。

城市GDP增加，也就是城市經濟增加時，城市物流量增加，則城市公路貨運總量隨之增加，這時候車流量會增加。車流量增加導致運輸車的使用數量以及能源消耗量的增加，能源消耗增加會增加能源消耗成本，運輸車使用量增加會增加運輸人員需求量，進而增加運輸勞動力成本，能源成本和運輸勞動力成本增加會增加運輸總成本，進而減少貨運企業(yè)運輸利潤，影響城市經濟的發(fā)展。

（2）城市GDP→+城市公路貨運總量→+車流量→+CO2生成量→+環(huán)境污染程度→-城市GDP。

單車載重→-車流量→+CO2生成量→+環(huán)境污染程度→-城市GDP。

單車載重→-車輛最大速度→+平均車速→-交通擁堵程度→-城市GDP。

當城市GDP增加，城市公路貨運總量增加，車流量受城市公路貨運總量和單車載重的影響。城市公路貨運總量增加，車流量會隨之增加;單車載重增加，車流量會隨之減少，單車載重受使用的車輛類型（燃油貨車和新能源貨車）影響。車流量增加導致CO2生成量，加劇了環(huán)境的污染程度。單車載重增加會降低車輛的最大速度，進而降低車輛的平均速度，加劇交通擁堵程度。環(huán)境污染程度和交通擁堵程度的加劇都會影響城市經濟的發(fā)展。

（四）系統(tǒng)動力學模型

根據上述因果關系圖，運用Stella軟件建立城市貨運系統(tǒng)動力學模型，如圖4所示。

（五）模型主要參數設置

根據上述模型構建和通過對調查到的數據進行整理，得到模型參數如表4所示。

（六）模型主要方程

本文建立城市貨運系統(tǒng)運行的主要方程如下：

（1）GDP增長量=城市GDP×GDP增長率。

（2）車流量=城市公路貨運總量/單車載重。

說明：城市每年的貨物需要一定數量的車輛來完成運輸活動，因此形成一定的車流量。車流量由城市公路貨運總量和單車載重共同決定。

（3）運輸車需求量=車流量/（車輛平均周轉系數×車輛每年運行天數）。

（4）年能源成本=運輸車需求量×運輸里程×單位能源成本。

（5）年運輸利潤=運輸車需求×單車年運輸利潤。

（6）運輸人員數=運輸車需求量。

（7）年勞動力成本=運輸人員平均工資×運輸人員數。

（8）平均車速=平均速度參數a×最大車速1+VC平均速度參數b+平均速度參數c×VC3 。

說明：模型中平均速度的計算采用王煒修正過的在任意交通負荷任意等級下的車速-流量通用模型[10-11]。

（9）V/C比=車流量/道路通行能力。

說明：“V/C比”是交通負荷，是車流量和道路通行能力的比值[10-11]。

五、路權開放政策下的城市貨運運行效果系統(tǒng)動力學仿真

（一）模型初始參數數值設置

本文以深圳為例，構建系統(tǒng)動力學模型，進行該市貨運運行效果仿真。模型中部分參數的初始值參考深圳市統(tǒng)計年鑒、市場調查貨運行業(yè)數據和相關文獻等，如表5所示。

模型參數值說明：

（1）GDP增長率設置為深圳市 2008—2017年年平均GDP增長率。

（2）對某新能源物流車企業(yè)進行了調研，該企業(yè)具有一定規(guī)模，進行了充電、維修場站等基礎能力建設，具有較高的運營組織水平。調研得知，該企業(yè)運營124臺純電動物流車，車輛的出勤率達到90%以上，每月出勤28天，單車日運行時間10～14h，單日里程數為160～180千米，單日配送趟數為3～5趟。

基于此，設置如下參數：車輛平均周轉系數設置為4;車輛每年運行天數設置為336天;單車的年運輸里程設置為57120km。

（3）新能源貨車與燃油貨車的能源成本、深圳市運輸人員工資以及貨車單車年利潤為市場調查取平均值。

（4）根據實際調研及相關文獻查找[10-12]，將城市內貨車行駛的設計車速設置為40km/h;平均速度參數a、平均速度參數b、平均速度參數c分別設置為1?4、1?88、7;道路通行能力設置為900。

（5）模型的時間界限為2016—2030年，模擬的時間步長為1a。

（二）模型檢驗

1?誤差檢驗

以2009—2016年的統(tǒng)計數據為基礎，對模型進行檢驗，選取2015年部分變量的仿真結果與實際調查數據比較。

如圖5所示，模擬得到2015年城市GDP數值為17523?84億元，真實值為17502?86億元，誤差為0?12%;模擬得到2015年城市公路貨運總量數值為23896萬噸，真實值為24774萬噸，誤差為3?45%。

模型所描述的行為與真實系統(tǒng)所描述的行為基本一致，具有實際意義。

圖5?數值測試

2?極端條件測試

以公路的平均速度為例進行極端條件測試。一種極端情況為，當城市的公路運輸能力為無限大時，車流量的變化不會對平均速度產生影響;當車流量增加時，車輛的平均速度不會減小，公路的交通擁堵程度不會變高，可始終保持最大速度通行。

如圖6所示，模型可通過極端條件測試。

六、城市貨車運行效果評價

（一）能源成本

如表6、表7所示，2016年，使用燃油貨車所花費的年能源成本為26?96萬元，新能源貨車的電力成本為10?11萬元，到2030年，燃油貨車的年燃油成本為37?51萬元，新能源貨車的電力成本為14?06萬元，上升39?18%。

在運輸里程不變的情況下，車輛每年的能源成本受到單位能源成本和所需運輸車輛的數量的影響。新能源貨車的單車載重小于燃油貨車，使得運輸相同數量的貨物所需要的車輛數量增加，而新能源貨車每千米的耗電成本明顯小于燃油貨車。如圖7所示，使用新能源貨車運送貨物，車輛每年的能源成本要低于使用燃油貨車所花費的能源成本，到2030年，新能源貨車的能源成本相比燃油貨車的燃油成本降低62?5%。這種變化是由于新能源貨車每千米耗電成本對年能源成本的減小作用要高于所需車輛增加對于年能源成本的增加作用。

（二）人工成本

如表6、表7所示，2016年，使用燃油貨車所花費的年人工成本為144?43萬元，新能源貨車的人工成本為216?64萬元，到2030年，燃油貨車的年燃油成本為200?92萬元，新能源貨車的電力成本為301?39萬元，上升了 39?12%。

貨物運輸總成主要由兩部分組成：一部分為能源成本，另一部分為人工成本。運輸人員的數量受運輸車需求量的影響，由于使用新能源貨車運輸貨物使得車流量增加，進而導致所需運輸車數量增加，所以需要的運輸人員數量也相應增加，從而使用新能源貨車運輸貨物所花費的人工成本有所提高，如圖8所示，使用新能源貨車進行城市貨運活動人工成本比使用燃油貨車上升50%。

（三）貨運企業(yè)利潤

如表6、表7所示，2016年，使用燃油貨車的貨運企業(yè)年利潤為162?83萬元，新能源貨車的貨運企業(yè)年利潤為212?39萬元，到2030年，燃油貨車的企業(yè)年利潤為226?53萬元，新能源貨車的企業(yè)年利潤為295?48萬元，上升39?12%。

燃油貨車的單車年利潤高于同等規(guī)格新能源貨車的單車年利潤。但由于運輸相同數量的貨物，使用新能源貨車的數量要多于燃油貨車，其對貨運企業(yè)年利潤的增加作用大于其單車年利潤對于貨運企業(yè)年利潤的減小作用，因此新能源貨車的年利潤總體高于使用燃油貨車，新能源貨車總體年利潤比燃油貨車高30?44%。

（四）交通擁堵程度

2016年，使用燃油貨車進行城市貨物運輸活動的年車流量為15859輛，車輛的平均速度為54?06km/h，到2030年，年車流量為22062輛，平均速度為52?75km/h，分別上升了39?11%和下降了2?4%。2016年，使用新能源貨車進行城市貨物運輸活動的年車流量為23788輛，車輛平均速度為52?39km/h，到2030年，年車流量為33093輛，平均速度為50?56km/h，分別上升了39?12%和下降了3?5%，車流量增加，平均速度下降，說明城市交通擁堵程度逐年上升。

使用新能源貨車運輸貨物，車流量比使用燃油貨車有所提升，到2030年提升為50%，而車輛的平均車速有所下降，到2030年下降4?15%。這是因為新能源貨車的單車載重小于燃油貨車，一輛燃油貨車運輸貨物需要多輛新能源貨車進行運輸，因此導致車流量增加，所需運輸貨物的車輛也相應增加，車輛所占用的道路資源增加，在一定程度上加劇了城市的交通擁堵程度，車輛行駛的平均速度減小。

（五）城市CO2排放

燃油貨車燃油消耗量較大，會排放大量的CO2等空氣污染物，是城市中交通空氣污染物的主要來源。從2016年到2030年，隨著車流量的不斷增加，運輸貨物所需的貨車數量也不斷增加，進而增加了城市CO2的排放量。使用新能源貨車進行城市貨物運輸，雖然運輸車需求量有所增加，但完全以電力為能源的純電動物流車具有零排放的特點，可以在一定程度上減輕城市的環(huán)境壓力。

七、結論

通過分析新能源貨車路權開放政策下使用新能源貨車進行城市貨物運輸對企業(yè)貨運成本、城市交通擁堵程度、城市經濟以及城市環(huán)境等方面的作用，通過構建系統(tǒng)動力學模型，模擬仿真深圳市實施新能源貨車路權開放政策的案例，研究了使用新能源貨車替代燃油貨車進行城市貨物運輸對企業(yè)貨運成本、城市交通擁堵程度、環(huán)境等方面的影響。

研究表明：

（1）使用新能源貨車進行城市貨物運輸一方面會降低車輛的能源成本，另一方面會使貨物運輸的人工成本增加，能源成本的降低幅度大于人工成本的增長幅度。

（2）使用新能源貨車代替燃油貨車會使城市機動車出行量增加，在一定程度上加劇了城市交通擁堵程度，而新能源貨車零排放的特點卻可以減輕城市的環(huán)境壓力。

（3）使用新能源貨車進行城市貨運可以使運輸企業(yè)的年利潤在一定程度上有所增長。

本文從新能源貨車路權開放政策出發(fā)，在對深圳市貨運系統(tǒng)調研的基礎上，使用系統(tǒng)動力學從經濟、社會、環(huán)境三個方面進行了模擬與仿真，對在新能源貨車路權開放政策下使用新能源貨車與燃油貨車進行城市貨運效果對比分析。從綜合成本和利潤方面考慮，許多貨運企業(yè)愿意嘗試使用新能源貨車代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油貨車，然而在實際運營方面仍然存在一些難題，例如充電裝置、電池續(xù)航、維修保養(yǎng)等方面。本文所研究企業(yè)已具有一定規(guī)模，進行了充電、維修場站等基礎設施的建設，并具有較高的運營組織水平，但對于一些中小貨運企業(yè)來說，由于自身規(guī)模較小，很難進行完整的基礎設施建設以及采用完整的運營模式。同時，雖然國內已經有部分一線城市對新能源貨車開放路權，部分城市卻仍舊沒有明確的關于新能源貨車的政策優(yōu)惠，開放車型也十分有限。

在此基礎下，提出以下建議：

（1）各地市應綜合考慮本市城市配送市場的發(fā)展狀況，推動新能源貨車路權政策進一步發(fā)展落實。

（2）新能源貨車應當圍繞城市貨運企業(yè)運營效率的提高以及貨運服務水平的持續(xù)提升，不斷進行技術發(fā)展與創(chuàng)新，縮小與燃油貨車性能和使用便利性的差距，并以實際的客戶應用為核心建立競爭優(yōu)勢。

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Comparative Study on the Operation Effects of Different Energy ?Trucks in Cities under the Right-of-Way Policy

MU Dong，TIAN Li?sha

（School of Economics and Management，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044）

Abstract：In order to analyze the impacts of right-of-way policy for new energy trucks on urban freight transportation， this paper uses the system dynamics theory and the simulation software Stella to establish the feedback mechanism of the interaction among the subsystems of urban economy， urban freight transportation cost， urban transportation and urban environment， and constructs the system dynamics model of urban freight transportation under the right-of-way policy for new energy trucks， and takes Shenzhens right-of-way policy for new energy trucks as an example for simulation?The simulation results show that the use of new energy trucks for urban freight transport activities can reduce the energy cost of freight transport enterprises to a certain extent， improve the profits of freight transport enterprises， reduce the emissions of CO2 in the city and reduce the environmental pressure?At the same time， it will also increase the labor costs of freight enterprises and increase the traffic congestion in the city?Finally， according to the simulation results， appropriate suggestions are put forward：all cities should further promote the development and implementation of right-of-way policy for new energy trucks in combination with the development of the citys urban distribution market， and at the same time should continuously improve the corresponding infrastructure construction

Keywords：new energy truck;fuel truck;right-of-way;traffic restrictions;system dynamics