基于運輸模式轉(zhuǎn)移的貨運碳減排研究綜述

　　摘要:交通運輸業(yè)是全球碳排放的主要來源之一,推進綠色交通是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要條件.隨著現(xiàn)代物流業(yè)的高速發(fā)展,專門針對貨物運輸碳減排的研究日益增多.貨運模式主要包括公路運輸、水路運輸、鐵路運輸、航空運輸及多式聯(lián)運,我國已明確提出減少公路運輸量,增加鐵路運輸量,大力發(fā)展多式聯(lián)運的政策.鑒于此,針對基于運輸模式轉(zhuǎn)移的貨運碳減排研究進行綜述.首先,從減少運輸冗余、提高能源效率、發(fā)展清潔能源、向低碳排放強度運輸方式的模式轉(zhuǎn)移等方面簡要介紹貨運碳減排策略.然后,重點介紹貨物運輸模式轉(zhuǎn)移促進策略,此領(lǐng)域的研究關(guān)注于運輸方式選擇、轉(zhuǎn)移方式、以及政策制定.針對貨物運輸方式選擇,主要介紹托運人的運輸方式選擇行為以及建模方法.針對轉(zhuǎn)移方式,提出從公路貨運向鐵路貨運與多式聯(lián)運的模式轉(zhuǎn)移促進策略.針對國家宏觀政策制定,梳理并總結(jié)基礎(chǔ)設(shè)施投資、財政及監(jiān)管措施的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀.最后,對基于運輸模式轉(zhuǎn)移的貨運碳減排研究領(lǐng)域的未來研究方向給出建議.

　　關(guān)鍵詞:碳減排;模式轉(zhuǎn)移;鐵路貨運;多式聯(lián)運;政策

　　國際能源署2018年報告顯示,交通運輸活動產(chǎn)生的碳排放占據(jù)與能源相關(guān)的總碳排放的24%,是繼發(fā)電和供熱之后所占比重最大的行業(yè),且其中僅公路運輸一項就達到18%[1].全球經(jīng)濟發(fā)展導(dǎo)致運輸需求增加,公路運輸?shù)哪茉葱枨蟪掷m(xù)攀升,預(yù)計從2015年到2050年將增長33%[2].傳統(tǒng)的運輸問題主要是從收益最大化的角度進行優(yōu)化,隨著可持續(xù)發(fā)展意識的提高,綠色低碳將成為運輸規(guī)劃與管理中不可或缺的一部分.

　　在節(jié)能減排的研究中,交通運輸減排是熱點問題.但很少有研究進一步分析客貨運活動,且貨運經(jīng)常被忽視.隨著經(jīng)濟全球化,貨運業(yè)的碳排放問題日益突出:貨運量的增長比客流量的增長更為強勁且這種趨勢很可能持續(xù)下去[3],運輸服務(wù)多樣化且運輸規(guī)模日益加大[4].因此交通運輸業(yè)的可持續(xù)發(fā)展必須考慮將貨運對環(huán)境的影響降到最低.貨運活動是由復(fù)雜且相互關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)、貿(mào)易和消費驅(qū)動的,是供應(yīng)鏈中最重要且成本最高的活動之一,是不同供應(yīng)鏈合作伙伴之間的連接紐帶.貨運比客運涉及更多的利益相關(guān)者,因此對其脫碳也比客運更復(fù)雜[5].

　　當(dāng)前針對可持續(xù)貨運的研究日益增多,這對減少二氧化碳排放和發(fā)展可持續(xù)交通運輸具有重要意義[6].本文作者綜述了貨運碳減排策略研究(特別是其中的模式轉(zhuǎn)移策略)已經(jīng)取得的研究成果、存在的問題以及新的發(fā)展趨勢.可以為后續(xù)研究者針對此領(lǐng)域研究提出前沿性科學(xué)問題提供重要參考.

　　1貨運碳減排策略

　　已有的貨運系統(tǒng)碳減排策略研究可分為三類,即減少不合理的運輸、利用技術(shù)手段提高能源效率和發(fā)展清潔能源、從高碳排放強度運輸方式向低碳排放強度運輸方式的模式轉(zhuǎn)移,即AIS(Avoid-Improve-Shift)策略[7].

　　1.1減少不合理的運輸

　　通過提高運輸效率來減少運力冗余是被廣泛考慮的減少不合理的運輸?shù)姆椒?這不僅可以減少運輸排放,也可以降低運輸成本以及提高運輸利潤.文獻[8]對公路貨運為減少溫室氣體排放與能耗而進行的系統(tǒng)性提升進行了詳細全面的說明,包含運輸路線優(yōu)化,車輛利用率的提升,駕駛員培訓(xùn)等等.

　　國內(nèi)學(xué)者針對公路低碳物流的研究主要從運輸車輛路徑優(yōu)化、物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等角度展開[9].減少不必要的運輸?shù)牧硪粋�要點是減少貨運需求,貨運需求的增長和經(jīng)濟增長密切相關(guān)[10].這種強相關(guān)關(guān)系的存在將使得通過降低貨運需求來減少碳排放難以實現(xiàn),因為與經(jīng)濟增長同步的貨運需求的持續(xù)增長可能會超過減排措施,除非運輸需求與經(jīng)濟發(fā)展強勁脫鉤.隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,服務(wù)業(yè)在國內(nèi)生產(chǎn)總值中所占份額擴大,這可能會使經(jīng)濟增長速度高于運輸需求增長速度[11].

　　然而,盡管貨運需求可能會由于經(jīng)濟的非物質(zhì)化,貨物裝載和采購得到進一步優(yōu)化等原因而部分與經(jīng)濟增長脫鉤,但迄今為止,考慮到全球化、外包和生產(chǎn)業(yè)務(wù)細分等普遍趨勢,在全球范圍內(nèi)并沒有足夠的證據(jù)表明貨運需求與經(jīng)濟增長將最終脫鉤,尤其是公路貨運活動與經(jīng)濟增長之間的脫鉤極為困難[6].文獻[12]應(yīng)用地理加權(quán)回歸模型研究了我國286個城市貨運碳排放的時空變化規(guī)律,結(jié)論表示隨著我國經(jīng)濟發(fā)展和人口增長,貨運需求仍會持續(xù)上升.在許多行業(yè),供應(yīng)鏈模式會直接影響貨運需求.例如,在汽車工業(yè)中實施新的生產(chǎn)和采購原則通常需要在供應(yīng)鏈中增加額外環(huán)節(jié),進而現(xiàn)有物流也需要重新組織,直接導(dǎo)致貨運需求的變化.

　　供應(yīng)鏈管理的結(jié)構(gòu)性變革或是降低貨運需求的有效策略[13],它將導(dǎo)致供應(yīng)鏈中生產(chǎn)地點和消費地點的改變、對所消費商品需求的變化、以及新的生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展.但目前供應(yīng)鏈管理的許多新趨勢,如準時化生產(chǎn)、庫存集中化、全球化貿(mào)易和采購導(dǎo)致了運輸需求的增加,而不是減少[14].有研究認為,從供應(yīng)鏈的角度來看,刺激本地化生產(chǎn)是減少運輸需求的有效方式,如將制造業(yè)轉(zhuǎn)移到更靠近市場的地方進行零部件生產(chǎn)和組裝,從而減少交貨時間和運輸距離[15].但這種方式面臨著規(guī)模經(jīng)濟、制造速度和質(zhì)量控制的問題.

　　1.2提高能源效率和發(fā)展清潔能源

　　技術(shù)進步是推動減少碳排放的核心手段之一.廣義而言,能源需求不變的情況下,提高能源效率可以減少運輸工具的能源使用和溫室氣體排放.然而,回彈效應(yīng)的存在會降低通過提高能源效率來減少能源消耗政策的有效性.回彈效應(yīng)的概念源于杰文斯悖論,指能源效率提高而能源消耗反而增加的現(xiàn)象[16].

　　部分原因可解釋為能源效率的提高意味著服務(wù)費用的相對減少,進而導(dǎo)致能源需求增加.文獻[17]指出,燃油效率的提高降低了貨物運輸?shù)某杀?導(dǎo)致運輸需求、運輸距離和運輸頻率的增加.這意味著,因能源效率的提高使得燃料消耗減少的幅度可能低于預(yù)期.文獻[18]測算了2002—2016年我國30個省市公路交通長期和短期能源回彈效應(yīng),結(jié)果表明以能源服務(wù)對燃料價格的彈性作為能源回彈效應(yīng)的度量指標時,能源回彈效應(yīng)的空間溢出效應(yīng)作用顯著.忽視回彈效應(yīng)可能會導(dǎo)致夸大能效政策措施的益處,進而導(dǎo)致諸如將公共資金過度分配給無效的環(huán)境和能源政策的情況.

　　2貨物運輸方式選擇要實現(xiàn)運輸模式轉(zhuǎn)移,本質(zhì)上是需要改變托運人或承運人的運輸方式選擇.站在承運人角度的研究主要集中于多式聯(lián)運網(wǎng)絡(luò),一般將運輸方式選擇作為決策變量,以減少運輸成本和時間[31],降低運輸風(fēng)險[32],減少碳排放[33]等為優(yōu)化目標來進行運籌優(yōu)化.

　　3模式轉(zhuǎn)移一:從公路貨運向鐵路貨運根據(jù)文獻[45]的研究,實現(xiàn)公路貨運向鐵路貨運的模式轉(zhuǎn)移需要解決三項問題:①鐵路貨運如何制定與公路貨運相比有競爭力的價格;②鐵路貨運如何提供高質(zhì)量的服務(wù);③鐵路貨運如何滿足因模式轉(zhuǎn)移而增長的需求.

　　3.1靈活制定運價鐵路貨運競爭性定價目前已有廣泛的研究,博弈論[46]和雙層規(guī)劃模型[47]是此領(lǐng)域常用的研究方法.文獻[48]基于博弈理論分析公路與鐵路的競爭行為研究表明,在產(chǎn)品可替代性強的情況下,在雙方均不改善服務(wù)質(zhì)量、只進行價格競爭時可以達到納什均衡.而在產(chǎn)品可替代性弱的情況下,納什均衡則在雙方均改善服務(wù)質(zhì)量的情況下達到.可見鐵路運營商針對不同的細分市場需要差異化使用價格策略和服務(wù)質(zhì)量策略.

　　了解競爭對手的價格對于實現(xiàn)競爭性定價是必要的[49],但這通常會受到數(shù)據(jù)保密性的限制.降低運營成本可以使鐵路有能力向客戶提供有競爭力的價格.運輸成本主要取決于所使用的生產(chǎn)過程和該生產(chǎn)過程的運營效率的結(jié)合,因此,運價制定與運輸組織應(yīng)當(dāng)集成優(yōu)化[50].另外,貨物運輸?shù)耐獠砍杀驹谶\輸成本中沒有得到充分的體現(xiàn),這些外部成本應(yīng)通過實際的定價政策計為費用,以實現(xiàn)可持續(xù)的貨運系統(tǒng)[51].

　　4模式轉(zhuǎn)移二:從公路貨運向多式聯(lián)運多式聯(lián)運具體包含公鐵聯(lián)運、公水聯(lián)運、鐵水聯(lián)運等運輸組織模式,對節(jié)能減排、降本提質(zhì)具有重要作用.2018年我國國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《推進運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整三年行動計劃》中明確提出多式聯(lián)運提速行動[28].

　　4.1運輸組織優(yōu)化

　　多式聯(lián)運的運輸組織優(yōu)化問題可從戰(zhàn)略層、戰(zhàn)術(shù)層、運營層三方面展開.戰(zhàn)略層的優(yōu)化問題主要是物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)計,即對聯(lián)運貨場的選址、布局等進行優(yōu)化;戰(zhàn)術(shù)層的優(yōu)化問題主要是服務(wù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計,在戰(zhàn)術(shù)層對服務(wù)網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)計時考慮系統(tǒng)的可靠性和靈活性有利于運營層的優(yōu)化;運營層是對戰(zhàn)術(shù)層規(guī)劃的具體執(zhí)行,屬于微觀層面的優(yōu)化,如資源配置和計劃調(diào)整[74].

　　文獻[75]撰寫了關(guān)于多式聯(lián)運規(guī)劃問題的文獻綜述,此處不再贅述.多式聯(lián)運優(yōu)化問題規(guī)模巨大復(fù)雜,求解耗時,尤其是運營層的問題.深入研究問題的結(jié)構(gòu)和設(shè)計更智能的求解算法,才能在更短的計算時間內(nèi)得出良好的解決方案.轉(zhuǎn)運是多式聯(lián)運中不可忽視的一環(huán),尤其在對時間敏感產(chǎn)品的按時交付中非常關(guān)鍵,通過更好的協(xié)作和集成可以顯著提高多式聯(lián)運系統(tǒng)性能[76].文獻[77]表明多式聯(lián)運網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)非常敏感,尤其是對聯(lián)運中各運輸方式的成本以及轉(zhuǎn)運成本敏感,更好地了解多式聯(lián)運鏈的成本結(jié)構(gòu)是得到有效的模式轉(zhuǎn)移政策措施的重要方式.多式聯(lián)運服務(wù)水平受到承運商合作關(guān)系的影響.例如承運商對貨物及時狀態(tài)的了解可以使其對運輸活動中的意外情況做出迅速響應(yīng),從而及時規(guī)劃轉(zhuǎn)運,提高運輸效率.

　　4.2促進同步運輸

　　在最近的研究中,同步運輸(Synchromodaltransportation)這一概念興起,被視為多式聯(lián)運的最新發(fā)展.關(guān)于同步運輸?shù)难芯磕壳按蠖嗤Ａ粼诙ㄐ噪A段.文獻[78]是最新的對同步運輸進行綜述的文獻,同步運輸涉及兩種或多種運輸方式的結(jié)構(gòu)化、高效率和同步的組合.通過同步運輸,承運商可以根據(jù)運營情況及客戶要求,隨時自主切換最佳的運輸方式.同步運輸?shù)奶攸c是實時信息,靈活性,合作與協(xié)調(diào)[79].

　　有了實時信息,就可以采取有效的重計劃程序?qū)σ馔馐录�做出及時反應(yīng).靈活性通常與客戶放寬對貨運的某些限制,同時給物流供應(yīng)商更大的自由度有關(guān).例如,無模式預(yù)訂意味著客戶不選擇運輸方式和路線.這樣,物流供應(yīng)商可以優(yōu)化可用容量,并在發(fā)生中斷時通過自動切換模式或優(yōu)先安排裝運來做出有效反應(yīng).利益相關(guān)者之間的合作與協(xié)調(diào)對于構(gòu)建彈性網(wǎng)絡(luò)和更好的信息可見性至關(guān)重要.

　　5政策措施

　　政府可以通過基礎(chǔ)設(shè)施投資、財政措施、監(jiān)管措施進一步促進運輸模式轉(zhuǎn)移[26].

　　5.1基礎(chǔ)設(shè)施投資

　　良好的交通基礎(chǔ)設(shè)施是促進運輸模式向環(huán)境友好型轉(zhuǎn)變的有力方式.交通基礎(chǔ)設(shè)施投資可以增加鐵路和水運運力,增強多式聯(lián)運能力,使運輸網(wǎng)絡(luò)能力得到更好的利用以及提高服務(wù)質(zhì)量.在非洲,因現(xiàn)存的鐵路基礎(chǔ)設(shè)施沒有得到足夠的資金支持,導(dǎo)致從鐵路到公路的巨大逆向模式轉(zhuǎn)變[13].印度政府已經(jīng)啟動了大型多式聯(lián)運基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目,試圖建設(shè)貨運專用通道,擴大鐵路運力[85].政策措施應(yīng)根據(jù)地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展做出調(diào)整,如我國模式轉(zhuǎn)移面臨的挑戰(zhàn)不僅來自技術(shù)問題,而且來自不同地區(qū)社會經(jīng)濟的差異,這反過來要求實施面向地方的政策.文獻[86]針對這種情況提出了一種區(qū)域性方法,即較富裕的東部地區(qū)可以嘗試征收燃油稅等措施,而西部地區(qū)應(yīng)重點關(guān)注基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè).

　　為達到特定的模式轉(zhuǎn)移目標,確定交通基礎(chǔ)設(shè)施投資最優(yōu)規(guī)模是必要的.文獻[87]給出了有關(guān)運輸使用能源投資的現(xiàn)有研究,以用于提高能源效率和發(fā)展清潔能源等.文獻[88]量化了2015年至2080年期間全球范圍內(nèi)在高碳和低碳模式下的交通基礎(chǔ)設(shè)施投資需求,考慮了公路、鐵路軌道、BRT(BusRapidTransit)車道、高速鐵路和機場,并使用了敏感性分析確定了低碳情景中投資的決定因素.結(jié)論表明,鐵路利用率和公路建設(shè)成本是所有區(qū)域投資的決定性因素,與高碳途徑相比,低碳情景下的全球累計投資需求有所減少.

　　5.2財政措施

　　政府可以通過對承運人進行補貼與對托運人進行補貼兩種方式來促進模式轉(zhuǎn)移.在“一帶一路”的背景下,對鐵路運輸?shù)南嚓P(guān)補貼可以降低運輸成本,從而吸引托運人從海運轉(zhuǎn)向鐵路運輸[89].然而,激勵托運人從海運轉(zhuǎn)向鐵路運輸?shù)睦硐胙a貼仍是未知的.從長遠來看,政府持續(xù)提供此類補貼可能并不經(jīng)濟.因此,設(shè)計和評估合理的補貼機制對吸引更多的貨運需求和實現(xiàn)政府的財政可持續(xù)性是必要的.

　　運輸業(yè)論文范例：遼寧省交通運輸業(yè)校企聯(lián)盟運行機制體制研究與實踐

　　6結(jié)論

　　1)在實現(xiàn)貨運碳減排的AIS策略中,因運輸需求和經(jīng)濟發(fā)展密切相關(guān),通過減少運輸需求來實現(xiàn)貨運脫碳難以完成.回彈效應(yīng)的存在使得通過提高能源效率來降低碳排放并沒有達到預(yù)期效果,且目前清潔能源的發(fā)展存在瓶頸,對基礎(chǔ)設(shè)施的要求較高.歐盟、中國均在實施運輸模式向環(huán)境友好型轉(zhuǎn)變的相關(guān)政策,但是要達到預(yù)期的模式轉(zhuǎn)移目標仍面臨很大困難.

　　2)在政府大力推進運輸模式轉(zhuǎn)移的背景下,碳排放強度較低的鐵路運輸應(yīng)以提高運輸質(zhì)量(經(jīng)濟性、時效性、方便性、可靠性等)為重點提升競爭力,積極發(fā)展多式聯(lián)運,大力發(fā)展“門到門”物流服務(wù),以市場需求為導(dǎo)向制定運價,設(shè)計多樣化和個性化運輸產(chǎn)品和服務(wù).多式聯(lián)運的發(fā)展需要各運輸方式的有效銜接及良好的轉(zhuǎn)運效率,為此可大力發(fā)展同步運輸.同步運輸?shù)难芯咳蕴幵诙ㄐ噪A段,對運輸過程中的實時信息、靈活性、合作與協(xié)調(diào)有較高要求,要發(fā)展同步運輸需要將ICT技術(shù)有效應(yīng)用到運輸中來.

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　　作者：李琳a,b,c,張小強a,b,c

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