西安国际港务区物流枢纽辐射范围测度

李兆磊，张雅琪

(1.长安大学经济与管理学院，西安710064;2.西安理工大学经济与管理学院，西安710054)

物流枢纽作为区域综合运输体系的关键节点，是各种运输方式设施设备及货源的聚集地，亦是区域内部和对外主要的物流中转地，对周边区域具有较强的吸引辐射效应，在区域物流系统中占据极其重要的地位。确定物流枢纽的辐射范围是物流枢纽规划与建设的前提，是物流枢纽项目可行性研究的重要内容。物流枢纽的辐射范围直接影响服务物流量的统计，并作用于物流枢纽的规模布局。然而，目前大多数物流枢纽辐射范围的确定仅仅停留在定性分析层面，并且很多物流枢纽为了进行“圈地运动”，夸大其辐射范围，造成诸多不良后果，严重影响了物流枢纽的可持续发展。因此，有必要采取科学有效的方法对物流枢纽辐射范围进行测度。

1 物流枢纽辐射机理分析

“辐射”原本是物理学概念，指“高能量物体和低能量物体通过一定的传导媒介相互传递能量的过程”。借用物理学中的概念，物流枢纽的“辐射”可理解为将物流枢纽(辐射源)集聚的物流技术、物流信息、物流管理、物流服务等能量通过物流网络、信息平台等(辐射媒介)将资金流、信息流、物资流等向外界(辐射接纳体)扩散的过程［1－2］。在物流枢纽的辐射过程中，物流枢纽即为辐射源，是物资、资金、信息等的聚集点，而物流枢纽对外辐射主要是通过物流网络、信息网络以及产业联盟或供应链实现物资、资金、信息向外扩散。物流枢纽通过辐射媒介作用于辐射区域，并产生一定的辐射效应。一般而言，主要对辐射区域的经济总量、产业结构以及社会发展产生影响(图1)。

图1 物流枢纽辐射机理Fig.1 The logistics hub radiation mechanism

2 物流枢纽辐射范围影响因素

所谓物流枢纽的辐射范围，本质是指物流产生和消失的空间范围，是物流枢纽的服务域，也是其辐射效应的作用域。因为枢纽物流量源自其辐射范围，所以物流枢纽的辐射范围直接影响其规模布局，并影响物流枢纽功能结构及运营管理。因此，物流枢纽辐射范围测度是物流枢纽规划设计的基础，而确定物流枢纽辐射范围的前提是分析其辐射范围的影响因素。

一般而言，公路和铁路部门采用吸引范围，航空和水运部门采用腹地，而物流领域主要采用辐射范围，本研究采用辐射范围作为统称。需要补充的是，吸引范围是指物流发生地到物流枢纽的空间范围，而辐射范围是指物流枢纽到物资需求地的空间范围，二者存在一定的差异性和重叠性。但不管是物流量的发生地，还是需求地，均可作为物流需求点进行处理，本研究将其均纳入辐射范围。物流枢纽辐射范围的测算方法有多种，目前国内外对于辐射范围的研究多采用引力模型［3－4］、威尔逊模型［5－6］、断裂点模型［7－8］和Voronoi图［9－10］，或者是上述方法的组合［11－12］。然而，物流枢纽辐射范围是枢纽自身与区域物流系统之间相互作用的结果，其影响因素也是多方面的。本研究基于场强理论，从辐射范围影响要素的角度分别对物流枢纽辐射范围进行划分(图2)。

图2 物流枢纽辐射范围影响要素Fig.2 The influencing factor of logistics hub radiation range

2.1 辐射强度因素

辐射强度即物流枢纽辐射作用力的大小，其反映了物流枢纽的集聚能量，是决定物流枢纽辐射范围最重要的一个因素。具体表现为物流枢纽的总体规模、服务水平、信息化程度、人才素质、设施设备以及业务功能等几个方面，这些要素的综合水平就是其物流枢纽聚集能量的大小。物流枢纽辐射强度公式为:

式中:Si为物流枢纽在节点i上的场强;Zi为物流枢纽的能量规模;di为物流枢纽与辐射节点i之间的运输距离;α为距离摩擦系数。

将反映物流枢纽集聚能量水平的数据代入式(1)可测算出物流枢纽的辐射半径，以物流枢纽为中心，即可获得物流枢纽辐射范围。由于构成物流枢纽集聚能量的因素较多，考虑数据的可获得性以及公式自身特点等因素，在实际应用中，可选取区域货运量作为物流枢纽集聚能量水平的主要指标。以1 t与1 km的平方的比值(t/km2)作为场强单位，可将物流枢纽辐射强度公式转化为:

式中:Si为物流枢纽在节点i上的场强(t·km－2);Q为区域货运量(t);di为物流枢纽与辐射节点i之间的运输距离(km);α为距离摩擦系数，一般取标准值2.0［13］。根据式(2)描述出Si与di的函数曲线关系，处于明显衰减处的距离即为物流枢纽的辐射强度半径。

2.2 辐射媒介因素

对于物流枢纽而言，辐射媒介主要是指物流技术、物流信息、物流管理、物流服务等向外界辐射传递过程中所经过的介质，主要是区域的交通系统及信息网络，包括铁路系统、公路系统、航空系统、水运系统以及互联网络等现代通讯设备。

交通系统是影响物流枢纽辐射范围的一个重要因素。不同等级的交通系统、运输方式会直接影响物流枢纽的辐射范围，具体表现为在相同的时间内，从物流枢纽出发所能到达的距离不同，也就是说用消耗时间的多少来衡量交通设施的通达性程度。

首先，非对区域内不同交通方式的交通网络做系统分析和总结，确定不同等级的交通设施行驶速度，最终根据不同方向的交通网络从物流枢纽出发得出不同时间所能到达的距离。在实际应用中可根据物流服务水平需求规定特定时间的交通通达性，如6 h，8 h，24 h交通圈。需要说明的是，物流枢纽通过交通线路的辐射范围不是呈圈层状扩展，而是根据联接线路或者运输通道呈带状分布，物流枢纽经由运输通道的吸引范围可用几何法、分析法、标号法［14］、时间和费用多目标路径法等［15－16］进行计算。

其次，信息网络作为一种更为先进的传输介质不仅可以有效地整合区域内物流供给信息、物流需求信息、政府政策信息、统计信息以及物流枢纽运营信息等方面信息资源，同时在物流枢纽外部通过采用GIS技术、GPS技术、RFID技术以及电子商务等现代信息网络技术将货物、人才、资金等网络起来形成一个庞大物联网，从而极大地扩张物流枢纽辐射范围，提高其业务覆盖面。尤其是近几年电子商务迅猛发展，快递业和民航货运业运量提升较快，物流枢纽的辐射范围也得以扩展。此外，信息网络还能够较好地配合交通系统的运转并改善以交通系统为主的辐射媒介的有效性，提高交通网络的运输效率，进一步延伸物流枢纽辐射范围(图3)。

图3 信息网络辐射机制Fig.3 The information network radiation mechanism

2.3 互动作用因素

互动作用是指物流枢纽与物流需求节点之间相互交流与联系的过程，这种互动作用主要体现在资金流、信息流、人才流、物资流在物流枢纽与物流需求节点之间的相互流动和联系。通过分析4种流传递的方向和频率能够清楚地了解物流枢纽与物流需求节点之间互动作用的强度。因此，根据互动作用强度不同划分出来的辐射范围能够客观反映出物流枢纽与物流需求节点之间联系的紧密程度，具有较强的实际参考性。但由于相邻物流枢纽间的竞争大于互动，其布局本身具有排他性，并且互动作用是一种内在的经济联系，因此，在选取指标时选择区域经济规模或支撑产业规模以反映资金流、信息流、人才流及物资流的总体互动作用强度。在对比了区域GDP、区域规模以上工业总产值、区域社会消费品零售总额、批发零售贸易业总额等指标后，选取区域社会消费品零售总额对物流枢纽与辐射节点间的互动作用强度进行测算。借用引力模型公式，建立物流枢纽与辐射节点的互动作用强度模型:

式中:Fi为物流枢纽与辐射节点i之间的互动强度(亿元2·km－2);Q为区域社会消费品零售总额(亿元);qi为辐射节点i区域社会消费品零售总额(亿元);Ki=Q/(Q+qi);di为物流枢纽与辐射节点i之间的运输距离(km);f(di)为物流枢纽与辐射节点i之间的交通阻抗函数;ti为物流枢纽与辐射节点i之间的运输时间(h);f(ti)为物流枢纽与辐射节点i之间的时间阻抗函数。

需要说明的是:一是如果物流枢纽不是对辐射接纳体(物流需求本源)直接作用，而是通过辐射中转点对辐射接纳体作用，则其互动作用需分段计算;二是根据引力模型，物流枢纽与任意物流需求节点之间均存在相互作用(其值均大于0)，因此，可设定一个互动强度标准，低于此标准的物流需求节点，由于互动强度过低，不再计入物流枢纽辐射范围。

3 物流枢纽辐射范围划分

参照前人对运输通道吸引范围的研究［17－18］，按照物流枢纽与物流需求点之间物流联系的紧密程度，可将物流枢纽辐射范围划分为直接辐射范围、间接辐射范围和泛辐射范围。通过对物流枢纽辐射范围影响因素的分析，可以发现各影响因素均对物流枢纽的辐射范围有着决定性作用，而不同的影响因素侧重点不同，“场强”因素是通过物流枢纽自身能量来划分辐射范围;辐射媒介因素则是通过交通网络设施的便利性和可达性来划分辐射范围;互动作用因素是根据物流枢纽与辐射区域之间联系的紧密程度来划分。由此看来，不同的划分角度可能会得到不尽相同的辐射范围。因此，本研究分别测算3种影响因素下物流枢纽的辐射范围，最后通过综合以上3种物流枢纽辐射范围影响因素得出最优的辐射范围，并取3个范围的交集为直接辐射范围，补集为间接辐射范围，并集为泛辐射范围［19－20］(图4)。

①直接辐射范围。直接辐射范围是按照3种影响因素划分出的不同域面叠加取交集的部分，表示为:

②间接辐射范围。间接辐射范围是按照3种影响因素划分出的不同域面叠加取补集的部分，表示为:

③泛辐射范围。泛辐射范围是按照3种影响因素划分出的不同域面叠加取并集的部分，表示为:

图4 物流枢纽辐射范围分层Fig.4 The hierarchical logistics hub radiation range

4 西安国际港务区辐射范围测度

4.1 根据辐射强度因素测度

据测算，西安国际港务区货运量为6 650万t/a。其中，铁路运输2 800万t/a、305万个标准集装箱/a;公路运输3 850万t/a。将西安国际港务区自身占地距离剔除后，根据公式(2)可以发现港务区场强在200 km以外有明显的衰减现象(图5)。因此，可以认为港务区自身集聚能量所能辐射影响的范围是以港务区为圆心、200 km为半径所覆盖的区域。该辐射范围覆盖11个地级市和52个县城，面积约为12.56万km2，大部分地区为陕西省的关中地区。

图5 西安国际港务区辐射强度分布Fig.5 The distribution of Xi’an International Trade＆Logistic Park radiation strength

4.2 根据辐射媒介因素测度

4.2.1 交通系统。连接港务区的交通系统主要是指区域的公路和铁路，在测度辐射范围时最主要考虑的是划分标准以及区域交通网络布局。划分标准方面，根据物流枢纽时效性要求，将通过港务区出发6 h内能到达区域作为港务区的辐射范围;在交通网络布局方面，主要考虑区域与港务区相连的主要高速公路和铁路的布局。截止2013年，陕西省公路总里程达161 411 km，其中，高速公路突破4 083 km。铁路方面，经过陕西境内的铁路干线有6条，其中，东西线和南北线分别为3条。需要注意的是，不同的公路、铁路由于等级、路况、交通量、天气等因素会影响其行驶的速度，其行驶速度与路线设计时速存在一定的差异，需要对其进行适当调整。确定了行驶速度之后，以各条通道在6 h内所能到达的节点城市为边界，各边界城市的连线即为港务区的辐射范围(表1)。

表1 西安国际港务区6 h交通圈辐射范围Tab.1 The radiation range of Xi’an International Trade＆Logistic Park by 6 hours traffic circle

根据交通媒介因素划分的港务区的辐射范围，覆盖了陕西、四川、甘肃、宁夏、河南、湖北6个省份。其中，除了陕西省的全境，西向覆盖了甘肃省的定西、天水等地区，宁夏的吴忠地区;东向覆盖了河南的三门峡、洛阳、郑州、商丘等地区;北向覆盖了山西的运城、临汾、晋中等地区;南向覆盖了四川省的广元、万源等地区以及湖北省的十堰地区。

4.2.2 信息网络。信息网络对于港务区辐射范围的影响主要体现在两个方面:一是通过采用现代化的信息网络技术打造物联网形成一个虚拟的传输介质从而延伸其辐射范围，二是通过改善和提高交通系统的有效性延伸货物在交通设施上的传递距离，从而扩展港务区的辐射范围。西北五省物产丰富，幅员辽阔，西货东输以及东货西进的主要依靠是丝绸之路经济带。因此，综合考虑信息网络对于辐射范围的两方面影响因素，可以认为西北五省中亚欧大陆桥沿岸地区将受港务区辐射带动作用的影响。亚欧大陆桥横贯西北五省中除宁夏以外的4个省市及自治区，长3 108 km，经过21个节点城市，涉及8 000多万人口，土地面积约300万km2，占全国土地面积31%。在信息网络的影响下，港务区的辐射带动将会延伸到西北内陆，涉及到亚欧大陆桥沿岸的所有地区。

4.3 根据互动作用因素测度

互动作用主要是指区域内各部分与港务区之间的流通量对辐射范围的影响，在划分辐射范围时主要考虑的因素是区域内各城市与港务区的之间距离以及相关产业规模。2013年西安市辖区社会消费品零售总额为2 132.145 5亿元，另为方便计算，交通阻抗系数取1。将相关数据代入式(3)计算出港务区对各节点城市的辐射引力(表2)。由表2可见，港务区与杭州之间的引力为1.18亿元2·km－2，位于表2辐射引力排序的中间位置，后续省会城市引力数值较小。因此，将各省的节点城市与港务区之间的货运量低于该标准的节点城市所在区域剔除掉，并将剩余节点城市所在区域的边界连接，形成的区域即为按照该因素划分的港务区的辐射范围。根据互动作用因素划分的辐射范围覆盖了全国的11个省和4个直辖市。

表2 港务区与各节点城市间辐射引力Tab.2 The radiation gravitation between Trade＆Logistic Park and each node city

4.4 综合辐射范围测定

将按照3种不同因素测定的辐射范围进行叠加和综合，分别取交集、补集和并集，得到了3个层次的辐射圈(图6)。通过叠加取交集后，发现其中港务区的直接影响圈即为按照“场强”要素测定区域，是港务区辐射的核心区域，也是辐射效应最为明显的区域。间接影响范围是按照交通系统要素划分的范围与按照互动要素划分的范围合并后除过直接影响圈的部分，该区域包含了11省，17个地级市以及4个直辖市，分别是陕西省的延安市、榆林市、汉中市以及安康市;甘肃的天水市、定西市;四川省的广元市、万源市;宁夏的吴忠市;河南省的三门峡市、洛阳市、郑州市、商丘市;山西的晋中、运城、侯马、临汾;湖北的十堰市;山东省济南市等，以及北京、天津、上海和重庆4个直辖市。该地区相对西部地区经济较发达，社会发展较好，交通系统的便利性较好，但是由于该范围相对于直接影响圈大得多，因此，港务区在该地区的辐射带动作用会弱于直接影响范围。泛影响范围是最外层的区域，也就是图6中除去间接影响圈和直接影响圈的部分。涉及新疆维吾尔自治区、宁夏回族自治区、甘肃省、四川省、湖北省、河南省、河北省以及山东省等9个省市自治区，该区域是港务区辐射带动范围的最外层区域。由于该区域大部分属于中西部内陆区域，距离港务区较远，交通、通讯的便利性远不如直接影响圈以及间接影响圈，因此，港务区对该区域的经济、社会等方面的辐射带动效应相对最弱。

图6 西安国际港务区辐射圈等级Fig.6 The grade of Xi’an International Trade＆Logistic Park radiation circle

5 结论

物流枢纽辐射强度、辐射媒介和互动作用因素直接影响物流枢纽辐射范围的测定，并且物流枢纽直接辐射范围是预测物流枢纽业务量，进而规划设计物流枢纽的依据。因此，如果要扩大物流枢纽的直接辐射范围，增强物流枢纽影响力，必须在科学分析物流枢纽辐射范围影响因素的基础上进行协同优化，使各影响因素辐射范围交集最大化。在后续研究中，需要对各影响因素协同优化机理进行剖析，并且对信息网络因素对物流枢纽辐射范围的影响做进一步的定量分析。

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