基于区块链的集装箱共享模式研究

刘 伟 荣，真 虹

（1.上海海事大学交通运输学院，上海市 201306；2.上海海事大学上海国际航运研究中心，上海市 200082）

一、引言

在集装箱运输中，集装箱内陆运输成本占总运输成本的40%～80%[1]，通过集装箱的共享，促使集装箱在各运输主体之间共享循环，可有效减少集装箱运输成本。胡赫（Huch）在其博士论文中提出集装箱运输参与者应该将集装箱放到一起统一管理和使用，以便更好地协调不同主体以及更好地发挥集装箱的规模经济效益[2]。沃达尼和洛茨（Vojdani&Lootz）使用计算机仿真技术，分析集装箱的优势，指出如果能形成集装箱的共享，集装箱的总体数量就可以大幅减少[2]。塞巴斯蒂安（Sterzik S）等[3]通过对集装箱运输陆运段的分析，认为拖车公司间共享集装箱可以大幅度缩减成本，尤其是对集装箱管理成本降低的影响更为显著。刘大成[4]提出，当共享集装箱形成规模之后，其规模化空箱集结点建设与运营、还箱点的智慧布局、空箱智慧调配、集装箱维修保养、逾期费用结算等运行成本将存在30%至50%的压缩空间。

在实际运作中，集装箱共享包括集装箱存量共享与集装箱增量共享两种模式，但共享集装箱的发展仍受到诸多限制和挑战。其主要原因有：第一，信息技术瓶颈。集装箱全球双向智能定位的技术远未实现，对远洋运输的集装箱，共享后无法实现很好的跟踪和管理。第二，商业模式的局限，不能做到“箱船分离”，集装箱一直被视为船舶在陆地上的延伸服务，难以分离[5]。第三，资金投入大。建立集装箱管理平台、增加共享箱均需要大量的资金投入。

区块链是比特币的底层技术，被广泛认为对社会生产和经济具有“颠覆”影响。随着研究的不断深入，区块链实现了从信息互联到价值互联的升级，其去中心化、透明化、合约执行自动化、可追溯性的四个特点[6]，为传统商业模式带来了新的发展思路。吉尔伯特（Gilbert Fridgen）[7]认为，区块链的优势在于它打破了既定的商业模式，可以触发新的商业流程。而且，区块链影响的不仅仅是流程，还影响组织结构，导致参与者之间任务分配模式的变化。新的角色和管理构架的改变将通过模式重构的方式为新价值链催生新的商业模式。赵建良等[8]在总结区块链研究现状后认为，区块链使比特币成为最成功的数字货币，但其应用不仅是在数字货币领域，区块链将在商业领域中引发商业模式创新。简·门德林和英格·韦伯（Jan Mendling&Ingo Weber）等[9]利用区块链去中心化的原理，结合商业流程管理（BPM）相关理论，重新构建了一种无中心机构的跨组织间的商业流程。简（Jane Seppälä）[10]分析了区块链去信任化的原理，论述了区块链改变商业模式的方式，特别分析了该模式下“信任”的变化，认为节点间信任的改变必将导致商业模式的革命。区块链既是一项技术，也是商业模式创新。从商业模式创新的角度看，区块链将使传统商业模式发生重大变化。

区块链在集装箱共享方面也能发挥其独特的优势。结合区块链的特点，可构建基于区块链原理的集装箱共享模式。在区块链的作用下，共享集装箱将形成一种没有中间管理机构、用箱标准和费用结算均由智能合约控制的集装箱共享模式。基于区块链的集装箱共享模式基本上解决了共享集装箱存在的问题，而在新模式下，共享集装箱的特征发生了变化，集装箱运输参与主体的组织方式也发生了改变。

为分析新构建模式对集装箱运输系统的影响，本文建立单码头的集装箱运输系统，对传统模式和基于区块链共享集装箱模式下的集装箱运输流程进行对比分析。在新模式下，一是用箱人对集装箱的选择范围扩大。传统模式中用箱人必须提前先订舱，再使用航运企业安排的集装箱，新模式中的用箱人可在系统堆场的集装箱、进口流程结束后准备送回堆场的集装箱、在途进口空箱中选取最合适的集装箱。二是用箱人可在装箱后再订舱，贸易双方的主动权增加。基于区块链的集装箱共享模式下，订舱可以延至装箱后，便利于灵活选择船舶航次。

区块链的引入，形成了一种更高效、更可靠的集装箱共享模式，不仅能解决过去集装箱共享中存在的诸多问题，同时也能优化集装箱运输流程。

二、集装箱共享模式现状及区块链的引入

（一）集装箱共享模式演变及特点分析

集装箱本身就具有部分共享属性，航运企业可以将集装箱提供给不同的货主使用。但为了方便集装箱的管理，航运企业需要指定集装箱供货主使用，并且提供货主使用的集装箱需要预定该航运企业的舱位或与航运企业有共舱业务的船舶舱位。因此，航运企业的集装箱实际上只为自己客户服务，集装箱的共享属性只是一种表象，在各个集装箱所有人之间集装箱的流转信息不流通，大量空箱被迫进行无效转移，集装箱资源不能得到高效利用。

共享集装箱概念的提出，目的是进一步强调集装箱的共享属性，提高集装箱整体的利用率和流转效率。对于共享集装箱的理论研究，早在20世纪60年代就已开始。集装箱池化（Container Pooling）是最早的集装箱共享概念，并有学者对其优势进行了分析。理论上看，共享集装箱可减少集装箱的运输成本，大幅提升整个集装箱运输系统的效率，但由于一些技术原因和商业模式的限制，这一概念并未引起重视，直至1995年达玛斯再次强调了集装箱池对节省费用的明显效果。在实践中，受到技术条件限制，1990年以后才陆续出现集装箱共享的案例。

实践中，曾经出现过的集装箱共享模式包括集装箱存量共享和集装箱增量共享两类。

集装箱存量共享是指在航运联盟内，各航运企业将闲置的集装箱资源共享，形成共享集装箱池，供联盟成员共享使用（参见图1）。2002年鹿特丹港的“集装箱共享”（Boxsharing）是典型的集装箱存量共享模式，当时几家小型航运企业成立了一个联盟，建立集装箱共享的数据库系统，但由于技术的限制，2005年底该系统中的共享空箱仅为300个，该共享集装箱模式于2009年停止运行。

集装箱增量共享是指外部资本注入集装箱运输市场，提供大量集装箱供各参与主体使用（参见图2）。1990年初出现的灰箱（Grey Boxing）是这种模式的代表，灰箱不属于任何航运企业，没有标识，呈灰色。1990年初，由几家航运企业组成的财团试图将灰箱运行起来，预计投入10万个灰箱到航运市场中，然而该财团在1994年解散，灰箱未能继续实施。据后期实验分析，灰箱能为整个集装箱运输系统节省大量成本。

（二）集装箱共享模式的优劣分析

虽然两种集装箱共享模式都有一定的可取之处，但各自在运作中又存在一些缺陷，使之无法广泛应用。

1.集装箱存量共享模式的优势和劣势

图1 集装箱存量共享

图2 集装箱增量共享

（1）主要优势：1）能盘活联盟成员内闲置的集装箱资源。联盟成员将集装箱资源共享，形成联盟内的共享集装箱池，联盟成员可以将闲置的集装箱资源利用起来，为联盟内企业创造价值。2）联盟内集装箱流转效率提升。联盟成员通过集装箱共享，形成集装箱资源互补，可为客户及时提供可用的集装箱，从而加速共享集装箱池中集装箱的流转。3）航运企业集装箱管理工作可转移至中间机构。航运企业集装箱管理部门的部分管理工作，如集装箱发放、空箱调运，可由第三方集装箱管理机构完成，减少航运企业集装箱管理工作量。4）与联盟外成员相比形成一定竞争优势。联盟内成员间的集装箱资源互补，可用箱量增加，可以减少集装箱用箱费用，对联盟外成员形成竞争压力。

（2）主要劣势：1）共享范围有限。存量共享模式一般由几家联盟的航运企业共同运作，所共享的集装箱仅供联盟内成员的客户使用，共享集装箱也只能预定联盟成员船舶的舱位。2）需成立第三方集装箱管理公司管理共享集装箱。联盟成员共同成立第三方的集装箱管理公司，负责数据维护和集装箱日常管理，确保用箱人信息安全，形成共享集装箱的数据中心和结算中心。第三方集装箱管理公司的存在，在沟通效率上会受到影响，而且增加运作成本。3）对集装箱运输的整体效率提升不显著。存量共享模式限制了用箱范围，只对联盟内发生业务的集装箱流转带来便利，但对整个集装箱运输大系统来说作用并不大。4）退出机制不灵活。在该模式下，一方的退出会对多方的运输业务造成影响，因而往往会对退出设置各种障碍。

2.集装箱增量共享模式的优势和劣势

（1）主要优势：1）集装箱可在大范围内共享，能为用箱人提供更大的便利。在该模式中，符合用箱条件的参与者都可以用箱，用箱人选择承运人的范围也比较广，用箱人能享受的便利增加。2）大量集装箱的投入会使用箱费用减少。大量集装箱的投入意味着集装箱资源的相对过剩，从而导致集装箱使用费的降低。

（2）主要劣势：1）需要大量的资金投入。集装箱修造费用高，需要大量的资金投入，见效慢，投资回收周期长，投资人对这类投资多持较谨慎的态度。2）大量的集装箱投入与航运企业形成竞争，对市场产生冲击，航运企业等集装箱所有人会对大批量空箱投入产生抵触情绪。3）集装箱市场低迷时易造成大量资源浪费。在不缺乏集装箱资源的情况下，航运企业将先保障承运人集装箱（COC箱）的流转，而投入使用的共享箱则会被闲置，造成集装箱资源浪费。

（三）区块链的引入

区块链是比特币和其他加密货币的底层技术，能产生加盖时间戳交易记录的证明清单，是一种分布式数据库技术[11]。区块链的强大之处在于可以与网络上任何人进行交易而不需要信任对方，这使其能够使点对点网络（Peer-to-Peer Network）、共识机制、密码学、市场机制结合起来。通过工作量证明（PoW）或权益证明（PoS）机制，使网络上每一个节点都有一份完整的区块链，从而达到全网络的共识。

从技术角度理解，袁勇、王飞跃[12]认为，区块链的基础模型由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成（参见表1）。从商业应用的角度看，对区块链的理解可集中于两个方面：分布式账本和智能合约。分布式账本是一个独特的数据库，所记录的账本不会被篡改，而且永远不会丢失，不需要由中心节点进行操作便可实现价值交换。智能合约是交易双方互相联系的工具，可将相关规则编写入区块链中，约束交易双方的行为。

从本质上说，共享应将真正闲置、冗余的资源通过点对点的方式，让每个参与者按照适合的方式合理付出和获益。而区块链技术提倡的是弱控制、去中心化、自治机制、不可篡改和耦合连接，它与共享经济的本质形态是相辅相成、高度吻合的。在目前学术领域中，基于区块链的共享模式研究主要集中在数据共享，如电子照片共享、医疗数据共享以及金融共享；在商业领域里，丰田汽车公司与麻省理工学院（MIT）已开始研发基于区块链的无人驾驶共享汽车，Share＆Charge平台力争将区块链融入能源共享项目。

区块链实现了从信息互联到价值互联的转变，基于区块链的共享模式不仅仅局限于数据、信息的共享，还具有重塑商业活动的巨大潜力。对集装箱运输来说，区块链可以使集装箱实现在不同运输主体之间的共享。主要原因为：

1.区块链系统中，不存在中心化数据库，每个节点都保存了区块链的全部信息，权利和义务对等。在集装箱运输中，集装箱所有权属于不同的承运人和货主，要实现共享，必须保证各种集装箱的属性一致。在区块链中，匿名、点对点的形式让参与者平等地实现对集装箱的共享。

2.区块链去中心化的特点，能使集装箱共享形成P2P的共享模式，消除中间平台环节，节省由中间平台运作产生的额外费用，同时共享模式突破存量共享与增量共享的限制，资金投入压力小，管理方便。

3.区块链和集装箱流转都具有智能化、合约化的特征。区块链智能合约控制整个运输流程，规定合约中每一方需要履行的义务及合约执行的判定条件，使集装箱流转的权责明确、费用结算安全可靠，而且可以使集装箱的结算等自动执行。

4.区块链的可追溯性，有利于共享集装箱的追踪和管理。区块链中的每一笔交易记录均绑定了交易者信息，传递路径能够被完整记录且不可被摧毁或篡改，共享集装箱的每次流转都被记录且不可篡改，可以准确判断共享集装箱所处状态和环节，能有效对共享集装箱进行管理。

三、基于区块链的集装箱共享模式构建

基于区块链原理的集装箱共享模式，是指应用区块链理念，在集装箱所有人与用箱人之间形成点对点的联结方式。对基于区块链的集装箱共享模式的研究包括三方面的内容：框架结构、智能合约、数据访问与控制。在构建该模式的框架结构后，将用箱条件、支付规则等条款写入区块链智能合约层，以便在没有第三方监督的情况下，保障用箱人和集装箱所有人的利益。由于集装箱运输中涉及商业机密，不同参与者的权限设置有别，因此应对不同类型的客户端就数据的访问和控制进行限定。

（一）基于区块链的集装箱共享模式结构

区块链的本质是一种能使陌生参与方产生信任的互信机制，其核心功能是不依靠中心或者第三方机构，保障数据的真实可靠，降低业务开展所需的信任成本[13]。区块链的技术特征能解决过去在共享集装箱研究中存在的一些关键问题，使之成为发展共享集装箱的解决方案之一。

在共享集装箱网络中，协同组织是提高运行效率的重要保障，以区块链为底层逻辑的共享集装箱将形成没有中间机构，集装箱所有人以点对点（P2P）的形式将共享集装箱的使用权交予用箱人，用箱标准和费用结算均由智能合约控制的集装箱共享协同组织模式（参见图3）。

在该模式中，参与者分为三类。第一类是集装箱所有人，即提供集装箱使用权但不使用集装箱的参与者，如将集装箱加入共享

池的租箱公司、航运企业；第二类是用箱人，指需要在集装箱共享池中借用集装箱的参与者，如货代企业、货主企业；第三类既是集装箱所有人又是用箱人，如将货主自有箱（SOC箱）加入共享池的货主企业，提供第三方物流服务（物流部门）的航运企业。

在基于区块链原理的集装箱共享模式中，区块链构建了集装箱所有人和用箱人相互信任的基础，共享集装箱的运作规则随之发生变化（参见图4），其具体流程为：

1.集装箱所有者提交用箱协议（制定智能合约），限定所共享的集装箱的使用范围以及约束用箱人的用箱行为，用箱协议包含通用条款和特殊条款，例如，可制定到冷门港口的用箱附加费等。

2.用箱人根据用箱需求，通过区块链系统查询最优可用集装箱（包括在途空箱、已完成任务准备返回堆场的空箱、即将完成任务的在途重箱、堆场空箱）。

3.用箱人的用箱要求（所装货类、目的地等）和预期费用满足集装箱所有人的用箱要求时，便可通过区块链系统锁定目标集装箱，账户中的用箱费用将被冻结。

4.当用箱条件符合用箱要求时，目标箱的使用权转移给用箱人。

图3 基于区块链的共享集装箱点对点共享模式

图4 基于区块链原理的集装箱共享模式流程

5.用箱人联系拖车（包括在途运送空箱的车辆），提用空箱。

6.集装箱装货后，查询并选取最佳可用船舶，联系船公司订舱。

7.用箱人装货后，安排并完成集装箱运输。完成运输后，去除用箱人的集装箱使用权，集装箱状态变为可用，等待下一次使用。

在合理的商业模式下，促进集装箱流转节点的分布式组织协同需要两个条件：一是利益的合理分配，以提高所有参与方的积极性；二是保证信息交换的真实可靠性，实现协同的高效性[14]。区块链一方面能够通过公开透明的记录和智能合约保证各方利益的合理分配，另一方面能够保障信息的安全性和准确性。例如不同的集装箱所有人和用箱人开展去中心化的协同优化运行，区块链可以完整记录集装箱在不同节点主体间的运行状况，在系统中可查询集装箱的实时状态。参与者可以根据需求做出相应的最优决策，在利益驱动下达到自组织运行的目的，实现集装箱的高效利用。

（二）区块链智能合约

智能合约的概念在1994年由尼克·萨博（Nick Szabo）[15]提出，希望通过将智能合约内置到物理实体以创造各种灵活可控的智能资产。由于计算手段的落后和应用场景的缺失，初时智能合约并未受到研究者的广泛关注。区块链技术的出现使智能合约成为可能。作为一种嵌入式程序化合约，智能合约可以内置在任何区块链数据、交易、有形或无形资产中，形成可编程控制的软件定义的系统、市场和资产。

区块链智能合约是基于区块链的集装箱共享模式顺利运行的关键要素，为集装箱运输中的流转、结算等提出新的解决方案，同时在合同管理、集装箱使用标准、集装箱箱损赔偿等方面发挥着重要作用。

在基于区块链的共享集装箱模式中，集装箱用箱条件、规则、相关运输合约写入区块链合约层。经各方参与者签署后（可形成通用版本），区块链智能合约以程序代码的形式附着在区块链数据上，经P2P网络传播和节点验证后记入区块链的特定区块中。智能合约将预定义

图5 基于区块链的共享集装箱中智能合约运作机理

区块链数据带有时间戳，由共识节点共同验证和记录，不可篡改和伪造，但与基于区块链的虚拟货币不同的是，在集装箱的共享和运输中，不同节点的任务和角色不同，所需获取的数据不同，权限也需有所区别。集装箱运输过程涉及诸多商业集装箱流转规则、触发合约执行的情景（如集装箱陆运段结束等）、特定情景下的触发规则（发生箱损）等。区块链可实时监控智能合约的状态，当集装箱状态发生改变时，通过核查外部数据，激活并执行合约（参见图5）。

在传统集装箱运输中，通过中间机构发出的各种单据约束不同主体的行为，通过抵押支票、抵押提单等方式防范集装箱租用的风险。利用智能合约，上述业务可在无中间机构确认的情况下完成，将相关规则封装到区块链中，触发条件时自动执行。例如用箱人用箱结束后，上传集装箱状态数据，通过堆场外部核查后，确认集装箱状态，用箱流程结束，区块链智能合约将结束前一用箱人的集装箱使用权，同时将冻结的用箱费转移至集装箱所有人的账户中。

（三）数据访问与控制

区块链服务可以按照公有和私有、许可和非许可来划分。公有和私有指的是谁能读取区块链，是所有人都可以读取还是只有指定的人可以读取；许可和非许可指的是谁能写区块链，是所有人都能写还是只有指定的人可以写。例如在医疗领域，个人健康数据是非公开许可的，数据只能由指定的人读取，但很多人可以记录；比特币和以太币是公开非许可的，很多人可以读取数据但是不能写入。机密，针对不同的节点设置不同的权限，既保障业务的顺利开展，又保障数据安全。在共享集装箱的运作中，涉及的环节较多，其中包含复杂的利益关系，不同类型数据可按是否公开、是否许可分为四类，即公开许可数据、非公开许可数据、非公开非许可数据、公开非许可数据（参见图6），例如为保护商业机密，收发货人的基本信息是非公开非许可的，但用箱人用箱资质和信用积分是公开非许可的；所有参与者均可查询集装箱位置信息，位置信息从运载工具的定位获取，参与者不能修改，应设置为公开非许可（参见图6）。

在基于区块链的集装箱共享模式中，可采用联盟链的形式（目前区块链技术包括公共链、联盟链、私有链三类）。联盟链是部分去中心化（或称多中心化）的区块链，适用于由多个实体构成的组织或联盟，其共识过程受到预定义的一组节点控制。不同节点具备不同的角色功能，结合数据是否公开、是否许可，应将客户端设置为以下几类：

1.记录、确认型客户端：集装箱所有者可以提供接口对外服务，主要设置在集装箱堆存、转运节点（堆场、码头），存储集装箱在该节点的记录或确认其他类型客户端上传数据。

2.查询型客户端：主要设置在货主或货代端，这类客户端不保存集装箱流转记录，只需向其他节点或者联盟服务器群查询，如货主或货代（可以提供查询接口，个人用户也可以完成授权操作）。

3.上传数据型客户端：数据以网页模式或移动客户端上传，由记录、确认型客户端确认。例如一段陆路运输结束时，卡司机通过移动端将集装箱数据记录上传，堆场或码头在核查所上传数据与集装箱状态是否一致后，确认数据记录。

图6 基于区块链的集装箱共享模式运行所涉及的数据分类

4.管理型客户端：集装箱所有者可查询拥有所有权的共享集装箱的所有信息，以便进行集装箱管理，但不能查询其他集装箱所有者的共享箱信息。在出现箱损或集装箱所有者停止共享时，可修改集装箱状态信息（参见图7）。

区块链账本以分布式的形式存在于每个节点服务器，每个客户端通过PC或移动端操作，进行数据上传、确认、管理等业务。

（四）基于区块链的集装箱共享模式特征分析

基于区块链原理构建的集装箱共享模式中，共享集装箱的特征会因区块链的影响而发生变化，同时在集装箱运输中，各参与者的特征也将发生改变。

共享集装箱的特征转变如下：

图7 不同类型客户端的运作和衔接

1.共享集装箱来源丰富。该模式下，共享集装箱池中的集装箱来源可分为三类，一是航运企业将过剩的集装箱加入共享集装箱池中共享，向用箱人收取一定费用，同时，在公司自有箱不足时，也可使用共享池中的共享箱；二是货主企业可将一些闲置的自有箱（SOC箱）纳入区块链共享集装箱池中，赚取利润；三是租箱公司可以将过剩集装箱放入共享集装箱池中，供用箱人使用；四是社会资本的投入，认为共享集装箱能带来利润的社会资本，可新造集装箱放入共享集装箱池中，供用箱人使用，赚取利润。

2.基于区块链的共享集装箱具有独立属性，并可在不同承运人之间共享。区块链共享集装箱与货主自有箱（SOC箱）、船东箱（COC箱）性质类似，具有独特的属性，可标记为区块链共享箱，以便在不同航运企业之间共享。货主或货代使用共享集装箱时，可将共享箱的性质视作SOC箱完成操作。

3.集装箱流转记录准确可靠。基于区块链的共享集装箱系统中，每个节点记录集装箱流转的状态，且这些数据安全可靠，不可篡改，为共享集装箱提供了追踪记录的功能，使远洋运输的共享集装箱实现高水平的管理。

在基于区块链原理构建的集装箱共享模式下，集装箱运输中各个参与者的特征也将随之发生变化：

第一，在用箱人和集装箱所有人之间集装箱使用权的转移不需要中间管理机构，形成点对点的共享模式。将存量共享或增量共享模式转化为“存量+增量”的共享模式。

第二，实现集装箱与承运人分离，用箱人用箱方式更为灵活。基于区块链的共享集装箱具有独立的属性，不受承运人的约束，可选择最有利的运输方式完成运输。例如发货人可根据准确的装货、出货时间选择运输船舶，而非提箱前就确定具体船舶航次，基于区块链的共享集装箱属性决定了不需要提前订舱，船公司超售舱位的原因是有部分已订舱但不能按时出货的集装箱。而在装货完毕后订舱，可确保订舱的有效性，船公司可以优先保障区块链共享箱的舱位。发货人在装货后选择最佳船期的船舶进行订舱，可减少订舱后不能出货等不确定因素。

第三，集装箱所有人对集装箱管理方式的智能化。一方面，由智能合约控制集装箱的使用权和费用的转移，可以减少集装箱使用中的纠纷，有效控制违规用箱行为。区块链可以记录集装箱每次流转的信息（如时间、地点、承运人、所装货物、是否有箱损、是否可用等），出现箱损时，根据箱损发生时间地点、箱损状况以及智能合约中的条款，自动判定赔偿。另外，集装箱所有人可以为不同场景下的集装箱设置不同的用箱条件，约束和控制集装箱的使用。如集装箱流转至货量较少或集装箱过剩的区域时，可调低集装箱使用费，以提高集装箱的流动性；在出货量较大或集装箱短缺的港口，可适当提高使用费。

第四，参与者的信用积分成为重要标准。由于区块链中的交易过程为匿名交易，当共享交易达成时，交易双方不知道对方信息，为了避免扰乱市场的行为，应设置一定的准入条件，并用信用积分的形式进行互认。例如根据用箱情况、还箱是否准时、所装货物是否符合要求、是否归还至指定还箱点等因素，集装箱使用者每次使用共享集装箱都会得到信用积分，集装箱所有者可以通过智能合约将箱子限定借给信用积分达到某一水平的用箱人，一方面规范用箱人的用箱行为，另一方面从共享系统中淘汰信用积分不佳的用箱人，优化集装箱的共享系统。

四、基于区块链的集装箱共享模式应用于集装箱运输系统的效果评价

为分析区块链共享集装箱对集装箱运输的影响，本文构建了单码头集装箱运输系统，通过传统集装箱运输流程与区块链共享集装箱模式下集装箱运输流程的对比，分析在区块链共享集装箱的作用下，集装箱的流转以及各要素之间的转变。

（一）传统集装箱运输流程分析

按集装箱是否装货，可将集装箱类型分为空箱、重箱两类，对于执行运输任务的集装箱，可按流向分为进口箱和出口箱，再加上场内堆存的空箱，所有的集装箱可分为五类：进口重箱、进口空箱、出口重箱、出口空箱、堆场空箱。在实际业务操作中集装箱的流转如图8所示。

1.出口重箱流程为：（1）出口商确定出货后向航运企业订舱；（2）航运企业箱管部门预留空箱；（3）出口商或货代联系拖车公司，安排车辆提空箱；（4）拖车到堆场提空箱至装货地点；（5）装箱；（6）办理出口手续；（7）将重箱运至码头；（8）装船；（9）船舶运输。

图8 传统模式下集装箱运输流程

2.进口重箱流程为：（1）航运企业向进口商发送到货通知；（2）集装箱卸船；（3）进口商或货代联系拖车公司安排提货；（4）拖车驶往码头提货；（5）将集装箱运至进口商指定地点卸货；（6）掏箱；（7）将空箱还至堆场。

3.出口空箱流程为：（1）航运企业的箱管部门向堆场或拖车公司提出空箱出口需求；（2）拖车驶往堆场提取空箱；（3）将空箱运至港口；（4）装船出口。

4.进口空箱流程为：（1）空箱卸船后，航运企业通知拖车公司提取进口空箱需求；（2）拖车公司安排车辆到港区提取空箱；（3）将空箱运送至指定堆场。

（二）基于区块链集装箱共享模式下集装箱运输流程分析

区块链共享集装箱的引入，会导致各个主体在集装箱运输中的角色改变，从而使集装箱运输的流程发生变化。为清晰表达基于区块链的共享集装箱模式下的集装箱运输系统，做以下假设：一是卡车完成一次运输任务后，在原地等待新的任务（例如，集卡将出口重箱运至码头后，就在码头附近等待新的运输任务），因此，可将堆场和码头视为集卡的出发点；二是用箱人锁定集装箱后，能及时联系到拖车（分为正在运空箱或等待运输任务两类）。

基于以上对各主体角色关系变化分析以及相关假设，基于区块链的集装箱共享模式下集装箱运输流程如图9所示。

基于区块链的集装箱共享模式下集装箱出口流程为：

1.出口商或货代通过系统查询筛选并锁定最优可用箱，其中最优可用箱从以下四类集装箱中选取：在堆场的集装箱（P1）；进口重箱掏箱后，准备送回堆场的集装箱（P2）；在途进口空箱（P3）。选定后将空箱运至指定地点装货；

2.选择最符合运输要求的船舶（船期、费用、预计到目的港日期等条件）进行订舱；

3.航运企业向码头发送装船计划；

4.将重箱运至码头装船。

集装箱进口流程存在的差异主要体现为：在进口空箱流程中，集装箱去向发生了变化。运输中被锁定的空箱，将被运至指定装货地点（P3）；运输中未被锁定的空箱，将被运至指定堆场（P3'）。进口重箱被运至指定卸货地点掏箱后，空箱的去向分为两类：被锁定的空箱，被运至指定装货地点（P2）；未被锁定的空箱，被运至指定堆场（P2'）。

图9 基于区块链集装箱共享模式下的集装箱运输流程

（三）基于区块链的共享集装箱对集装箱运输的影响分析

采用对比分析的方法对基于区块链的共享集装箱模型进行评估，将传统集装箱运输模式与现有集装箱共享模式、区块链共享集装箱模式进行对比，可分析各模式的优缺点（参见表2）。

从对比中可看出，引入区块链的共享集装箱与其他集装箱的运作模式相比，在集装箱的管理、费用结算等方面都存在优势，但首先需要以现有大型集装箱共享平台为基础，增加技术投入，同时使全球集装箱运输业的重要参与者承认并接纳区块链共享箱，以保证业务运作顺畅。

五、总结

本文首先分析了集装箱存量共享和集装箱增量共享两种模式的优缺点，在此基础上引入区块链原理，构建基于区块链的集装箱共享模式，新构建的模式中，集装箱、参与者的角色均发生变化，弥补了原集装箱共享模式的不足。

区块链的引入可以使集装箱形成点对点的共享，实现集装箱与承运人分离，集装箱在不同运输主体之间实现共享，使用箱人在集装箱的选择和承运人的选择上有了更大的自由度，能够做出使运输成本最低的决定；航运企业对用箱人的制约减少，对集装箱的控制削弱，会以高质量服务吸引更多使用共享集装箱的客户。通过对单码头的集装箱运输系统研究发现，基于区块链的集装箱共享模式能从运输效率、信息流转、管理方式等方面优化集装箱运输系统。

共享集装箱的区块链系统是整个集装箱运输区块链系统的一部分。在集装箱运输系统中，只有共享集装箱区块链是不够的，还需要运输区块链、支付区块链、分布式数据存储与服务区块链、资产管理区块链等，并在各个区块链之间实现交互，共同组成集装箱运输的区块链系统。未来需要研究如何根据复杂的集装箱进出口业务，建立全面的、实现交互的集装箱运输区块链系统。

表2 不同模式下集装箱运输流程中的要素对比

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