基于AHP-EWM 的集装箱海铁联运协同评价研究

金哲宇，杨博文

(兰州交通大学 交通运输学院，甘肃 兰州 730070)

0 引言

集装箱海铁联运是绿色、高效、节约的运输方式，对发展国际贸易和现代物流有着重要意义。2018 年国务院办公厅印发《关于推进运输结构调整三年行动计划(2018—2020 年)的通知》，以推进大宗货物运输“公转铁、公转水”为主攻方向，强调加快发展集装箱海铁联运。目前我国集装箱海铁联运的发展过程中，部分港口存在设施建设速度慢、运输成本高、竞争力不强等问题，制约港口协同能力的进一步发展。为提高集装箱海铁联运的运输质量和效率，亟需构建集装箱海铁联运协同评价指标体系，并选取合适的评价模型，对港口的集装箱海铁联运进行协同评价。

目前国内针对集装箱海铁联运的主要研究可分为发展现状分析研究、发展因素评价研究和作业优化研究。分析发展现状有：金伟等[1]从天津港的布局、海铁联运和存在问题等方面分析天津港海铁联运现状并提出发展策略；于洋湧等[2]阐述天津港运输发展现状及海铁联运集装箱运量现状，采用SWOT 分析法分析天津港海铁联运的优势、劣势、机遇与挑战，提出提升天津港海铁联运能力对策；常培清[3]在分析蒙巴萨港及蒙内铁路现状的基础上，采用SWOT分析法，对蒙内铁路海铁联运的优势、劣势、机遇和挑战进行探讨，提出蒙内铁路发展海铁联运对策；齐颖秀等[4]针对海铁联运服务过程中的问题，提出促进我国海铁联运全程物流服务发展的对策。评价协同能力影响因素有：朴惠淑等[5]构建基于标准的协同能力评价指标体系层次结构，并综合层次分析法、模糊理论和DEA 方法，研究集装箱多式联运系统协同能力综合评价的步骤和模型；董明贵[6]将协同思想引入到铁路集装箱多式联运中，从标准的角度出发，分析铁路集装箱多式联运影响协同的因素，在此基础上进行铁路集装箱运输企业参与多式联运的协同度评价，并提出策略。研究作业优化有：杨綦[7]构建“船舶—堆场”与“堆场—列车”两阶段港口作业优化模型，根据模型的特点设计双层遗传算法对模型进行求解；闫柏丞[8]对铁路入港模式下的海铁联运港口列车装卸作业组织问题进行研究。

综上所述，目前集装箱海铁联运相关研究中，关于集装箱海铁联运协同性的评价相对较少，且研究方法较为主观。因此，亟需从集装箱海铁联运的系统结构出发，结合相关标准，分析影响集装箱海铁联运协同能力的主要因素，综合运用层次分析法(AHP)和熵值法(EWM)以减少评价主观性影响，从而对集装箱海铁联运协同能力进行评价。

1 集装箱海铁联运协同评价指标体系构建

集装箱海铁联运是以集装箱为载体，结合水路和铁路2 种运输方式，并与其他运输有效衔接，充分发挥水路和铁路优势的综合运输。这种运输方式提供了全程一体化的集装箱运输服务，极大地提高物流资源利用率和物流服务质量，符合绿色物流的内涵。集装箱海铁联运协同评价应以系统结构和相关标准作为参考，构建合理的指标体系，以保证评价的科学性。

1.1 集装箱海铁联运系统

1.1.1 系统结构

集装箱海铁联运系统结构包括基础设施、装备技术、作业组织和运输服务4 个部分。其中基础设施包括泊位、港口码头、铁路线路和集装箱运输场地；装备技术是水平运输设备、装卸设备和集装箱班列设备等相关技术装备的集合；作业组织是指对现有作业资源的合理调度；运输服务是港口、铁路等相关部门及人员为货主提供的服务，包括港口信息化、通关环境优化等[9]。集装箱海铁联运系统结构如图1 所示，各部分间需协同运作，从而保证整个集装箱海铁联运系统的顺利进行。

图1 集装箱海铁联运系统结构Fig.1 System structure of container sea-rail intermodal transportation

1.1.2 相关标准

集装箱海铁联运协同标准主要涉及设施、运输、作业、信息、管理5 个主要方面。集装箱海铁联运相关标准汇总如表1 所示。设施标准是设施和装备的技术参数，运输标准和作业标准是运输组织的前提条件，信息标准是信息管理的必要规范，管理标准是管理水平的最低要求。统一的技术标准与充分协同的集装箱海铁联运息息相关。另外，政府对集装箱海铁联运的行业支持所产生的影响同样不容忽视。

表1 集装箱海铁联运相关标准汇总Tab.1 Summary of relevant container sea-rail intermodal transportation standards

1.2 构建协同能力评价指标体系

通过研究集装箱海铁联运的系统结构和相关标准，以及了解分析相关政策的影响，得到集装箱海铁联运协同能力的主要影响因素有：信息互联互通、技术标准统一、基础设施衔接、运输组织创新和政策支持引导，构建集装箱海铁联运协同能力评价指标体系如图2 所示。

图2 集装箱海铁联运协同能力评价指标体系Fig.2 Synergy evaluation system of container sea-rail intermodal transportation

（1）信息互联互通。信息是管理的基础，信息传递是信息管理中的重要环节，应保证其准确、及时与共享性。信息准确性是信息最基本的性质，不准确的信息甚至会具有负面价值。信息具有时效性，若信息不能及时传递，则价值大大降低。信息共享性是在一定的时空范围内信息可被多个主体接收，进而得以充分利用。各节点通过建立功能健全、性能稳定、操作流畅的信息共享平台和统一的信息标准，加强信息传递有效性，提升联运协同能力。功能完整性是指信息共享平台应面向所有服务对象，做到功能与环节一一对应；性能稳定性是指做好服务器优化，保证平台运行稳定；操作流畅性是指操作流程不繁杂，容易上手。

（2）技术标准统一。集装箱海铁联运的技术标准可概括为管理标准和装备标准2 部分。质量管理与风险管理对联运协同性影响较大。质量管理是指确定质量方针、目标和职责，并通过质量体系中的质量策划、控制、保证和改进来使其实现的全部活动。标准化的质量管理，即制度化的质量管理，能令联运企业间的合作活动更活跃。风险管理是将风险可能造成的不良影响降至最低的管理过程，标准化风险管理是严格遵循规章的风险管理。加强风险管理能提高风险识别和处置能力，保障高效运输。运输装备是集装箱海铁联运的物质基础，主要有集装箱、托盘、包装、单据、集装箱运输车辆等。装备标准化，即统一运输装备的技术参数，可以充分简化作业流程，极大提高作业效率、作业质量和保证作业安全。

（3）基础设施衔接。港口的基础设施有航道、码头、泊位、仓库、货场、疏港铁路等。基础设施作为联运作业的物质环境，其能力和相互协同性对作业的质量和效率有很大影响，而作业的质量和效率是联运协同性的直接表现。基础设施的能力可概括成港口、货场、专用线的能力。基础设施的布局是基础设施建设在一定地域空间范围内的分布、组合和调整。集疏网络是将货物集中至物流中心或疏散至周边的运输网络，其通畅程度影响着集疏货物的效率。

（4）运输组织创新。运输组织创新能提高企业的组织能力，充分协调组织资源，从而更高效地完成目标。运输组织技术当前最主要的创新有“枢纽对枢纽”中欧班列、集装箱快速换装等。中欧班列实现从“点对点”开行到“枢纽对枢纽”开行的转变，突出表现在枢纽的辐射能力和互通程度上。枢纽辐射能力主要表现在枢纽的道路完善程度，交通网络便利程度和点面结合程度。枢纽互通程度表现在枢纽间的衔接性。集装箱换装作业是指集装箱在2 种运输工具之间转装的作业。集装箱快速换装是以实现集装箱装卸和水平运输智能化操作的自动化码头作为物质基础的先进的换装组织技术，其实现需满足码头硬件和换装技术创新的要求。

（5）政策支持引导。政策的引导需要从限制监督和补贴激励2 个角度出发，建立健全相关法律法规以明确代理人、经营人、承运人的责任，加大资质审核力度，促进行业良性发展，便利化国际联运交接所、海关、边防检查站等地的联运交接检查，大力培养联运经营人，充分调动积极性，通过政策引导促进海铁联运协同发展。

2 AHP-EWM 评价模型 建立

由于集装箱海铁联运协同能力评价指标体系具有系统化、层次化的特点，故选取简洁实用的 AHP 分析法作为此评价方法。为解决层次分析法主观性较强的问题，故引入信息熵的概念，对权重做出修正，其中EWM 法可根据各指标值的变异程度确定权重，是能避免人为因素偏差的客观赋值法[10]。因此，通过AHP 和EWM 2 种方法相结合建立评价模型，可以一定程度上保证赋权的科学性。

2.1 确定主观权重

邀请专家对各指标间的重要程度进行两两比较，用数字1 至9 表示重要程度的划分，数字1 指同等重要，数字9 指相对最重要。根据专家打分，运用AHP 求解得到各指标的主观权重，具体步骤如下。

（1）构建判断矩阵B(bij)n×n，bij表示指标i相对于指标j的重要性，满足bii=1，bij=＞ 0，i，j=1，2，…，n，其中n是同层指标数量。

（2）对判断矩阵各行进行归一化处理。

（3）对归一化的判断矩阵按列求和。

式中：zj表示归一化后判断矩阵j列元素之和，组成向量z=[z1，z2，…，zn]。

（4）对向量z进行归一化处理。

式中：Zi为向量z的元素归一化的结果，是指标i对上级指标的相对权重。

（5）一致性检验。在对指标两两比较中可能存在矛盾，需对判断矩阵进行一致性检验。

式中：CR为一致性比例；RI为随机一致性指标值；λmax是B(bij)n×n的最大特征根。若CR小于0.1，则认为矩阵具有一致性。

（6）设指标i的上级指标为k，指标k的上级指标为l。按以上步骤计算可得指标i对指标k的相对权重Zi和指标k对指标l的相对权重Zk，那么指标i对指标l的相对权重就是Zi×Zk。类推可得指标i对总目标的相对权重，即主观权重Ui。

2.2 确定客观权重

根据作业人员所填写的调查问卷数据，量化处理得到底层指标分数。运用EWM 法求分数的信息熵以确定各指标的客观权重，具体步骤如下。

（1）对各指标做定量转化。评价等级划分如表2所示。

表2 评价等级划分Tab.2 Evaluation grade division

对象j指标i的优秀、良好、中等、及格和差的票数与其总票数Sij的比例对应成指标隶属度Tij。

然后，根据赋分向量与隶属度Tij求数量积，此为对象j指标i的分数xij。

（2）标准化处理。设有m个指标和n个对象，原始矩阵为X(xij)m×n，经标准化后的矩阵为Y(yij)m×n。其中xij为对象j指标i的原始值。标准化的矩阵元素yij的计算公式为

（3）计算信息熵。

式中：Ei为指标i的信息熵；Pij为对象j指标i的比重，若此数值为零，定义limPij→0Pij-lnPij=0。

（4）计算熵值。

式中：αi为差异系数；Hi为指标i熵值，即客观权重。

2.3 确定综合权重

通过AHP 法和EWM 法得到各指标的主观权重Ui和客观权重Hi。

式中：Qi为综合权重；a和b为权重分配系数。

主观权重Ui和客观权重Hi的差异应与a和b的差异一致，且a和b之和为1。于是可构造距离函数方程如下。

式 中：d(Ui，Hi)=，d(a，b)=|a-b|。

求解方程得a和b取值。将Ui和Hi代入公式 ⑿可得综合权重Qi。

2.4 计算评价值

在确定综合权重Qi后，根据由工作人员调查问卷所得的底层指标分xij，可以计算得到各层指标评价值。已知对象数量为n，对象j底层指标i分数xij，根据平均数公式，计算底层指标i的评价值Vi。

已知指标i的综合权重Qi，包含指标i的上级指标有m个子指标，计算指标i所隶属上级指标的评价值V。

在此基础上分析港口协同能力，确定发展方向。

3 实例分析

3.1 港口介绍

连云港港口坐落在我国东部沿海的中部，是中西部地区的便捷出海口，是国家规划的能源和原材料运输的重要口岸和煤炭装船港，也是陇海线(兰州—连云)的终点港。连云港港口具有显著的区位优势，对新亚欧大陆桥沿线地区的经济发展发挥着巨大作用，是我国以外贸运输为主的综合性国家贸易运输主枢纽港之一。目前，连云港港口积极响应“一带一路”倡议，2020 年连云港中哈物流基地累计到发中欧班列554 列，同比增加17.27%，目前已形成以连云港区为主体，赣榆港区为北翼、徐圩港区和灌河港区为南翼的“一体两翼”港口布局，连云港港口“一体两翼”布局如图3所示。连云港港口分为连云港区、赣榆港区、前三岛港区、徐圩港区和淮河港区5 个港区，已开展集装箱海铁联运业务的港区有连云港区和徐圩港区，其中连云港区中开展集装箱海铁联运业务的作业区有庙岭作业区、墟沟作业区和旗台作业区，故选取连云港区3 个作业区和徐圩港区作为实例分析对象。

图3 连云港港口“一体两翼”布局Fig.3 Lianyungang Port with "One Body with Two Wings"

3.2 评价结果

2021 年3 月邀请来自兰州交通大学、中铁集装箱运输有限责任公司和连云港港口集团有限公司的8位专家和各港区作业区中具有5 年及以上工龄的60位工作人员参与调查，其中8 位专家进行主观权重打分，60 位港区作业区工作人员进行港区评价问卷调查，以得到客观权重和各指标评价值。经过计算得到综合权重和评价值如表3 所示。

表3 综合权重和评价值 Tab.3 Comprehensive weights and evaluation values

从表3 的评价结果可直观了解，目前连云港港口集装箱海铁联运协同总评价值为80.040，等级为良好，说明其协同能力有待进一步加强。信息互联互通S1已成制约联运协同的短板，评价值为68.700，等级为及格，其中信息传递X1评价值较低，为66.071，等级为及格；技术标准统一S2仍有不足，评价值为87.931，等级为良好；基础设施衔接S3仍有提升空间，评价值为83.504，等级为良好，其中专用线通过能力Y53评价值为79.7，等级为中等；运输组织创新S4评价值为75.226，等级为中等，其中集装箱快速换装X8评价值较低，为68.225，等级为及格；政策支持引导S5评价值为90.221，等级为优秀，其中资质审核力度Y91评价值为79.95，等级为中等。由此可见，港口信息化水平低，对信息技术应用不够重视；联运的运输组织创新性不足，未能学习运用先进的运输组织技术，制约联运的发展；目前政策支持引导发挥了较大作用，在政府的引导下，包括专用线和码头在内基础设施正逐步建成，统一的技术标准也得以完善落实。

3.3 发展策略

集装箱海铁联运协同评价结果与其发展现状息息相关，其协同能力的不足之处也正是联运所需发展的地方。根据联运中所存在问题的成因，提出相应的发展策略。

（1）集装箱海铁联运的高效、便捷和环保建立在信息共享的基础上，因而港口需建设完善信息管理设施，规范信息交互标准，提高港内信息集成度，应用区块链和EDI 等技术，建设功能完善的“互联网+”信息平台，提升信息共享度，促进数据高效匹配与无缝对接，实现整体效益最大化。

（2）技术标准可协调统一作业环节，保障运输的安全与质量，是联运的技术依据。港口应制定出风险分担及奖惩机制，加强责任落实与督促作用，严格遵守质量标准，企业自查与政府监察两手抓，保障联运顺利进行。港口需推进集装箱共用，“海箱上路，铁箱下水”，保证作业连续性，并推广标准托盘，实现带盘运输，提升装卸效率。

（3）基础设施的衔接性关系到运输作业连续性，进而影响联运效率。港口应响应铁路入港号召，加强专用铁路的建设，促进站港运输一体化布局，提高货场有轨化程度，整合优化“船舶—堆场—列车”铁路港口作业模式，减少驳接倒装次数。

（4）优化运输组织是协调运输的有效手段，先进的运输组织技术对降本增效具有重要作用。港口需发展新的运输组织模式，扩大枢纽辐射范围，提升枢纽互通性，加快发展由“点对点”到“枢纽对枢纽”的中欧班列开行模式，加快建设自动化码头，积极探索先进的换装技术，优化换装作业方案。

（5）集装箱海铁联运的发展离不开政策的支持引导。政府应加大对企业资质的审查力度，责令整改不符合标准的企业，撤回并注销其资质，建立行业黑名单，惩治失信企业，提升行业整体专业水平。

4 结束语

集装箱海铁联运发展关系到“一带一路”顺利推进，其协同能力的评价可帮助各港区科学认识发展问题，使得集装箱海铁联运进一步提高效率和节约运输资源。通过运用AHP-EWM 评价模型，对集装箱海铁联运进行协同评价，可在兼顾主客观的条件下，对港口集装箱海铁联运协同能力做综合全面的评价，正确识别瓶颈，促进集装箱海铁联运的发展。未来可以从构建简明的指标体系、创新评价方法和动态分析3 个方向继续研究集装箱海铁联运协同评价，以体现分析结果的变化趋势，使得其评价更科学全面。