政府补贴和碳交易价格的中欧班列路径优化研究

文法帅　程兆麟

摘   要：政府补贴和运输时间限制是影响中欧班列运营路径选择的重要因素。从中欧班列运营商进行路径选择的视角出发，在考虑中欧不同的碳交易价格和中欧班列政府补贴的基础上，建立了以综合运输处理成本和碳成本最小的路径优化模型。以苏州市为例进行实证分析，最终选择的最优路径为苏州（铁路）—乌鲁木齐（铁路）—阿拉山口（铁路）—莫斯科。最后，通过敏感性分析得出国内的碳交易价格会对路径的选择产生影响，而欧洲碳交易价格、政府补贴和初始碳配额不会影响路径的选择。

关键词：政府补贴；碳交易价格；中欧班列

中图分类号：F532.4；F224.32    文献标志码：A         文章编号：1673-291X（2023）04-0083-04

中欧班列是指按照固定车次、线路、班期和全程运行时刻开行，往来于中国与欧洲以及“一带一路”沿线各国的集装箱等国际铁路联运班列。近年来，在“一带一路”倡议的推动下，中欧班列充分发挥在时政、价格、运能及安全性等方面的优势，逐渐被中欧的托运人所接受，成为中欧间除海运、空运外的第三种物流方式。2011年3月19日，首趟中欧班列（重庆—杜伊斯堡，渝新欧国际铁路）成功开行。中欧班列通道不仅连通中欧及沿线国家，也连通东亚、东南亚及其他地区，不仅是铁路通道，也是多式联运走廊。中欧班列的快速发展也带来了许多问题。中欧之间的货运是一个多式联运的运输模式，在运输过程中会产生大量的碳排放。虽然相比于公路运输和空运，铁路运输更加的节能环保，但是由于中欧班列存在着过度竞争、线路重复以及地区间中欧班列发展不平衡等问题[1，2]，导致目前中欧班列运输过程中仍存在碳排放过大的问题。

对于中欧班列运营的研究，赵来军等利用复杂网络中节点中心理论及混合整数规划解决中欧班列的集拼中心选址问题[3]。徐祥等运用MAS技术构建了双层决策模型来进行中欧班列集拼中心的选址。最终选择了乌鲁木齐、兰州及沈阳三市作为集结中心[4]。程北麟等针对“一带一路”物流中的碳减排问题，建立了水公铁多式联运运输网络，以碳排放最小和运营成本最小为双目标，使用增广ε方法进行求解，得到中欧班列的最优集拼中心选址[5]。陈泽军等选择运输费用、时间及运输稳定性三个指标，利用基于熵权的TOPSIS模型，对成都中欧班列经马拉舍维奇、加里宁格勒、扎霍尼、伊左夫至维也纳的路径进行了分析，结果表明，成都—阿拉山口—马拉舍维奇—维也纳为最优路径[6]。耿娜娜等考虑多式联运过程中货物运输和转运环节出现的不确定性，以及客户个性的时间需求，构建了混合整数规划模型，并利用中欧班列运输网络进行了实证分析[7]。刘畅等以时间成本模型为基础，构建以物流成本最低为目标的路径优化选择模型，结果表明，中欧班列和空运在运输高价值信息产品具有优势[8]。现有研究多是关注中欧班列集拼中心的选择或是路径选择，很少关注政府补贴和二氧化碳排放对中欧班列运营商选择运输路径的影响。本文从中欧班列运营商的角度出发，构建考虑中欧碳交易价格和政府补贴的混合整数规划模型。同时以苏州市中欧班列为例，研究模型在实际中的应用。

一、问题描述

中欧班列开通城市的货物通过公路、铁路和水路运输抵达轴点城市，在轴点城市进行集拼和中转等流程后搭载国际班列通过三大通道抵达国外目的地。对于中欧班列运营商来说，当产生一单的货物时，货物的起点和终点也就固定了，而运营商只需要选择合适的运输方式、轴点城市进行货物的集拼中转，然后通过合适的口岸出境将货物送至目的地，以达到利益最大化。因此，在中欧班列运营商进行路径选择时的网络中，货物的起点和终点就已经确定，如图1所示。同时，本文在选择合适的运输路径时会考虑到碳交易价格和政府补贴的影响。

二、模型建立

（一）符号说明

在呈现数学模型之前，首先将模型中涉及到的参数、变量等整理如下。

1.集合

2.参数

3.决策变量

（二）考虑政府补贴和碳交易价格的路径优化模型

三、实例分析

（一）参数设定

本文中的铁路、公路及水路运输距离及碳排放量从Eco TransIT World网站获取相应的数据。通过查阅相关的论文我们得到了以下参数数值[3，5，9]，如表1所示。其中，为了促进中欧班列能够尽快实现常态化运营，并带动辐射区域、沿线区域的经济快速、稳定发展，各地政府普遍采用提供财政补贴手段以推动中欧班列快速扩张市场。就实际情况来说，地方政府的补贴金额相对较高，一般来说可以达到实际运费的10%—40%[10]。故本文选取补贴系数为0.4。

（二）算例分析

2022年6月1日，一列首次通过“铁路快通”模式报关的班列缓缓从江苏省（苏州市）国际铁路物流中心驶出。该班列装载的41个标箱里是来自长三角地区的小家电、轻纺服装等货物，将从满洲里口岸出境到达目的地俄罗斯圣彼得堡。这也是苏州中欧班列首次通过“铁路快通”模式出境。“运用‘铁路快通’模式通关，能节约通关时间24小时，缩短整体运行时间1—2天，单箱还可以节省费用200元以上[11]。

本节将以苏州市到莫斯科市的陆路货运需求为例进行算例分析。假设现有20 TEU的集装箱货物，计划从苏州市运往莫斯科市，途经的可选择的轴点城市有重庆、乌鲁木齐、兰州、天津、长春、沈阳及徐州，出境口岸有阿拉山口、二连浩特和满洲里。现中欧班列运营方需要选择合适的运输方式及线路进行货物的集拼，在满足运输时间限制的前提下（12天），以最低的成本将货物运至目的地莫斯科。结果显示，最优路线为“苏州（铁路）—乌鲁木齐（铁路）—阿拉山口（铁路）—莫斯科”，即苏州中欧班列运营商选择通过铁路将这批货物运送至乌鲁木齐市进行集拼中转，之后经阿拉山口运送至莫斯科市。全程耗时250.2小时，总成本为676 017.2元，全程產生的二氧化碳排放总量为128.8吨。

从图2可以看到，当交易价格为0元/吨时，该趟运输产生的二氧化碳排放量与碳交易价格为50元/吨时相同，均为128.8吨，运输路线的选择也依然为“苏州（铁路）—乌鲁木齐（铁路）—阿拉山口（铁路）—莫斯科”。此后，依次增加碳交易价格，运输路线及二氧化碳排放量依然保持不变，直到碳交易价格达到1 400元/吨时。此时，运输路线的选择发生改变，新的路线为“苏州（水路）—天津（铁路）—二连浩特（铁路）—莫斯科”，即最优的路线选择是让中欧班列运营商通过水路将货物运到天津进行集拼中转，并通过二连浩特口岸出境，运达莫斯科，耗时267.8小时。此时，新路线的碳排放量只有94.3吨，相较原来下降了26.8%。而通过敏感性分析发现欧洲碳交易价格、政府补贴及碳配额对路径的选择没有影响。

结语

本文从中欧班列运营商进行路径选择的视角出发，在考虑中国和欧洲不同的碳交易价格和中欧班列政府补贴的基础上，建立了以综合运输处理成本和碳成本最小的路径优化模型。以苏州市到莫斯科市的一单集装箱货物为例进行实证分析，最终选择的最优路径为苏州（铁路）—乌鲁木齐（铁路）—阿拉山口（铁路）—莫斯科。最后，通过敏感性分析得出国内的碳交易价格会对路径的选择产生影响，而欧洲碳交易价格、政府补贴和初始碳配额不会影响路径的选择。

参考文献：

[1]   JIANG Y， SHEU J-B， PENG Z， YU B. Hinterland patterns of China Railway （CR） Express in China under the Belt and Road Initiative： a preliminary analysis[J].Transportation Research Part E： Logistics and Transportation Review，2018，119：189-201.

[2]   ZHANG Y-J， JIN Y-L， SHEN B. Measuring the energy saving and CO2 emissions reduction potential under China’s belt and road initiative[J].Computational Economics，2020，55（4）：1095-116.

[3]   ZHAO L， ZHAO Y， HU Q， LI H， STOETER J. Evaluation of consolidation center cargo capacity and loctions for China railway express [J].Transportation Research Part E：Logistics and Transportation Review，2018，（117）：58-81.

[4]   徐祥，朱道立.基于顾客选择行为的中欧班列集拼中心选址[J].工业工程与管理：2021，（6）：1-13.

[5]   CHENG Z，ZHAO L， WANG G， LI H， HU Q. Selection of consolidation center locations for China Railway Express to reduce greenhouse gas emission [J].J Clean Prod，2021，（305）：126872.

[6]   陈泽军，谢静.成都中欧班列路径优化研究[J].成都行政学院学报，2021，（3）：78-82.

[7]   耿娜娜，何燕，高海瑛，赵淑月.不确定条件下的物流运输路径优化研究——以中欧班列多式联运为例[J].物流工程与管理，2021， 43（10）：112-115.

[8]   刘畅，关秀婷，张金伟，计明军.考虑时间价值成本的中欧笔记本电脑多式联运路径优化研究[J].铁道科学与工程学报，2019，16（9）：2352-2359.

[9]   白雪.考虑碳交易与新能源车辆的多车型冷链物流配送优化研究[D].北京：北京交通大学，2021.

[10]   李玉民，王博，潘晓景.“一带一路”倡议下中欧班列补贴退坡策略设计[J].西安财经大学学报，2022，35（3）：109-120.

[11]   张伟，刘菁.苏州中欧班列首次通过“铁路快通”模式出境[N].江苏经济报，2022-06-07.

Research on Optimization of China Railway Express Route with Consideration of

Government Subsidies and Carbon Trading Prices

Wen Fashuai Cheng Zhaolin

（1. Business School， University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093， China;

2. School of Economics and Management， Huzhou University， Huzhou 313000， China）

Abstract： Government subsidies and transportation time limitations are important for the route selection of China Railway Express operators. As a result， this research establishes a route optimization model with the minimum integrated transportation cost and carbon cost that considers the different carbon trading prices of China and Europe and government subsidies. With Suzhou as an example for empirical analysis， the final optimal path chosen is Suzhou （railway）-Urumqi （railway）-Alashankou （railway）-Moscow. Finally， the sensitivity analysis shows that China’s carbon trading price affect the choice of path， but the European carbon trading price， government subsidies， and initial carbon quota don’t affect the choice of path.

Key words： government subsidies; carbon trading prices; China Railway Express

[責任编辑   柯   黎]