陳 靜

(1. 南京大學(xué) 政府管理學(xué)院， 江蘇 南京 210023； 2. 南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 江蘇 南京 211188；3. 南京交院交通節(jié)能減排技術(shù)有限公司， 江蘇 南京 211188)

作為國家綜合運(yùn)輸體系的重要組成部分，公路集裝箱運(yùn)輸是現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，其油耗量占我國石油能源消費(fèi)量的比例逐年增加.隨著能源供需矛盾的日益突出，節(jié)能降耗、提高燃油效率成為實(shí)現(xiàn)公路集裝箱運(yùn)輸可持續(xù)發(fā)展的主要途徑.目前國內(nèi)外學(xué)者主要從兩個(gè)方面開展有關(guān)公路運(yùn)輸能源效率方面的研究.在公路運(yùn)輸效率方面，Mcmullen等[1]、Lim等[2]和Apostolides等[3]分別基于Data Envelopment Analysis(DEA)-Malmquist指數(shù)和Tornqvist生產(chǎn)率指數(shù)對(duì)美國道路貨物運(yùn)輸業(yè)生產(chǎn)率進(jìn)行了測(cè)算；楊良杰等[4]、馮麗霞[5]、顧瑾等[6]、段新等[7]和周和平等[8]采用DEA與非期望產(chǎn)出的松弛測(cè)度(SBM-Undesirable)等模型，建立公路運(yùn)輸效率評(píng)價(jià)體系，并開展相關(guān)的實(shí)證研究；Brocker[9]、Small[10]、陳治亞等[11]通過模擬參數(shù)變化對(duì)運(yùn)輸變量的影響，開展公路運(yùn)輸影響因素分析.在公路運(yùn)輸行業(yè)油耗測(cè)算方面，Woensel等[12]在對(duì)比分析不同油料碳排放量的基礎(chǔ)上，測(cè)算交通運(yùn)輸過程中的油耗量及其碳排放量；Ke-bin等[13]采用由上而下模型評(píng)估1997—2002年道路油耗量，在此基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)未來20年公路運(yùn)輸行業(yè)將是中國最大的石油消費(fèi)部門；Haldenbilen等[14]基于遺傳算法分析了土耳其交通運(yùn)輸行業(yè)能源消費(fèi)水平；Skeera等[15]通過分析歷年的客貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量與能耗數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)了未來交通運(yùn)輸行業(yè)的能源消耗量；楊世龍[16]基于運(yùn)距算法測(cè)算貨運(yùn)油耗及其碳排放量.

已有研究取得了許多有價(jià)值的成果，但對(duì)于公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率評(píng)價(jià)研究鮮有報(bào)道.因此，本研究在考慮公路集裝箱運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的負(fù)外部效應(yīng)情況下，運(yùn)用SBM-Undesirable模型，構(gòu)建公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率評(píng)價(jià)模型，定量分析2003—2014年間江蘇省公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率水平，并在此基礎(chǔ)上，探討其燃油效率改善途徑，為推動(dòng)公路運(yùn)輸?shù)吞及l(fā)展提供理論依據(jù).

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 非期望產(chǎn)出的松弛測(cè)度(SBM-Undesirable)模型分析方法

相比其他集裝箱運(yùn)輸，公路集裝箱運(yùn)輸具有及時(shí)性、便利性、靈活性、可達(dá)性等優(yōu)勢(shì)，但存在運(yùn)量低、能耗高、污染重等劣勢(shì).鑒于石油資源的日益緊缺及其產(chǎn)生的環(huán)境影響(這里僅考慮碳排放影響)，將公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率定義為：在不影響公路集裝箱運(yùn)輸產(chǎn)出的條件下，實(shí)現(xiàn)石油資源投入與負(fù)外部效應(yīng)(碳排放影響)最小化的能力.

P={(x,yg,yb)|x≥Xλ,yg≤Ygλ,

yb≥Ybλ,λ≥0}

(1)

根據(jù)定義，加入非期望產(chǎn)出的SBM-Undesirable模型如下：

(2)

1.2 指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)來源

開展公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率評(píng)價(jià)既要注重運(yùn)輸效率、經(jīng)濟(jì)效益等，也應(yīng)考慮運(yùn)輸過程對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng).借鑒已有研究成果，基于指標(biāo)的可比性和可獲取性，構(gòu)建江蘇省公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)，相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于2004—2015年《江蘇交通統(tǒng)計(jì)年鑒》.

(1)投入指標(biāo).本研究評(píng)價(jià)對(duì)象是燃油效率，考慮到公路集裝箱運(yùn)輸主要以消耗柴油和汽油為主，因此，選取柴油量和汽油量作為投入指標(biāo).

(2)期望產(chǎn)出指標(biāo).公路運(yùn)輸產(chǎn)出主要包括客貨運(yùn)量、周轉(zhuǎn)量及一些服務(wù)性指標(biāo)，基于對(duì)集裝箱運(yùn)輸?shù)奶匦耘c數(shù)據(jù)可比性的考慮，本研究選取公路集裝箱運(yùn)輸量作為期望產(chǎn)出指標(biāo).

(3)非期望產(chǎn)出指標(biāo).公路集裝箱運(yùn)輸?shù)呢?fù)外部性產(chǎn)出包括交通事故、環(huán)境影響與生態(tài)破壞等.基于數(shù)據(jù)可獲取性與計(jì)算準(zhǔn)確性的考慮，本研究擬采用公路集裝箱運(yùn)輸碳排放量作為非期望產(chǎn)出指標(biāo).交通碳排放的測(cè)算包括自下而上方法和自上而下方法[4].本研究采用自上而下方法：根據(jù)區(qū)域范圍內(nèi)公路集裝箱運(yùn)輸燃料消費(fèi)數(shù)據(jù)乘以各種燃料的碳排放系數(shù)得到碳排放量，計(jì)算公式為

C=∑AiFiKi

(3)

式中：C為公路集裝箱運(yùn)輸能源消耗引起的碳排放量；Ai為第i類能源消耗量；Fi為第i類能源折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)；Ki為第i類能源碳排放系數(shù)，該值采用美國能源情報(bào)署、日本能源經(jīng)濟(jì)研究所、國家科委氣候變化項(xiàng)目和文獻(xiàn)[4]中能源碳排放系數(shù)的平均值.

表1 江蘇省公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 Fuel efficiency evaluation index system for highway container transportation in Jiangsu Province

2 江蘇省公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率評(píng)價(jià)

2.1 總體效率特征

本研究運(yùn)用DEA Solver Pro5.0軟件，采用本文建立的燃油效率評(píng)價(jià)模型，以柴油量與汽油量作為投入?yún)?shù)，公路集裝箱運(yùn)輸量作為期望產(chǎn)出參數(shù)，碳排放量作為非期望產(chǎn)出參數(shù)，測(cè)算江蘇省13個(gè)地級(jí)市2003—2014年間公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率值(表2)，對(duì)蘇南(南京、鎮(zhèn)江、蘇州、無錫、常州)、蘇中(揚(yáng)州、泰州、南通)和蘇北(徐州、連云港、宿遷、淮安、鹽城)分別開展公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率評(píng)價(jià)(圖1).圖1中三大地區(qū)燃油效率值是所在地區(qū)所有地級(jí)市公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率值的平均值.從圖1可以看出，三大地區(qū)在研究時(shí)段燃油效率值均呈現(xiàn)波動(dòng)變化.其中，蘇南地區(qū)燃油效率最大值為0.767 3，最小值為0.661 6，變化幅度約為15.98%，效率均值為0.687 3.蘇中地區(qū)燃油效率最大值為0.575 9，最小值為0.410 3，變化幅度約為40.35%，效率均值為0.520 9.蘇北地區(qū)燃油效率最大值為0.648 2，最小值為0.557 6，變化幅度約為16.25%，效率均值為0.606 3.綜合比較，燃油效率值從高到低依次為蘇南地區(qū)、蘇北地區(qū)和蘇中地區(qū).三大地區(qū)的公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率值顯著不同，主要原因在于：蘇南地區(qū)燃油效率水平最高可能是由于貨運(yùn)系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在互動(dòng)關(guān)系[18]，蘇南地區(qū)經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)，公路集裝箱運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施與綠色投資比例較高，道路條件、車輛節(jié)能減排技術(shù)水平優(yōu)于蘇中、蘇北地區(qū)，能有效提高單位油耗的公路集裝箱運(yùn)輸能力.連云港作為“一帶一路”戰(zhàn)略支點(diǎn)，基于江蘇省政府部門的支持與引導(dǎo)，實(shí)行公路集裝箱運(yùn)輸“綠色通道”政策，極大地促進(jìn)公路集裝箱運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，燃油效率水平較高；蘇北地區(qū)的其他城市(如鹽城與淮安等)在研究時(shí)段公路集裝箱運(yùn)輸剛剛起步，行業(yè)發(fā)展初具規(guī)模，能源消耗與碳排放較少.然而，在研究時(shí)段蘇中地區(qū)公路集裝箱運(yùn)輸存在運(yùn)行效率低、能耗高等問題，從而導(dǎo)致蘇北地區(qū)公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率水平高于蘇中地區(qū).

表2 江蘇省13個(gè)地級(jí)市公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率Tab.2 Fuel efficiency of highway container transportation in 13 prefecture cities in Jiangsu Province

從圖2可以看出，江蘇省2003—2014年間公路集裝箱運(yùn)輸燃油綜合效率值呈現(xiàn)波動(dòng)下降態(tài)勢(shì).從2003年的0.643 5波動(dòng)變化到2014年的0.611 6.2003年燃油效率值最高，可能是由于該年“非典”疫情的爆發(fā)，江蘇省產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度較高的企業(yè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)減弱和貨運(yùn)需求減少，以及由此帶來的集裝箱運(yùn)輸規(guī)模、運(yùn)輸密度降低，能耗與碳排放量相對(duì)較少，燃油效率較高.總體來說，研究時(shí)段燃油綜合效率值偏低，存在一定的節(jié)油空間.

圖1 蘇南、蘇中與蘇北地區(qū)公路集裝箱運(yùn)輸燃油 效率對(duì)比Fig.1 Comparison chart of fuel efficiency of highway container transportation in southern, central, and northern Jiangsu Province

2.2 分解效率特征

采用DEA Solver Pro 5.0軟件將2003—2014年間江蘇省13個(gè)地級(jí)市公路集裝箱運(yùn)輸燃油綜合效率分解成純技術(shù)效率和規(guī)模效率(圖2)，三者關(guān)系見圖3.

圖2 江蘇公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率及其分解Fig.2 Fuel efficiency and its decomposition of highway container transportation in Jiangsu Province

圖2中，純技術(shù)效率與綜合效率的變化特征大致相同，其效率值均呈現(xiàn)下降狀態(tài)，而規(guī)模效率呈現(xiàn)波動(dòng)上漲趨勢(shì)，整體上，規(guī)模效率>純技術(shù)效率>綜合效率.其中，純技術(shù)效率值從2003年的0.686 5下降到2014年的0.652 6，均值為0.659 9.規(guī)模效率值從2003年的0.689 3上漲至2014年的0.922 6，均值為0.829 8.純技術(shù)效率、規(guī)模效率與綜合效率的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.962和0.841，表明江蘇省公路集裝箱運(yùn)輸燃油綜合效率與其分解效率之間均存在顯著的相關(guān)性.相比而言，綜合效率與純技術(shù)效率之間的相關(guān)程度更大.因此，純技術(shù)效率是決定綜合效率的關(guān)鍵要素.

圖3中，各市燃油分解效率的散點(diǎn)與45度對(duì)角線不能很好地吻合，說明江蘇省公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率受到純技術(shù)效率與規(guī)模效率的耦合作用.依據(jù)散點(diǎn)與45度對(duì)角線位置的遠(yuǎn)近判斷分解效率與綜合效率相關(guān)性的強(qiáng)弱[4,19],可以發(fā)現(xiàn)，圖3b中規(guī)模效率與綜合效率構(gòu)造的散點(diǎn)多位于散點(diǎn)圖的偏上部，偏離45度對(duì)角線程度較大，而圖3a中純技術(shù)效率與綜合效率構(gòu)造的散點(diǎn)更接近于45度對(duì)角線，進(jìn)一步反映了純技術(shù)效率對(duì)綜合效率的影響及制約能力強(qiáng)于規(guī)模效率.由此可知，江蘇省公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率低下的主要原因是純技術(shù)效率偏低.

a 純技術(shù)效率與綜合效率的關(guān)系

b 規(guī)模效率與綜合效率的關(guān)系圖3 分解效率與綜合效率的關(guān)系 Fig.3 Decomposition efficiency versus comprehensive efficiency

依據(jù)燃油效率定義，不論是純技術(shù)效率還是規(guī)模效率，都要在不影響公路集裝箱運(yùn)力的情況下實(shí)現(xiàn)油量投入與碳排放的最小化.同時(shí)，若要使碳排放量下降的話，有效且根本的措施是減少油耗，因此，對(duì)于純技術(shù)效率和規(guī)模效率來說，節(jié)油是提高燃油效率的關(guān)鍵.一般認(rèn)為，純技術(shù)效率主要與技術(shù)裝備、組織運(yùn)營與管理決策等因素相關(guān)，規(guī)模效率主要與要素投入規(guī)模、資源配置等因素相關(guān)[4].針對(duì)純技術(shù)效率偏低問題，可通過加強(qiáng)節(jié)油技術(shù)研發(fā)與能源管理整合提升；而對(duì)于規(guī)模效率來說，在研究時(shí)段后期呈現(xiàn)較高水平，其投入規(guī)模已逐漸與資源消化能力及環(huán)境吸納能力相平衡，應(yīng)嚴(yán)格限制石油資源投入規(guī)模，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)低碳公路運(yùn)輸.

3 江蘇省公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率改善途徑

江蘇省公路集裝箱運(yùn)輸燃油綜合效率主要受純技術(shù)效率制約，而純技術(shù)效率與技術(shù)裝備、組織運(yùn)營與管理決策等相關(guān).因此，本研究從這三方面入手，從技術(shù)層面、政策層面提出江蘇省公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率改善途徑(表3).針對(duì)技術(shù)裝備因素，在技術(shù)層面，加強(qiáng)公路集裝箱運(yùn)輸節(jié)油降耗技術(shù)研發(fā)，節(jié)約能源、減少碳排放；針對(duì)組織運(yùn)營因素，在政策層面，健全公路集裝箱運(yùn)輸行業(yè)政策法規(guī)，完善運(yùn)營模式；針對(duì)管理決策因素，實(shí)施公路集裝箱運(yùn)輸車燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)、推廣液化天然氣(LNG)作為替代燃料，優(yōu)化能源管理.

表3 江蘇省公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率改善途徑Tab.3 Ways to improve fuel efficiency of highway container transportation in Jiangsu Province

4 結(jié)語

(1)本研究采用非期望產(chǎn)出模型SBM-Undesirable，以油耗量作為輸入?yún)?shù)，公路集裝箱運(yùn)輸量與碳排放量作為輸出參數(shù)，建立公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率評(píng)價(jià)模型，不僅關(guān)注運(yùn)輸效率，同時(shí)考慮了環(huán)境方面的負(fù)效應(yīng).

(2)在評(píng)價(jià)模型的基礎(chǔ)上，探討2003—2014年間江蘇省公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率水平.燃油效率值由大到小依次為蘇南地區(qū)、蘇北地區(qū)和蘇中地區(qū)，三大地區(qū)在研究時(shí)段燃油效率值均呈現(xiàn)波動(dòng)變化態(tài)勢(shì).綜合分析，江蘇省公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率值呈現(xiàn)波動(dòng)下降態(tài)勢(shì).從整體上看，研究時(shí)段燃油效率值偏低，主要因素是純技術(shù)效率較低，可通過節(jié)油措施提高效率水平.

(3)本研究初步將公路集裝箱運(yùn)輸所產(chǎn)生的非期望產(chǎn)出納入評(píng)價(jià)體系中，由于數(shù)據(jù)可獲性等原因只考慮了公路集裝箱運(yùn)輸二氧化碳排放，評(píng)價(jià)體系有所欠缺.在未來數(shù)據(jù)獲取手段完善時(shí)，引入其他非期望產(chǎn)出，實(shí)證分析結(jié)果與現(xiàn)實(shí)情況將更加吻合，更能客觀準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)公路集裝箱運(yùn)輸燃油效率水平.