西安國際港務(wù)區(qū)物流樞紐輻射范圍測度

李兆磊，張雅琪

(1.長安大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，西安710064;2.西安理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，西安710054)

物流樞紐作為區(qū)域綜合運(yùn)輸體系的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，是各種運(yùn)輸方式設(shè)施設(shè)備及貨源的聚集地，亦是區(qū)域內(nèi)部和對外主要的物流中轉(zhuǎn)地，對周邊區(qū)域具有較強(qiáng)的吸引輻射效應(yīng)，在區(qū)域物流系統(tǒng)中占據(jù)極其重要的地位。確定物流樞紐的輻射范圍是物流樞紐規(guī)劃與建設(shè)的前提，是物流樞紐項目可行性研究的重要內(nèi)容。物流樞紐的輻射范圍直接影響服務(wù)物流量的統(tǒng)計，并作用于物流樞紐的規(guī)模布局。然而，目前大多數(shù)物流樞紐輻射范圍的確定僅僅停留在定性分析層面，并且很多物流樞紐為了進(jìn)行“圈地運(yùn)動”，夸大其輻射范圍，造成諸多不良后果，嚴(yán)重影響了物流樞紐的可持續(xù)發(fā)展。因此，有必要采取科學(xué)有效的方法對物流樞紐輻射范圍進(jìn)行測度。

1 物流樞紐輻射機(jī)理分析

“輻射”原本是物理學(xué)概念，指“高能量物體和低能量物體通過一定的傳導(dǎo)媒介相互傳遞能量的過程”。借用物理學(xué)中的概念，物流樞紐的“輻射”可理解為將物流樞紐(輻射源)集聚的物流技術(shù)、物流信息、物流管理、物流服務(wù)等能量通過物流網(wǎng)絡(luò)、信息平臺等(輻射媒介)將資金流、信息流、物資流等向外界(輻射接納體)擴(kuò)散的過程［1－2］。在物流樞紐的輻射過程中，物流樞紐即為輻射源，是物資、資金、信息等的聚集點(diǎn)，而物流樞紐對外輻射主要是通過物流網(wǎng)絡(luò)、信息網(wǎng)絡(luò)以及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟或供應(yīng)鏈實現(xiàn)物資、資金、信息向外擴(kuò)散。物流樞紐通過輻射媒介作用于輻射區(qū)域，并產(chǎn)生一定的輻射效應(yīng)。一般而言，主要對輻射區(qū)域的經(jīng)濟(jì)總量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及社會發(fā)展產(chǎn)生影響(圖1)。

圖1 物流樞紐輻射機(jī)理Fig.1 The logistics hub radiation mechanism

2 物流樞紐輻射范圍影響因素

所謂物流樞紐的輻射范圍，本質(zhì)是指物流產(chǎn)生和消失的空間范圍，是物流樞紐的服務(wù)域，也是其輻射效應(yīng)的作用域。因為樞紐物流量源自其輻射范圍，所以物流樞紐的輻射范圍直接影響其規(guī)模布局，并影響物流樞紐功能結(jié)構(gòu)及運(yùn)營管理。因此，物流樞紐輻射范圍測度是物流樞紐規(guī)劃設(shè)計的基礎(chǔ)，而確定物流樞紐輻射范圍的前提是分析其輻射范圍的影響因素。

一般而言，公路和鐵路部門采用吸引范圍，航空和水運(yùn)部門采用腹地，而物流領(lǐng)域主要采用輻射范圍，本研究采用輻射范圍作為統(tǒng)稱。需要補(bǔ)充的是，吸引范圍是指物流發(fā)生地到物流樞紐的空間范圍，而輻射范圍是指物流樞紐到物資需求地的空間范圍，二者存在一定的差異性和重疊性。但不管是物流量的發(fā)生地，還是需求地，均可作為物流需求點(diǎn)進(jìn)行處理，本研究將其均納入輻射范圍。物流樞紐輻射范圍的測算方法有多種，目前國內(nèi)外對于輻射范圍的研究多采用引力模型［3－4］、威爾遜模型［5－6］、斷裂點(diǎn)模型［7－8］和Voronoi圖［9－10］，或者是上述方法的組合［11－12］。然而，物流樞紐輻射范圍是樞紐自身與區(qū)域物流系統(tǒng)之間相互作用的結(jié)果，其影響因素也是多方面的。本研究基于場強(qiáng)理論，從輻射范圍影響要素的角度分別對物流樞紐輻射范圍進(jìn)行劃分(圖2)。

圖2 物流樞紐輻射范圍影響要素Fig.2 The influencing factor of logistics hub radiation range

2.1 輻射強(qiáng)度因素

輻射強(qiáng)度即物流樞紐輻射作用力的大小，其反映了物流樞紐的集聚能量，是決定物流樞紐輻射范圍最重要的一個因素。具體表現(xiàn)為物流樞紐的總體規(guī)模、服務(wù)水平、信息化程度、人才素質(zhì)、設(shè)施設(shè)備以及業(yè)務(wù)功能等幾個方面，這些要素的綜合水平就是其物流樞紐聚集能量的大小。物流樞紐輻射強(qiáng)度公式為:

式中:Si為物流樞紐在節(jié)點(diǎn)i上的場強(qiáng);Zi為物流樞紐的能量規(guī)模;di為物流樞紐與輻射節(jié)點(diǎn)i之間的運(yùn)輸距離;α為距離摩擦系數(shù)。

將反映物流樞紐集聚能量水平的數(shù)據(jù)代入式(1)可測算出物流樞紐的輻射半徑，以物流樞紐為中心，即可獲得物流樞紐輻射范圍。由于構(gòu)成物流樞紐集聚能量的因素較多，考慮數(shù)據(jù)的可獲得性以及公式自身特點(diǎn)等因素，在實際應(yīng)用中，可選取區(qū)域貨運(yùn)量作為物流樞紐集聚能量水平的主要指標(biāo)。以1 t與1 km的平方的比值(t/km2)作為場強(qiáng)單位，可將物流樞紐輻射強(qiáng)度公式轉(zhuǎn)化為:

式中:Si為物流樞紐在節(jié)點(diǎn)i上的場強(qiáng)(t·km－2);Q為區(qū)域貨運(yùn)量(t);di為物流樞紐與輻射節(jié)點(diǎn)i之間的運(yùn)輸距離(km);α為距離摩擦系數(shù)，一般取標(biāo)準(zhǔn)值2.0［13］。根據(jù)式(2)描述出Si與di的函數(shù)曲線關(guān)系，處于明顯衰減處的距離即為物流樞紐的輻射強(qiáng)度半徑。

2.2 輻射媒介因素

對于物流樞紐而言，輻射媒介主要是指物流技術(shù)、物流信息、物流管理、物流服務(wù)等向外界輻射傳遞過程中所經(jīng)過的介質(zhì)，主要是區(qū)域的交通系統(tǒng)及信息網(wǎng)絡(luò)，包括鐵路系統(tǒng)、公路系統(tǒng)、航空系統(tǒng)、水運(yùn)系統(tǒng)以及互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代通訊設(shè)備。

交通系統(tǒng)是影響物流樞紐輻射范圍的一個重要因素。不同等級的交通系統(tǒng)、運(yùn)輸方式會直接影響物流樞紐的輻射范圍，具體表現(xiàn)為在相同的時間內(nèi)，從物流樞紐出發(fā)所能到達(dá)的距離不同，也就是說用消耗時間的多少來衡量交通設(shè)施的通達(dá)性程度。

首先，非對區(qū)域內(nèi)不同交通方式的交通網(wǎng)絡(luò)做系統(tǒng)分析和總結(jié)，確定不同等級的交通設(shè)施行駛速度，最終根據(jù)不同方向的交通網(wǎng)絡(luò)從物流樞紐出發(fā)得出不同時間所能到達(dá)的距離。在實際應(yīng)用中可根據(jù)物流服務(wù)水平需求規(guī)定特定時間的交通通達(dá)性，如6 h，8 h，24 h交通圈。需要說明的是，物流樞紐通過交通線路的輻射范圍不是呈圈層狀擴(kuò)展，而是根據(jù)聯(lián)接線路或者運(yùn)輸通道呈帶狀分布，物流樞紐經(jīng)由運(yùn)輸通道的吸引范圍可用幾何法、分析法、標(biāo)號法［14］、時間和費(fèi)用多目標(biāo)路徑法等［15－16］進(jìn)行計算。

其次，信息網(wǎng)絡(luò)作為一種更為先進(jìn)的傳輸介質(zhì)不僅可以有效地整合區(qū)域內(nèi)物流供給信息、物流需求信息、政府政策信息、統(tǒng)計信息以及物流樞紐運(yùn)營信息等方面信息資源，同時在物流樞紐外部通過采用GIS技術(shù)、GPS技術(shù)、RFID技術(shù)以及電子商務(wù)等現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將貨物、人才、資金等網(wǎng)絡(luò)起來形成一個龐大物聯(lián)網(wǎng)，從而極大地擴(kuò)張物流樞紐輻射范圍，提高其業(yè)務(wù)覆蓋面。尤其是近幾年電子商務(wù)迅猛發(fā)展，快遞業(yè)和民航貨運(yùn)業(yè)運(yùn)量提升較快，物流樞紐的輻射范圍也得以擴(kuò)展。此外，信息網(wǎng)絡(luò)還能夠較好地配合交通系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)并改善以交通系統(tǒng)為主的輻射媒介的有效性，提高交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)輸效率，進(jìn)一步延伸物流樞紐輻射范圍(圖3)。

圖3 信息網(wǎng)絡(luò)輻射機(jī)制Fig.3 The information network radiation mechanism

2.3 互動作用因素

互動作用是指物流樞紐與物流需求節(jié)點(diǎn)之間相互交流與聯(lián)系的過程，這種互動作用主要體現(xiàn)在資金流、信息流、人才流、物資流在物流樞紐與物流需求節(jié)點(diǎn)之間的相互流動和聯(lián)系。通過分析4種流傳遞的方向和頻率能夠清楚地了解物流樞紐與物流需求節(jié)點(diǎn)之間互動作用的強(qiáng)度。因此，根據(jù)互動作用強(qiáng)度不同劃分出來的輻射范圍能夠客觀反映出物流樞紐與物流需求節(jié)點(diǎn)之間聯(lián)系的緊密程度，具有較強(qiáng)的實際參考性。但由于相鄰物流樞紐間的競爭大于互動，其布局本身具有排他性，并且互動作用是一種內(nèi)在的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系，因此，在選取指標(biāo)時選擇區(qū)域經(jīng)濟(jì)規(guī)模或支撐產(chǎn)業(yè)規(guī)模以反映資金流、信息流、人才流及物資流的總體互動作用強(qiáng)度。在對比了區(qū)域GDP、區(qū)域規(guī)模以上工業(yè)總產(chǎn)值、區(qū)域社會消費(fèi)品零售總額、批發(fā)零售貿(mào)易業(yè)總額等指標(biāo)后，選取區(qū)域社會消費(fèi)品零售總額對物流樞紐與輻射節(jié)點(diǎn)間的互動作用強(qiáng)度進(jìn)行測算。借用引力模型公式，建立物流樞紐與輻射節(jié)點(diǎn)的互動作用強(qiáng)度模型:

式中:Fi為物流樞紐與輻射節(jié)點(diǎn)i之間的互動強(qiáng)度(億元2·km－2);Q為區(qū)域社會消費(fèi)品零售總額(億元);qi為輻射節(jié)點(diǎn)i區(qū)域社會消費(fèi)品零售總額(億元);Ki=Q/(Q+qi);di為物流樞紐與輻射節(jié)點(diǎn)i之間的運(yùn)輸距離(km);f(di)為物流樞紐與輻射節(jié)點(diǎn)i之間的交通阻抗函數(shù);ti為物流樞紐與輻射節(jié)點(diǎn)i之間的運(yùn)輸時間(h);f(ti)為物流樞紐與輻射節(jié)點(diǎn)i之間的時間阻抗函數(shù)。

需要說明的是:一是如果物流樞紐不是對輻射接納體(物流需求本源)直接作用，而是通過輻射中轉(zhuǎn)點(diǎn)對輻射接納體作用，則其互動作用需分段計算;二是根據(jù)引力模型，物流樞紐與任意物流需求節(jié)點(diǎn)之間均存在相互作用(其值均大于0)，因此，可設(shè)定一個互動強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，低于此標(biāo)準(zhǔn)的物流需求節(jié)點(diǎn)，由于互動強(qiáng)度過低，不再計入物流樞紐輻射范圍。

3 物流樞紐輻射范圍劃分

參照前人對運(yùn)輸通道吸引范圍的研究［17－18］，按照物流樞紐與物流需求點(diǎn)之間物流聯(lián)系的緊密程度，可將物流樞紐輻射范圍劃分為直接輻射范圍、間接輻射范圍和泛輻射范圍。通過對物流樞紐輻射范圍影響因素的分析，可以發(fā)現(xiàn)各影響因素均對物流樞紐的輻射范圍有著決定性作用，而不同的影響因素側(cè)重點(diǎn)不同，“場強(qiáng)”因素是通過物流樞紐自身能量來劃分輻射范圍;輻射媒介因素則是通過交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的便利性和可達(dá)性來劃分輻射范圍;互動作用因素是根據(jù)物流樞紐與輻射區(qū)域之間聯(lián)系的緊密程度來劃分。由此看來，不同的劃分角度可能會得到不盡相同的輻射范圍。因此，本研究分別測算3種影響因素下物流樞紐的輻射范圍，最后通過綜合以上3種物流樞紐輻射范圍影響因素得出最優(yōu)的輻射范圍，并取3個范圍的交集為直接輻射范圍，補(bǔ)集為間接輻射范圍，并集為泛輻射范圍［19－20］(圖4)。

①直接輻射范圍。直接輻射范圍是按照3種影響因素劃分出的不同域面疊加取交集的部分，表示為:

②間接輻射范圍。間接輻射范圍是按照3種影響因素劃分出的不同域面疊加取補(bǔ)集的部分，表示為:

③泛輻射范圍。泛輻射范圍是按照3種影響因素劃分出的不同域面疊加取并集的部分，表示為:

圖4 物流樞紐輻射范圍分層Fig.4 The hierarchical logistics hub radiation range

4 西安國際港務(wù)區(qū)輻射范圍測度

4.1 根據(jù)輻射強(qiáng)度因素測度

據(jù)測算，西安國際港務(wù)區(qū)貨運(yùn)量為6 650萬t/a。其中，鐵路運(yùn)輸2 800萬t/a、305萬個標(biāo)準(zhǔn)集裝箱/a;公路運(yùn)輸3 850萬t/a。將西安國際港務(wù)區(qū)自身占地距離剔除后，根據(jù)公式(2)可以發(fā)現(xiàn)港務(wù)區(qū)場強(qiáng)在200 km以外有明顯的衰減現(xiàn)象(圖5)。因此，可以認(rèn)為港務(wù)區(qū)自身集聚能量所能輻射影響的范圍是以港務(wù)區(qū)為圓心、200 km為半徑所覆蓋的區(qū)域。該輻射范圍覆蓋11個地級市和52個縣城，面積約為12.56萬km2，大部分地區(qū)為陜西省的關(guān)中地區(qū)。

圖5 西安國際港務(wù)區(qū)輻射強(qiáng)度分布Fig.5 The distribution of Xi’an International Trade＆Logistic Park radiation strength

4.2 根據(jù)輻射媒介因素測度

4.2.1 交通系統(tǒng)。連接港務(wù)區(qū)的交通系統(tǒng)主要是指區(qū)域的公路和鐵路，在測度輻射范圍時最主要考慮的是劃分標(biāo)準(zhǔn)以及區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)布局。劃分標(biāo)準(zhǔn)方面，根據(jù)物流樞紐時效性要求，將通過港務(wù)區(qū)出發(fā)6 h內(nèi)能到達(dá)區(qū)域作為港務(wù)區(qū)的輻射范圍;在交通網(wǎng)絡(luò)布局方面，主要考慮區(qū)域與港務(wù)區(qū)相連的主要高速公路和鐵路的布局。截止2013年，陜西省公路總里程達(dá)161 411 km，其中，高速公路突破4 083 km。鐵路方面，經(jīng)過陜西境內(nèi)的鐵路干線有6條，其中，東西線和南北線分別為3條。需要注意的是，不同的公路、鐵路由于等級、路況、交通量、天氣等因素會影響其行駛的速度，其行駛速度與路線設(shè)計時速存在一定的差異，需要對其進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。確定了行駛速度之后，以各條通道在6 h內(nèi)所能到達(dá)的節(jié)點(diǎn)城市為邊界，各邊界城市的連線即為港務(wù)區(qū)的輻射范圍(表1)。

表1 西安國際港務(wù)區(qū)6 h交通圈輻射范圍Tab.1 The radiation range of Xi’an International Trade＆Logistic Park by 6 hours traffic circle

根據(jù)交通媒介因素劃分的港務(wù)區(qū)的輻射范圍，覆蓋了陜西、四川、甘肅、寧夏、河南、湖北6個省份。其中，除了陜西省的全境，西向覆蓋了甘肅省的定西、天水等地區(qū)，寧夏的吳忠地區(qū);東向覆蓋了河南的三門峽、洛陽、鄭州、商丘等地區(qū);北向覆蓋了山西的運(yùn)城、臨汾、晉中等地區(qū);南向覆蓋了四川省的廣元、萬源等地區(qū)以及湖北省的十堰地區(qū)。

4.2.2 信息網(wǎng)絡(luò)。信息網(wǎng)絡(luò)對于港務(wù)區(qū)輻射范圍的影響主要體現(xiàn)在兩個方面:一是通過采用現(xiàn)代化的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)打造物聯(lián)網(wǎng)形成一個虛擬的傳輸介質(zhì)從而延伸其輻射范圍，二是通過改善和提高交通系統(tǒng)的有效性延伸貨物在交通設(shè)施上的傳遞距離，從而擴(kuò)展港務(wù)區(qū)的輻射范圍。西北五省物產(chǎn)豐富，幅員遼闊，西貨東輸以及東貨西進(jìn)的主要依靠是絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶。因此，綜合考慮信息網(wǎng)絡(luò)對于輻射范圍的兩方面影響因素，可以認(rèn)為西北五省中亞歐大陸橋沿岸地區(qū)將受港務(wù)區(qū)輻射帶動作用的影響。亞歐大陸橋橫貫西北五省中除寧夏以外的4個省市及自治區(qū)，長3 108 km，經(jīng)過21個節(jié)點(diǎn)城市，涉及8 000多萬人口，土地面積約300萬km2，占全國土地面積31%。在信息網(wǎng)絡(luò)的影響下，港務(wù)區(qū)的輻射帶動將會延伸到西北內(nèi)陸，涉及到亞歐大陸橋沿岸的所有地區(qū)。

4.3 根據(jù)互動作用因素測度

互動作用主要是指區(qū)域內(nèi)各部分與港務(wù)區(qū)之間的流通量對輻射范圍的影響，在劃分輻射范圍時主要考慮的因素是區(qū)域內(nèi)各城市與港務(wù)區(qū)的之間距離以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模。2013年西安市轄區(qū)社會消費(fèi)品零售總額為2 132.145 5億元，另為方便計算，交通阻抗系數(shù)取1。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(3)計算出港務(wù)區(qū)對各節(jié)點(diǎn)城市的輻射引力(表2)。由表2可見，港務(wù)區(qū)與杭州之間的引力為1.18億元2·km－2，位于表2輻射引力排序的中間位置，后續(xù)省會城市引力數(shù)值較小。因此，將各省的節(jié)點(diǎn)城市與港務(wù)區(qū)之間的貨運(yùn)量低于該標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)城市所在區(qū)域剔除掉，并將剩余節(jié)點(diǎn)城市所在區(qū)域的邊界連接，形成的區(qū)域即為按照該因素劃分的港務(wù)區(qū)的輻射范圍。根據(jù)互動作用因素劃分的輻射范圍覆蓋了全國的11個省和4個直轄市。

表2 港務(wù)區(qū)與各節(jié)點(diǎn)城市間輻射引力Tab.2 The radiation gravitation between Trade＆Logistic Park and each node city

4.4 綜合輻射范圍測定

將按照3種不同因素測定的輻射范圍進(jìn)行疊加和綜合，分別取交集、補(bǔ)集和并集，得到了3個層次的輻射圈(圖6)。通過疊加取交集后，發(fā)現(xiàn)其中港務(wù)區(qū)的直接影響圈即為按照“場強(qiáng)”要素測定區(qū)域，是港務(wù)區(qū)輻射的核心區(qū)域，也是輻射效應(yīng)最為明顯的區(qū)域。間接影響范圍是按照交通系統(tǒng)要素劃分的范圍與按照互動要素劃分的范圍合并后除過直接影響圈的部分，該區(qū)域包含了11省，17個地級市以及4個直轄市，分別是陜西省的延安市、榆林市、漢中市以及安康市;甘肅的天水市、定西市;四川省的廣元市、萬源市;寧夏的吳忠市;河南省的三門峽市、洛陽市、鄭州市、商丘市;山西的晉中、運(yùn)城、侯馬、臨汾;湖北的十堰市;山東省濟(jì)南市等，以及北京、天津、上海和重慶4個直轄市。該地區(qū)相對西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)，社會發(fā)展較好，交通系統(tǒng)的便利性較好，但是由于該范圍相對于直接影響圈大得多，因此，港務(wù)區(qū)在該地區(qū)的輻射帶動作用會弱于直接影響范圍。泛影響范圍是最外層的區(qū)域，也就是圖6中除去間接影響圈和直接影響圈的部分。涉及新疆維吾爾自治區(qū)、寧夏回族自治區(qū)、甘肅省、四川省、湖北省、河南省、河北省以及山東省等9個省市自治區(qū)，該區(qū)域是港務(wù)區(qū)輻射帶動范圍的最外層區(qū)域。由于該區(qū)域大部分屬于中西部內(nèi)陸區(qū)域，距離港務(wù)區(qū)較遠(yuǎn)，交通、通訊的便利性遠(yuǎn)不如直接影響圈以及間接影響圈，因此，港務(wù)區(qū)對該區(qū)域的經(jīng)濟(jì)、社會等方面的輻射帶動效應(yīng)相對最弱。

圖6 西安國際港務(wù)區(qū)輻射圈等級Fig.6 The grade of Xi’an International Trade＆Logistic Park radiation circle

5 結(jié)論

物流樞紐輻射強(qiáng)度、輻射媒介和互動作用因素直接影響物流樞紐輻射范圍的測定，并且物流樞紐直接輻射范圍是預(yù)測物流樞紐業(yè)務(wù)量，進(jìn)而規(guī)劃設(shè)計物流樞紐的依據(jù)。因此，如果要擴(kuò)大物流樞紐的直接輻射范圍，增強(qiáng)物流樞紐影響力，必須在科學(xué)分析物流樞紐輻射范圍影響因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，使各影響因素輻射范圍交集最大化。在后續(xù)研究中，需要對各影響因素協(xié)同優(yōu)化機(jī)理進(jìn)行剖析，并且對信息網(wǎng)絡(luò)因素對物流樞紐輻射范圍的影響做進(jìn)一步的定量分析。

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