基于軸輻理論的京津冀區(qū)域物流網(wǎng)絡(luò)布局研究

王紅春，李夢(mèng)瑤

(北京建筑大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理工程學(xué)院， 北京 100044)

京津冀地區(qū)同屬京畿重地，戰(zhàn)略地位十分重要，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)最具活力、開放程度最高、創(chuàng)新能力最強(qiáng)、吸納人口最多的地區(qū)之一，也是拉動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎. 京津冀協(xié)同發(fā)展的遠(yuǎn)期目標(biāo)是京津冀區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)更加合理，公共服務(wù)水平趨于平衡. 而京津冀區(qū)域的供應(yīng)鏈和物流的發(fā)展需要依托京津冀協(xié)同發(fā)展，借助京津冀協(xié)同發(fā)展的政策和京津冀重要的地理位置，大力發(fā)展物流業(yè)，同時(shí)這對(duì)京津冀的經(jīng)濟(jì)發(fā)展更有重要意義.

如何降低物流運(yùn)輸成本、提高物流運(yùn)作效率、構(gòu)建布局更加合理的全新物流網(wǎng)絡(luò)，是京津冀地區(qū)發(fā)展好區(qū)域物流的關(guān)鍵. 軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)逐漸在現(xiàn)代物流的發(fā)展中顯示出其優(yōu)勢(shì). O’KELLY(奧凱利)[1]最早提出軸輻式網(wǎng)絡(luò)的概念. 軸輻式網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)中的大部分節(jié)點(diǎn)通過(guò)和網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)或少量幾個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)相互作用,實(shí)現(xiàn)貨物、人員及服務(wù)的傳遞的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[2]. 采用軸輻式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),可以降低物流運(yùn)輸成本,提高倉(cāng)庫(kù)利用率,降低庫(kù)存積壓,合適的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),同樣可以實(shí)現(xiàn)成本節(jié)省[3].

目前對(duì)于區(qū)域物流的研究，多數(shù)基于現(xiàn)有物流網(wǎng)絡(luò)，對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)提出優(yōu)化建議，O’KELLY(奧凱利)最早構(gòu)建了軸輻式網(wǎng)絡(luò)樞紐選址相關(guān)模型,并且以美國(guó)城市群為實(shí)例檢驗(yàn)了模型的有效性. 根據(jù)不同的模型假設(shè)，CAMPBELL(坎貝爾)等[4]研究人員建立了各種樞紐選址、節(jié)點(diǎn)分配模型，模型的目標(biāo)函數(shù)都是最小化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)總成本. GABRIELA M，BERND W(梅爾和瓦涅)[5]分別用線性規(guī)劃和混合整數(shù)規(guī)劃建立了樞紐容量無(wú)限制和容量限制的軸輻式網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模型. 金鳳君等[6]根據(jù)我國(guó)客流網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，構(gòu)建了航空的軸輻式網(wǎng)絡(luò). 謝守紅等[7]結(jié)合長(zhǎng)三角交通發(fā)展規(guī)劃，借助0-1模型將長(zhǎng)三角區(qū)域劃分為5大物流圈，構(gòu)建了長(zhǎng)三角區(qū)域軸- 輻式物流網(wǎng)絡(luò). 李明芳等[8]構(gòu)建京津冀地區(qū)“四軸九輻”的物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)所研究的內(nèi)容提出對(duì)策建議. 總體來(lái)看，國(guó)外學(xué)者在軸輻式物流的研究上多以模型算法或航空的軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)為主，較少以區(qū)域性軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建主要是在樞紐節(jié)點(diǎn)的選擇上[9-12]，并提出相關(guān)建議，雖然多數(shù)結(jié)合數(shù)據(jù)分析，但其實(shí)際應(yīng)用性較差.

本文將采用數(shù)據(jù)與政策結(jié)合的方法研究京津冀地區(qū)軸輻網(wǎng)絡(luò)的新布局. 在以前研究的基礎(chǔ)上，以2017年數(shù)據(jù)從4個(gè)方面研究京津冀13個(gè)主要城市的物流競(jìng)爭(zhēng)力，綜合比較各個(gè)城市的物流輻射能力、城市發(fā)展水平以及物流行業(yè)的發(fā)展水平等，提出更加合理的京津冀物流的網(wǎng)絡(luò)新布局，為京津冀物流行業(yè)的發(fā)展提供建議.

1 京津冀地區(qū)軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

京津冀地區(qū)軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，主要是確定新的物流節(jié)點(diǎn)布局，以及區(qū)域性的物流圈的劃分. 將采用主成分分析法對(duì)京津冀地區(qū)13個(gè)主要的物流節(jié)點(diǎn)城市進(jìn)行分類，將這13個(gè)城市分成不同的等級(jí)，分別確定軸心、輻點(diǎn)城市. 物流引力模型將京津冀地區(qū)13個(gè)城市之間的物流聯(lián)系強(qiáng)度呈現(xiàn)出來(lái)，并且根據(jù)前面的城市等級(jí)劃分，確定不同的物流圈. 在考慮評(píng)價(jià)指標(biāo)的代表性、科學(xué)性、可獲取性等基礎(chǔ)上，建立較為科學(xué)完善的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，具體見表1，通過(guò)定性和定量相結(jié)合的方法綜合評(píng)價(jià)京津冀地區(qū)各節(jié)點(diǎn)城市的物流競(jìng)爭(zhēng)力 (原始數(shù)據(jù)源于國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、各省市交通運(yùn)輸局《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》《河北經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》《郵政行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》).

1.1 物流節(jié)點(diǎn)城市的判定

區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高，提供商品和服務(wù)的水平越高，綜合發(fā)展?fàn)顩r反映區(qū)域的物流生成能力[11]. 為了能夠更加全面的衡量軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)的軸心城市，本文將通過(guò)構(gòu)建京津冀地區(qū)物流網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，將這13個(gè)城市劃分成不同等級(jí)的物流節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建完整的軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)體系.

主成分分析就是考慮各指標(biāo)之間的相互關(guān)系，利用降維的方法將多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為少數(shù)幾個(gè)互不相關(guān)的指標(biāo)，從而使進(jìn)一步研究變得簡(jiǎn)單的一種統(tǒng)計(jì)方法. 主成分分析的目的是用較少的變量去解釋原始數(shù)據(jù)中的大部分變異[12].

在區(qū)域物流發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建完成后，采用主成分分析法對(duì)物流節(jié)點(diǎn)城市分級(jí). 用SPSS軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，要求所提取的主成分是互不相關(guān)的指標(biāo)，且提取主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到80%～85%以上. 主成分分析的模型為：

表1 京津冀區(qū)域物流發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

F=BX

(1)

即主成分F為原始變量X的線性組合. 其中F為提取的主成分，X為原始的變量.

根據(jù)表1的京津冀區(qū)域物流發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用SPSS 23軟件對(duì)原數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)累計(jì)方差大于90%的標(biāo)準(zhǔn)，從輸出的結(jié)果中提取3個(gè)主因子，其方差貢獻(xiàn)率之和為95.042%，這證明提取的3個(gè)主因子保留了原數(shù)據(jù)的主要信息，分析結(jié)果主要包括特征值和方差貢獻(xiàn)表(表2)和因子載荷矩陣(表3). 再根據(jù)公式(1)分別計(jì)算各個(gè)城市的得分，主成分的計(jì)算公式表達(dá)式為F=Zxt(Zx為旋轉(zhuǎn)后的因子載荷)，通過(guò)表2中的各主成分分析的方差百分比(第1主成分占74.444%，第2主成分占15.027%，第3主成分占0.78%)，計(jì)算出綜合得分Y，詳見表4. 再將根據(jù)綜合得分，將物流節(jié)點(diǎn)城市分為4個(gè)等級(jí)，具體見表5.

表2 特征值和方差貢獻(xiàn)表

提取方法：主成分分析法.

表3 旋轉(zhuǎn)前的因子載荷矩陣a

提取方法：主成分分析法. a.提取了3個(gè)成分.

根據(jù)以上綜合得分的結(jié)果，將京津冀區(qū)域的13個(gè)城市劃分為軸、輻、支節(jié)點(diǎn)3個(gè)層次軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)，結(jié)果見表5. 首先根據(jù)得分的直觀判斷，第一層次(F>2)，北京綜合得分為7.216 645，處于相當(dāng)高的水平. 這符合北京作為首都的核心地位. 在《京津冀協(xié)同發(fā)展規(guī)劃綱要》中，北京要重點(diǎn)疏解非首都功能，“從疏解對(duì)象講，重點(diǎn)是疏解一般性產(chǎn)業(yè)特別是高消耗產(chǎn)業(yè)，區(qū)域性物流基地、區(qū)域性專業(yè)市場(chǎng)等部分第三產(chǎn)業(yè)”，在未來(lái)的發(fā)展中，預(yù)計(jì)北京的綜合得分應(yīng)該會(huì)有所下降. 結(jié)合“雙城”的思想，充分發(fā)揮北京天津高端引領(lǐng)和輻射帶動(dòng)作用. 作為雙城之一的天津，得分雖較北京有一定的差距，但根據(jù)發(fā)展規(guī)劃，本文將天津也劃分為第一層次，將北京、天津作為軸心城市.

其次，河北在京津冀的未來(lái)發(fā)展中作為全國(guó)現(xiàn)代商貿(mào)物流重要基地，結(jié)合其主要城市的發(fā)展以及綜合得分，第二層次為綜合得分大于-0.6小于2(-0.6

表4 主成分及綜合得分情況

第三層次為綜合得分大于-1.5小于-0.6(-1.5

1.2 物流城市的輻射范圍確定

在確定京津冀地區(qū)各城市的物流等級(jí)以后，還需要確定各城市的物流引力.

表5 京津冀地區(qū)城市得分分類表

引力模型以牛頓經(jīng)典力學(xué)萬(wàn)有引力公式為基礎(chǔ)，是一種空間相互作用模型，應(yīng)用十分廣泛，主要用來(lái)預(yù)測(cè)空間相互作用能力[13]. 在區(qū)域物流中，樞紐物流城市會(huì)對(duì)節(jié)點(diǎn)物流城市產(chǎn)生引力作用，并且樞紐物流城市在發(fā)展的過(guò)程中，會(huì)不斷吸引相關(guān)的產(chǎn)業(yè)在城市周圍聚集，產(chǎn)生一些輻射力并對(duì)周圍節(jié)點(diǎn)物流城市產(chǎn)生一定的輻射影響，本文用引力模型來(lái)反應(yīng)京津冀地區(qū)城市間的物流引力. 引力模型的基本形式為：

(2)

其中，K為常數(shù)(也可稱為引力系數(shù))，Yi和Yj為內(nèi)生變量，Dij為空間距離.

為了研究城市間的物流引力，本文將Y內(nèi)生變量定義為城市貨運(yùn)量Q與GDP的乘積，Dij為城市i與城市j之間的公路運(yùn)輸里程，引力系數(shù)K通常取值為1，因此物流引力模型可改寫為：

(3)

物流引力的大小與兩個(gè)城市節(jié)點(diǎn)之間的物流競(jìng)爭(zhēng)力成正比，與城市之間的距離成反比，本文通過(guò)查閱中國(guó)公路信息網(wǎng)得到各物流節(jié)點(diǎn)城市之間的距離，運(yùn)用公式(3)進(jìn)行計(jì)算，得到城市間物流引力的結(jié)果，見表6. 根據(jù)以上分析，將北京、天津作為軸心，石家莊(其輻射范圍包括邯鄲、邢臺(tái)、衡水)、保定(其輻射范圍包括滄州、廊坊、張家口)、唐山(其輻射范圍包括秦皇島、承德)作為輻點(diǎn)城市. 將各個(gè)城市劃分為不同的吸引等級(jí)，將城市間的物流引力分為強(qiáng)引力、較強(qiáng)引力、較弱引力、弱引力4個(gè)等級(jí)(表7).

在上述軸心和輻點(diǎn)的城市中，軸心城市北京、天津作為京津冀地區(qū)首位的物流聯(lián)系城市，其對(duì)輻點(diǎn)城市唐山的物流引力在強(qiáng)引力范圍，對(duì)石家莊、保定的物流引力都在較強(qiáng)的范圍. 數(shù)據(jù)分析的結(jié)果恰好與近幾年京津冀地區(qū)協(xié)同發(fā)展的政策規(guī)定是吻合的. 由于滄州是京津冀地區(qū)重要的港口城市，北京、天津雙城都對(duì)其有較強(qiáng)的物流引力，而天津更是因?yàn)橛刑旖蚋蹖?duì)滄州有著強(qiáng)物流引力. 廊坊因位于北京、天津中間，因此，雙城對(duì)廊坊也有較強(qiáng)物流引力.

根據(jù)以上分析，對(duì)京津冀地區(qū)的物流網(wǎng)絡(luò)重新布局，以北京、天津作為重要的物流聯(lián)系城市，將石家莊、唐山、保定作為京津冀地區(qū)重要的物流周轉(zhuǎn)城市.

2 京津冀地區(qū)物流圈布局分析

根據(jù)本文的數(shù)據(jù)分析，結(jié)合《京津冀協(xié)同發(fā)展綱要摘要》《雄安地區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要摘要》《商貿(mào)物流發(fā)展“十三五”規(guī)劃》等文件的內(nèi)容，將北京、天津雙城作為京津冀地區(qū)首位物流聯(lián)系城市，石家莊、唐山、保定作為重要的輻點(diǎn)城市，考慮到剩余城市與軸心、輻點(diǎn)城市或相互之間的物流引力都較弱，再結(jié)合地理位置及發(fā)展規(guī)劃等因素，構(gòu)建3大物流圈.

表6 京津冀城市物流引力

表7 京津冀城市物流引力分類表

圖1 京津冀地區(qū)城市物流圈Fig.1 Urban logistics circle of Beijing-Tianjin-Hebei region

石家莊物流圈，包含的城市有邯鄲、邢臺(tái)、衡水. 因其地理位置相近，物流引力相對(duì)較強(qiáng)，且邢臺(tái)與衡水屬于物流邊緣城市，在《商貿(mào)物流發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中，石家莊為全國(guó)性商貿(mào)物流城市，而邯鄲為區(qū)域性商貿(mào)物流城市，石家莊與邯鄲作為發(fā)展規(guī)劃中重要的物流節(jié)點(diǎn)城市，能帶動(dòng)邢臺(tái)與衡水的物流水平的發(fā)展. 這也是進(jìn)行物流圈劃分的重要因素，利用石家莊的物流綜合競(jìng)爭(zhēng)力來(lái)帶動(dòng)邊緣城市邢臺(tái)、衡水與其他城市之間的物流交流，借此來(lái)發(fā)展本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化等方面.

保定物流圈，包含的城市有廊坊、張家口. 保定因雄安新區(qū)的規(guī)劃，其政治優(yōu)勢(shì)是其他兩個(gè)輻點(diǎn)城市所不具有的，且在《商貿(mào)物流發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中，保定被定位為區(qū)域性商貿(mào)物流節(jié)點(diǎn)城市. 與3個(gè)輻點(diǎn)城市對(duì)廊坊的物流引力相比較而言，唐山大于石家莊大于保定. 而將廊坊劃分到保定物流圈的原因?yàn)?，廊坊與北京市副中心距離很近，因非首都功能疏解，廊坊與保定都承擔(dān)了部分疏解功能，將廊坊劃分到保定有利于京津冀協(xié)同發(fā)展，且以上的分析都是基于以前的數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)在未來(lái)京津冀協(xié)同發(fā)展中，廊坊與保定的聯(lián)系將會(huì)逐漸增加. 張家口同樣也與廊坊有相似的問題，但因2022年冬奧會(huì)的舉辦，在近幾年也勢(shì)必會(huì)與北京有更多的聯(lián)系. 將其劃分到保定物流圈，主要是因?yàn)樾郯残聟^(qū)作為發(fā)展規(guī)劃的重點(diǎn)，其作為北京非首都功能的疏解集中承載地，也會(huì)與北京張家口有更多的聯(lián)系.

唐山物流圈，包含的城市有滄州、秦皇島、承德. 根據(jù)城市間物流引力的結(jié)果分析，滄州、秦皇島、承德與唐山的物流引力都大于另外兩個(gè)輻點(diǎn)城市——石家莊、保定. 秦皇島、承德因地理位置與唐山相近，秦皇島與滄州有港口優(yōu)勢(shì). 秦皇島、唐山、滄州都有大型港口，且都為京津冀協(xié)同發(fā)展規(guī)劃的重點(diǎn)，將港口城市劃分到同一物流圈有利于京津冀協(xié)同發(fā)展，秦皇島和滄州也勢(shì)必與唐山有較強(qiáng)的物流引力. 而承德因地理位置原因也不具有港口或豐富的物質(zhì)資源，所以處于京津冀地區(qū)物流邊緣城市，這更需要唐山通過(guò)物流溝通帶動(dòng)其發(fā)展.

京津冀地區(qū)軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)新布局主要是考慮到近幾年京津冀地區(qū)協(xié)同發(fā)展，提高京津冀地區(qū)整體的物流實(shí)力，以雙城(北京、天津)以及重要的輻點(diǎn)城市(石家莊、唐山、保定)帶動(dòng)其他邊緣城市物流的發(fā)展，甚至是京津冀周邊地區(qū)物流的發(fā)展.

3 結(jié)論

本文結(jié)合京津冀地區(qū)近年來(lái)的發(fā)展規(guī)劃，應(yīng)用主成分分析法，對(duì)京津冀地區(qū)13個(gè)主要城市進(jìn)行分析.

1)根據(jù)構(gòu)建的京津冀區(qū)域物流發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系表，按照4個(gè)一級(jí)指標(biāo)、14個(gè)三級(jí)指標(biāo)，確定了以北京天津?yàn)檩S心，石家莊、保定、唐山為輻點(diǎn)的京津冀地區(qū)軸輻式物流網(wǎng)絡(luò)布局.

2)應(yīng)用引力模型分析了京津冀地區(qū)各城市之間的物流引力，確定了石家莊(包括邯鄲、邢臺(tái)、衡水)、保定(包括廊坊、張家口)和唐山(包括滄州、秦皇島、承德)三大物流圈.

3)京津冀地區(qū)城市之間物流網(wǎng)絡(luò)的新布局，與以往的研究相比，不僅僅考慮貨運(yùn)量以及地理位置因素，主要從數(shù)據(jù)結(jié)合政策的角度，對(duì)京津冀地區(qū)軸輻網(wǎng)絡(luò)的布局做了新的詮釋.