巴布亚新几内亚科考瑞港集装箱吞吐量预测

2020-06-18徐鹏飞

水运工程 2020年5期

俞灵，徐鹏飞

(中交第三航务工程勘察设计院有限公司，上海 200231)

巴布亚新几内亚(简称巴新)位于太平洋西南部，西与印度尼西亚的伊里安查亚省接壤，南隔托雷斯海峡与澳大利亚相望。目前巴新仅有莱城港和莫尔兹比港两个综合性港口，吞吐量占全国港口吞吐量的70%。为了进一步提高基础设施水平，带动国家南部地区的经济发展，巴新计划在海湾省的科考瑞建设一座新的综合性港口。科考瑞港的腹地为高地地区，该地区是巴新人口较为集中、经济较为活跃的地区之一。通过后方的南高地高速直达腹地，建成后的科考瑞港将成为巴新南部地区最重要的对外窗口。为使港口建设资源能得到更好利用，实现港口能力与国民经济协调发展，需要对科考瑞港的货运市场进行系统性分析和预测。

集装箱生成量的预测方法主要有时间序列法[1]、回归分析法[2]、灰色模型法[3]和生成系数法[4]。由于科考瑞港是新建港口，没有历史经营数据，很难使用时间序列等需要吞吐量统计数据支撑的分析方法。多因素动态生成系数法[5]是目前集装箱生成量预测方法中最为成熟、应用最为广泛的预测方法，但巴新作为不发达国家，没有系统的统计机构，无法提供满足生成系数法所需的基础数据。考虑到科考瑞港与莱城港的腹地高度一致，建成后的货源主要来自莱城港集装箱市场的分流，本文提出一种结合回归分析、重力模型、模糊综合评价以及Logit模型的综合预测法，对科考瑞港的集装箱吞吐量进行客观、合理的分析预测。

1 模型构建

本文以定性与定量相结合的思路，首先通过回归分析预测莱城港的集装箱吞吐量；其次建立重力模型，利用重力模型将集装箱吞吐量分配到腹地作为腹地的集装箱运输需求；接着建立多目标港口评价模型对港口评分；最后基于Logit模型构建港口选择模型，对腹地的集装箱需求量在两个港口间的选择进行模拟分配，汇总计算出腹地集装箱生成量通过科考瑞港的运输量。本文研究的基本框架见图1。

图1 科考瑞港集装箱吞吐量预测研究框架

1.1 回归分析模型

由于巴新港口、公路等基础设施匮乏，在不建设科考瑞港口的情况下，腹地所有集装箱运输都需要通过唯一的港口——莱城港，因此通过预测莱城港的集装箱吞吐量即可以得到未来腹地的集装箱运输需求。考虑到莱城港集装箱吞吐量与巴新的经济发展具有较强的相关性，本文选用一元线性回归预测莱城港的集装箱吞吐量。由于不发达地区经济受汇率、通胀影响较大，不变价GDP更能真实反映巴新的经济情况，回归模型使用不变价GDP作为自变量，莱城港的吞吐量作为因变量。

1.2 腹地集装箱运输需求重力模型

经典的重力模型[6]是交通分布预测中应用最多的一种“出行分布模型”，其思路是i、j小区间的交通分布与促进交通出行的因素成正比、与交通阻抗成反比，模型为：

(1)

式中：Qij为i区到j区的趋势交通量分布；Pi为未来年i区的发生交通量；Aj为未来年j区的吸引交通量；Fij为i区到j区的交通阻抗，通常为时间、距离或费用等；α、β、γ、K为重力模型参数。

人口、土地、经济发展水平都是影响集装箱运输需求的因素，考虑到经济发展水平和货运需求的紧密联系以及历史数据的可获得性，本文将GDP作为必备变量，修改经典模型后得到腹地集装箱运输需求重力模型：

(2)

(3)

式中：qij为i、j节点间的集装箱货流量；Gi、Gj为i、j两地的国内生产总值；Poi、Poj为i、j两地的人口数量；k、α、β、γ为重力模型参数；Rij为i、j间的运输阻力，本文用综合运输成本来反映；cij为i、j间的运输成本；tij为i、j间的运输时间；φ为时间价值系数。以腹地集装箱总需求为约束，使用重力模型可以得到腹地各节点的集装箱运输需求。

1.3 多目标港口模糊评价模型

根据对巴新港口使用者的问卷情况，影响货主选择港口的主要因素包括：运输时间、运输成本、在港时间、港口费用、港口区位、港口集疏运条件、航线挂靠情况、港口服务水平等，通过建立模糊综合评价模型[7]，可以得到用户选择不同港口的效用。

本文建立多目标港口评价模型的主要步骤如下：

1)确定评价因素集U及其权重向量W。

评价因素集U是影响货主选择的因素(即评价指标)的集合，而权重向量W则是用于衡量各个评价指标相对权重的集合。本文模型中的评价因素集U为：U={运输时间，运输成本，在港时间，港口费用，港口区位，港口集疏运条件，航线挂靠情况，港口服务水平}，其对应的权重向量W为：W={0.128 5，0.140 3，0.134 7，0.119 8，0.115 3，0.111 3，0.122 8，0.127 3}。

2)设定评判等级。

评判等级集V是在给评价因素打分时的评分等级，若有m个评分等级，则有V={v1，v2，…，vm}。本文评价模型共有5个评分等级，即V={1，2，3，4，5}，分数越高意味着港口在该项指标中的相对优势越大。

3)构造模糊评价矩阵。

对评价因素集U中的每一因素根据评判等级集中的等级指标进行模糊评价，得到评价矩阵R，公式如下：

(4)

模糊评价矩阵R反映评价因素集U与评判等级集V之间的模糊评价关系，这种模糊映射可以通过专家投票等方法获得，即rij为第i个评价因素ui的评判等级为vi的专家票数的百分比。本文的专家包括货主、港口管理部门、码头运营公司等。

4)计算模糊综合评判集。

1.4 港口选择模型

Logit模型是一种离散选择法模型，是社会学、生物统计学、临床、数量心理学、计量经济学、市场营销等领域的常用方法。交通运输领域通常将Logit模型用于交通运输方式划分[8]，经典运输方式划分的Logit模型如下：

(5)

式中：Pi为用户选择第i种运输方式的概率；Vi为第i种运输方式的客观效用值。

结合本文的应用背景，定义基于Logit模型的港口选择模型如下：

(6)

在腹地集装箱运输需求和港口选择概率的基础上，可以计算得到第i个港口的吞吐量为：

(7)

式中：Ti为港口i的吞吐量；qm为节点m的集装箱运输需求。

2 实例分析

2.1 巴新集装箱港口发展概况

根据巴新港务局统计数据，2017年巴新港口共完成集装箱吞吐量33.6万TEU，同比下降2.3%，其中外贸箱完成21.1万TEU、占比62.7%，进口箱占比51%、出口占比49%。莱城港和莫尔兹比港是巴新最大的两个集装箱港口，全国超过34的集装箱通过这两个港口运输(2017年莱城港占比76%，莫尔兹比港占比20%)。其中：莱城港通过高地省高速可以服务全国大部分地区，是最重要的枢纽港；莫尔兹比港主要服务首都及周边地区的运输需求(图2)。科考瑞港的腹地与莱城港高度重合，建成后将分流一部分莱城港的集装箱市场。

图2 巴新主要集装箱港口分布情况

2.2 莱城港吞吐量预测

2017年莱城港完成集装箱吞吐量18.7万TEU，同比下降5%，近5年内集装箱吞吐量最高值为19.8万TEU。在2007—2017的10年间，巴新的名义GDP增长237%，平均年增速达9%，是世界上GDP增长率最高的国家之一。考虑到汇率、通胀等因素的影响，不变价GDP更能反映经济的真实水平，本文使用不变价GDP作为自变量，对莱城港的集装箱吞吐量进行回归分析，结果为：系数3 395，标准差15 501，R2=0.992 056。

根据世界银行和国际货币基金组织的预测，考虑到世界经济的复苏、与中国贸易关系加深以及巴新能源产业的发展等利好因素，未来巴新的经济将保持3%～4%的增长速度。基于线性回归结果和对巴新的经济预测，可以得到莱城港未来的集装箱吞吐量，见图3。典型年份的集装箱吞吐量见表1。

图3 莱城港吞吐量预测

表1 莱城港集装箱吞吐量预测结果 TEU

由于莱城港基本是腹地唯一的集装箱运输口岸，可以认为莱城港的吞吐量即为腹地的全部集装箱运输需求。

2.3 科考瑞港腹地各省集装箱运输需求

根据本文构建的重力模型，以腹地集装箱总运输需求为约束，以腹地各省的GDP和人口为基础数据，计算得到科考瑞港腹地各省的集装箱运输需求，见表2。

表2 科考瑞港腹地各省集装箱运输需求预测TEU

2.4 科考瑞港集装箱吞吐量预测

根据本文构建的港口模糊综合评价模型和基于Logit模型的港口选择模型，测算腹地各省的集装箱运输需求在不同港口的运输量，近期(2022年)运输量见表3。

表3 2022年腹地运输需求经科考瑞运输量 TEU

将各省经科考瑞港运输的集装箱需求预测结果汇总，得出腹地运输需求在科考瑞港形成的吞吐量，见表4。

表4 科考瑞港集装箱吞吐量预测结果

2.5 科考瑞港口布局规划建议

根据上述对科考瑞港集装箱运输需求的分析，结合巴新目前的发展格局，建议科考瑞港的发展定位为：巴新南部地区综合性枢纽港、内贸集装箱支线港、全国重要的国际集装箱喂给港，远期随着南部地区的进一步开发和经济发展，具有向内贸集装箱干线港、国际集装箱支线港发展的潜力。建议通过建设多用途码头实现集装箱功能的起步，分期建设，预留扩建及改造的空间。科考瑞港周边区域道路基础设施匮乏，集疏运条件还不完善，因此建议科考瑞港的建设时机在海湾省—南高地省高速公路和疏港道路完成之后，或与疏港道路同步建设。