三、京津冀物流通道协同性研究

（一）协同评价模型的构建过程

1．相关理论的应用

（1）系统理论

系统论的发展过程主要经历了两个阶段，分别为经典系统论和现代系统论。经典系统论的研究对象主要是整体和整体性的问题，通过经典数学，包括微积分、集合论、对策论等主要方法工具进行研究，它同其他相关学科相互影响。贝塔朗菲认为，任何系统都是一个有机的整体，并且可以体现出其各要素在特定状态下所没有的性质。系统的整体性思想是其理论的核心，将所研究和处理的对象当作一个系统，对系统的结构及其功能进行分析，运用系统优化的观点看问题。⁽¹⁵⁾

目前，在自然科学、工程技术运用系统的基础上，经济管理等社会科学领域已经成功应用系统论。我国科学家钱学森对经典系统论到现代系统论的发展起到了促进作用，他在系统论的研究和实践中明确指出：“系统论是整体论与还原论的辩证统一。”他还指出，一个复杂的系统包括不同结构和各自特点的层次，层次之间的关系不是割裂开来的，而是可以相互反应和作用的，一个层次到另一个层次的飞跃是量变到质变的过程。他还将简单系统和复杂系统进行了明确的区分，并分别阐述，指出系统的两个重要方面分别为结构和功能，其研究对于后来学者在相关领域进行研究实践有着重要意义。

（2）协同学理论

对一个系统从无序状态演变到有序状态，从而达到自组织过程，是协同学的主要研究内容。协同学理论作为系统理论种类之一，不仅包括一般系统理论的基本思想，还加入新的东西，例如认为子系统和要素等部分构成了系统，这些子系统或要素之间产生作用之后，将信息和能量进行传递，进而形成新的协同效应。

协同学的思想主要是从总体上掌握事物的本质问题，重点研究系统和各子系统或各要素之间的相互作用关系。物理学家赫尔曼·哈肯最早在研究激光理论的基础上提出了协同学，哈肯通过类比研究方法，研究在一定的基础条件下，系统中的各个子系统通过相互协作与作用，产生了具有一定功能的自组织结构、时间结构和空间结构，即非平衡系统的自组织现象。⁽¹⁶⁾

（3）区域经济理论

生产资源在空间上如何优化配置和相互组合是区域经济理论所研究的内容，虽然生产资源有限，但是如果将生产资源进行有效的重组配置，便可以使有限的生产资源产出更多的效能。正是由于对生产资源的排列方式以及对资源配置的规划布局的主张不同，导致不同区域经济理论的产生。其中，平衡发展理论、不平衡发展理论、区域分工贸易理论、梯度转移理论等都是区域经济的基础理论。本章正是通过物流网络理论和区域经济理论相结合确定出区域物流网络系统，同时结合系统论及协同学界定出区域物流网络协同发展理论。

（4）耦合理论

两个或两个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象，被称为耦合。耦合概念包含系统理论的思想，对各子系统如何相互作用进行研究，系统整体的功效可以全面发挥出来。本章主要运用耦合概念建立协同发展评价模型，通过耦合概念的理论思想融入协同发展评价模型，通过耦合度来反映子系统相互作用的强度，并且结合协同学理论，研究系统如何从无序发展状态最后达到协同发展。

2．协同评价模型构建

在模型中，假设区域系统内部可分为m个子系统，用Si表示系统中的子系统，其中i∈［1，m］。设子系统序参量为e′_i=（e_i1，e_i2，e_i3，…，e_in），n>1，而e_ij是子系统中的序参量分量，则子系统的有序度可表示为：

式中，θ_i（e_ij）为子系统中序参量分量e_ij的有效功效，序参量分量是通过对序参量标准化处理后的结果，而子系统的有序度是通过集成方法来实现的，在实际情况中，一般采用线性加权法。式（4）中θ_i（e_ij）∈［0，1］，θ_i（e_ij）值越大，说明序参量分量e_ij对子系统的功效贡献越大。

其中α_ij≤e_ij≤β_ij，j=（1，2，3，…，n），α_ij和β_ij分别为序参量分量临界点的下限和上限。假定（e_i1，e_i2，…，e_iρ）是正向指标，则正向影响子系统有序程度；假定（e_ip+1，e_ip+2，…，e_in）是负向指标，则负向影响子系统有序程度。子系统中序参量分量的有效功效可表示为：

而式（4）中γ_j代表子系统中第j个序参量的权系数，γ_j≥0，=1。本章对权系数γ_j可选取熵值赋权法给予确定，即利用信息熵和信息效用值指标表征。假设每个序参量共包含t个指标（t年数据），其中x_ju为序参量j的第u个样本数值，为消除原始数据不同量纲的影响，对原始数据x_ju进行标准化处理：

式中，x_ju×max为正向指标j的理想值，可将评价指标的极大值作为理想值；x_ju×min为负向指标j的理想值，可将评价指标的极小值作为理想值，最终得到标准化值：

序参量信息熵值g_j和信息效用值W_j为：

其中，a为与本系统的样本数n有关的正常数，当n个样本处于完全无序分布状态时，a=1/In（n），则指标权系数可表示为：

最后结合物理学中耦合概念的思想，由两个子系统之间耦合推广得到多个系统相互作用的耦合度模型，则多个子系统间耦合度的表示形式如下：⁽¹⁷⁾

本章所指耦合度是反映这种相互作用强度的指标，协调系数是作为考量系统协同发展的权重因子，因此在耦合理论的基础上引用综合协调指数T：

其中

则系统协同发展评价的最终计算公式为：

其中，T为区域系统的综合协调指数，a₁+a₂+a₃+a₄+…+a_n=1（在计算中各系数取平均值），S_i为子系统i的综合评价值，L_ij为i系统的第j个指标的评价值，P_πj为第π年第j个指标的比重值。协同度C_n在（0，1）的取值范围之间，取值越大，说明区域系统间的协同性越好；当C_n趋向于0时，区域系统协同发展的协同性极小。

已知区域系统的协同度取值在（0，1）区域范围，参考国内学者对协同度等级划分标准，^(18)(19)以及基于本章研究的需要，将协同度划分为三个等级，具体划分情况见表1-25。

（二）复合系统和评价体系的建立

1．复合系统的划分

系统理论通过研究整体和部分的协调关系，系统的模式、结构和规律，得知系统的发展与推进是通过部分，即子系统的相互作用和整体与部分的相互作用来反映的。而协同学是研究一个系统从无序状态演变到有序状态，从而达到自组织过程的一门学科。将系统理论同协同学理论结合研究来看，系统整体运动中包括内部各个要素，即子系统的两种运用方式。

如果将京津冀区域物流通道作为一个整体系统，将区域经济理论同系统论、协同理论结合起来，则可以界定出区域系统协同理论。该理论将区域物流通道作为系统，研究在外部环境的作用下，区域内部子系统各要素怎样在初始无规则运动的状态下，实现区域子系统相互协调发展，从而整个区域系统呈现协同发展的飞跃。

如果将物流通道作为一个整体系统，将耦合理论同系统论、协同理论相结合，则可以界定出物流通道协同发展理论。该理论将物流通道看作一个系统，将物流通道内部各通道或者要素作为子系统，研究物流通道在子系统由无序向有序的运动中，怎样实现物流通道内部的协调发展和物流通道整体的协同发展。

将区域物流通道系统协同与物流通道协同结合，则可以界定出区域物流通道的协同发展理论。区域物流通道的协同发展理论指的是区域内部各子系统间物流通道实现优势互补，区域物流通道在子系统由无序走向有序的运动中，怎样实现物流通道内部协调发展和物流通道整体的协同发展。

综合以上理论分析，京津冀物流通道协同发展指的是将京津冀物流通道作为一个区域系统，北京市物流通道、天津市物流通道和河北省物流通道作为三个子系统，研究三个子系统物流通道之间和各子系统内部，即物流通道内部各要素之间，在外部环境的作用下，如何由无序发展向有序发展迈进，形成各子系统物流通道内部均衡发展，各子系统物流通道之间实现优势互补、协同推进、同子系统相适合的发展，最后达到整个京津冀区域物流通道系统的协同状态。

要分析子系统物流通道内部协同发展问题，首先要给出物流通道的内涵。对于物流通道，目前学术界还没有一个被普遍认可的定义，不同的学者对物流通道看法不一，对于物流通道应包含哪些内容，也存在分歧。然而学术界对物流网络的研究较丰富，其中，鞠颂东带领的物流网络研究团队将物流网络分为物流组织网络、物流基础设施网络和物流信息网络三个种类，包含的内容最广。

本章所分析的物流通道，是一种抽象的网络，类似于图论中的图。通道仅由节点和连线组成，物流活动的起止点和物资的中转点就是节点，而两个节点之间若存在货物运输进行的物流活动，则认为两点间存在连线。从功能上看，本章的物流通道类似于前述三类物流网络中的基础设施网络，与运输通道也有较大的相似性。

2．指标体系的选取

本着指标要与研究的物流通道行为相一致，选取的指标之间要有连续性和可比性，以及选取的指标要有实际意义的原则，最终选择和确定本章所建立的评价指标体系。由于京津冀区域物流通道的协同发展需要各要素和子系统的相互协作，为了得出协同发展的机制，必须对京津冀物流通道的协同发展状况做一详细的分析，再结合数据模型的验证，为协同路径的建立提供支撑。为此，本章的研究思路是结合协同发展评价模型对京津冀物流通道协同发展程度进行测量。本章结合系统论及协同学理论，借鉴协同评价模型，将京津冀物流通道系统分为北京市物流通道、天津市物流通道及河北省物流通道三个子系统。同时，根据前文对物流通道含义的界定，对每个子系统又分为两大指标类别和四个序参量分量指标。本章建立的评价指标体系见表1-26。

下面针对本章所构建评价体系中的序参量分量进行解释其内涵以及数据获取来源。

（1）通道可达性

可达性是指交通与运输的便捷性水平，即在给定的交通系统中人、资源、生产要素等从某一地点到另一地点的便利程度。通道可达性指标的获取主要是通过运用ArcGis软件测量得出京津冀区域货运节点间的旅行时间距离，使用货运节点权重的计算方法得出京津冀区域各货运站的权重，以及通过调研获取货运时速等原始指标，再通过运用加权平均旅行时间法求解得出，前文已详细展示通道可达性的内容，此处不再赘述。

（2）通道容量

物流通道容量是区域物流系统规划和物流资源优化配置的前提，也是对物流通道进行选择与评价研究的基础。在国内外学者对通道容量研究的基础上，本章界定的物流通道容量是将客运量转换成货运量，统一采用货运量指标来衡量的，在换算的过程中主要是以周转量和换算周转系数来确定。换算周转量，通常是指在一定时期内（通常为一年）一个铁路局或全路所完成的以换算吨公里为单位计量的包括旅客、货物和行包位移量来表示总运量的指标。⁽²⁰⁾其基本计算公式是：

换算周转量=货物周转量旅客+周转量旅客×周转量换算系数

（3）通道宽度

通道宽度指标主要是用于衡量在均质化条件下，一个城市与不同城市之间的通道经济发展水平。在本章的研究中，通道宽度指标数据的获取是通过引力模型求得。^(21)(22)为了使城市引力模型一般化，我们在考虑城市间的引力作用时，以城市人口规模或经济规模作为规模影响因素，而以现实的地理距离为距离影响因素，则如果城市i和城市j的人口规模及经济规模分别为P_i、P_j和GDP_i、GDP_j，相互间距离用D_ij表示，则城市i和城市j间的相互作用T_ij为：

或是

在城市引力模型的基础上，进一步对物流通道进行分析。通道宽度是一个无量纲性的概念模型，主要与区域之间（中心城市之间）的最佳交通距离（时间）成反比，与区域之间（中心城市之间）的经济总量水平（GDP）成正比。总体而言，通道宽度的引入，主要是用于衡量在均质化条件下，一个城市与不同城市之间的通道经济发展水平。

通道宽度的预测模型为：

其中，H_R和H_A分别是通过铁路（铁路和公路运输时间相近，视为铁路和公路的综合）或航空所产生的“交通距离”，而α和β则是公路、铁路运输方式的权重，（α×H_R+β×H_A）则可被视为综合性的“交通距离”。这里考虑虽然京津冀区域公路作为当前主要的交通通道载体，但是在跨区域、货物运输量大的情况下，铁路运输仍具有不可替代的作用，因此这里设定α为0.7，β则为0.3。

（三）评价指标的相关性分析

在对京津冀区域三个物流通道子系统进行协同评价之前，需要对三个子系统的评价指标进行相关性分析。本节将会运用SPSS20.0软件对北京、天津及河北省评价指标体系进行相关关系的分析，分析结果分别见表1-27、表1-28、表1-29。相关关系（Correlate）是研究变量之间关系密切程度的一种统计方法，应用广泛，是专业统计分析中的基础。

表1-27、表1-28、表1-29中相关系数上角的^∗∗表示显著性水平，α≥0.01时拒绝原假设。可以从表1-27、表1-28、表1-29中得出北京市、天津市及河北省各指标体系之间的显著性水平都小于0.01，说明同意原假设的相关性，因此评价指标体系之间基本上都存在一定的强相关性，可以进行协同发展的研究。

（四）协同度测算的实证分析

1．原始数据的测算

通过上文对评价体系中相关序参量分量的界定以及相关测算方法的说明，此处进行计算，其北京市、天津市及河北省原始数据的结果分别见表1-30至表1-32。

2．序参量分量指标赋权

通过式（6）至式（10），首先对序参量分量指标的初始数据进行标准化处理，其标准化值的处理结果见附录中的附表3，得到北京市、天津市以及河北省物流通道子系统序参量分量指标的权重（见表1-33）。

3．系统协同度求解

根据京津冀2015—2017年物流通道系统评价指标体系的相关数据，利用构建的协同发展评价模型，先对原始数据进行标准化处理，再计算子系统中序参量分量的有效功效，计算结果见附表4，最后通过式（4）计算2015—2017年三个物流通道子系统有序度，计算结果见表1-34。

通过式（11）至式（13）计算得出京津冀物流通道系统的协调指数，最后通过式（14）求出2015—2017年京津冀物流通道系统的协同度，其协调指数和协同度的值见表1-35。

4．结果分析

通过建立的协同发展评价模型计算出2015—2017年京津冀各物流通道子系统的有序度值，一方面通过比较这三年三个子系统的有序度值变化，得出2016年至2017年北京市物流通道有序度最大，2015年天津市物流通道有序度最大，可见北京市、天津市的物流通道发展相对较好；同时从三个子系统在这三年的变化趋势可以得知，北京市、天津市以及河北省的有序度均呈现上升的趋势，可见2015—2017年京津冀区域物流通道的发展状况良好。另一方面从计算得出2015—2017年的京津冀物流通道系统协同发展值来看，京津冀物流通道系统协同呈现缓慢上升趋势且值稳定在0.35左右，即属于上文协同等级划分标准里0.3～0.6区间的初步协同等级，可见目前京津冀区域铁路物流网络系统的协同发展水平有待进一步提升。