道路危险品运输的系统动力学模型

1、道路危险品运输的系统动力学模型    摘要：为分析评价道路危险品运输管理政策的实施效果，基于我国道路危险品运输管理现状，建立道路危险品运输的系统动力学模型.综合分析法规、行政、经济等3种管理方式，提出减免合法危险品运输企业营业税的政策建议，并对政策实施效果进行模拟.模拟结果表明：在该项政策的支持下，合法运输企业可以提供更具竞争力的价格，最终达到降低危险品运输事故率的目的.关键词：危险品； 运输； 系统动力学； 政策效果； 模拟中图分类号：U492.3363；N941.3 文献标志码：ASystem dynamics model of road trans

2、portation ofhazardous materialsTANG Limin, TANG Lei, YU Yue(Transportation Management College, Dalian Maritime Univ., Dalian Liaoning 116026, China)Abstract： In order to analyze and evaluate the implementing effect of road hazardous materials transportation management policy, the system dynamics mod

3、el of the road hazardous materials transportation is established based on the situation of the road hazardous materials transportation management in China. Three management modes, including legislation, administration and economy, are analyzed synthetically, and the policy that reducing business tax

4、 for legitimate enterprises is recommended, and implementing effect of the policy is simulated at the same time. The stimulation results show that legitimate enterprises can provide competitive prices under the support of this policy, and attain the goal of cutting down the hazardous materials trans

5、portation accidents.Key words： hazardous materials; transportation; system dynamics; policy effect; simulation0 引 言道路危险品运输是危险品产业链条上极易发生事故的一个环节.由于危险品具有易燃易爆、腐蚀性强等特点，事故一旦发生，可能造成巨大的生命财产损失和严重的环境污染.1加强道路危险品运输管理，降低事故发生率，减少事故对环境构成的威胁，已经成为危险品安全生产管理工作的重中之重.目前，针对道路危险品运输的研究主要集中在对国外管理经验2-4、国内管理现状及存在的弊端5-7等方面的定性论

6、述上，而定量研究较少，且现有的定量研究一般是应用计量统计、风险概率模型和双层规划等方法对事故统计、运输风险、路径选择等微观层面8-12的研究，缺乏对包括运输和相关产业经济等较大系统的定量分析.实际上，道路危险品运输与石化产业、社会经济的各项活动都密切相关，它们共同构成复杂、开放的巨型系统.对系统的优化包括掌握系统内各元素之间复杂的关系和系统动态变化的规律，并作出正确的组织决策等，是一个复杂的系统工程.鉴于道路危险品运输系统的动态性和复杂性，以及系统动力学在分析解决复杂系统问题方面的优越性，采用系统动力学方法建立模型，并进行政策模拟.1 道路危险品运输的系统分析1.1 子系统分析道路危险品运输系

7、统是一个复杂的社会系统，行业外部与石化产业高度相关，二者相互促进；行业内部则包括大量的运输企业，各企业之间既有区别又有联系.根据所属范畴不同，可以将道路危险品运输系统进一步划分为两个子系统：道路危险品运输与石化产业的互动系统和道路危险品运输市场系统.（1）道路危险品运输与石化产业的互动系统.石油和化学工业生产中涉及到的原料和产品大多数都是危险品，其中95%的危险品都涉及异地运输.石化产值的增长会导致道路危险品运量的上升，而图1 道路危险品运输与石化产业的互动系统事故数量的上升则导致石化产值和运量的下降，见图1.道路危险品运输事故数量是指单位时间内（一般为1 a)发生在道路运输过程中的危险品事故

8、的次数.（2）道路危险品运输市场系统.危险化学品安全管理条例和道路危险货物运输管理规定中的有关条款规定，只有符合资质并经申请审批合格、获得加盖道路危险品运输专用章的道路运输经营许可证和道路运输证的企业和车辆，可以经营道路危险品运输业务和运输危险货物.因此，可以将市场上的危险品运输企业和车辆划分为两类：一是具备上述资格的、登记在案的合法运输企业或车辆；二是不具备资格或是通过“挂靠”或“外挂”获得资质的个体或小型企业，这里称为非法运输企业或车辆.相应地，道路危险品运输供给分为合法运输供给和非法运输供给.道路危险品运输市场系统内部的反馈关系见图2.图2 道路危险品运输市场系统首先，危险品运量的增加，

9、将引起合法运量与非法运量的上涨.一般情况下，危险品事故数量也将随着运量的上涨而上升，当危险品运输受国家政策、执法、技术等外部因素影响时，事故数量可能出现波动.危险品运输事故造成的环境污染不利于社会经济的可持续发展，随之产生的舆论压力也将阻碍行业的发展，直接表现为运量的下降.通过对历史数据统计分析发现，每非法运输1万t货物发生的事故数量约为合法运输的3倍，见表1.这主要是因为，非法运输企业为了降低成本，保持竞争优势，违反国家的各项管理规定（如使用拼装、改装车辆，不按时检修车辆，雇佣不具备专业资质的驾驶人员和操作人员等），大大增加危险品运输的安全隐患.由于非法运输具有一定的隐蔽性和分散性，给我国道

10、路危险品运输管理工作带来很大难度.道路危险品运输系统中还存在着另一个反馈环：合法运量上升带动合法收入增加，平均收益也随之增加，从而吸引更多的合法运力供给进入系统，使非法运输比例下降，而合法运量上涨，构成一个自我加强的反馈环；反之，当合法运输企业的收益水平低于交通运输企业的整体平均水平时，企业将退出市场，合法运力供给下降，这将迫使托运人更多地选择非法运输，从而造成行业的平均服务质量下降，形成逆向选择的过程.安全管理成本（指根据国家或行业有关规定，为了保证安全作业而支出的各项费用，如操作人员安全知识培训费用、车辆或设备检验和维修费用等）是道路危险品运输系统中的主要元素之一，它在很大程度上决定着合法

11、企业的平均收益.例如：为了加强对危险品运输车辆的监控管理，近几年许多省、市运输管理部门都要求在本省、市通行的车辆安装全球定位系统（GPS），这使企业的经营成本大大增加，收益减少.同时，企业的收益也影响其安全费用支出.在收益有限的情况下，为了维持利润空间，企业可能会缩减安全投入.另外，企业安全工作开展的效果也取决于安全管理成本的多少，进而影响道路运输事故的发生率.1.2 政府管理对系统的影响理方法在系统中对应监管力度，它同样会引起安全管理成本的增加.同时，加大管理力度可以有效降低非法运输供给，降低安全隐患.经济管理方法，是指政府根据市场运营规律，运用经济杠杆（价格、成本、利润、税收等）调节和引导

12、市场健康发展.经济管理方法具有成本小、见效快等优点，而且可以调节市场上的资源分配，因此越来越受到政府部门的重视.2 系统动力学模型2.1 结构流图根据前文的分析，应用系统动力学模型绘制道路危险品运输的系统结构流图，见图4.2.2 系统参数描述模型中的参数包括常变量、辅助变量、状态变量和流速等，具体说明见表2.2.3 主要参数及方程的确定模型中的参数及方程主要通过3种方法确定：（1）查阅相关历史资料得到石化产值与道路危险品运量、道路危险品运量与危险品运输事故数量的表函数，见表3和4.营业税率、合法运输车辆、合法运输企业、石化产业增长率等数据也可直接获取.（2）一部分参数和方程是基于一定的基础数据

13、推导得出的.以非法运输车辆数量为例：这些车辆大部分是普通货车或是由普通货车改装的，通用性较强，可以灵活转变目标市场，因此假设非法运输车辆与普通营运货车的增长速度一致.根据搜集到的20072009年的数据发现，非法运输车辆约占全国运营载货车辆的0.114%；根据中国统计年鉴2008中载货车辆的数量，可以进一步得出非法运输车辆的数量，见表5；通过线性回归拟合出非法运输车辆的函数y=0.536x+0.814 8，见图5.该图的横坐标上的年序数1，2，9对应的年份分别为2001，2002，2009.应用系统动力学理论中函数的表2 参数说明参数类型含义单位v常量货物平均价值元/tt1常量合法运输1万t货

14、物发生事故数量起/万tt2常量非法运输1万t货物发生事故数量起/万tr常量营业税率%e常量期望收益万元f常量合法运价元/(t?km)w常量非法运价元/(t?km)H2常量非法运输车辆辆l常量合法运输企业平均保有车辆辆y常量政策因子u常量事故造成的平均货物损失tG辅助变量石化产业增长率%B辅助变量贡献率%Q辅助变量道路危险品运量万tQ1辅助变量合法运量万tQ2辅助变量非法运量万tA辅助变量非法运输吸引力因数J辅助变量非法运输比例H1辅助变量合法运输车辆辆M辅助变量合法收入万元C辅助变量安全管理成本万元S辅助变量安全系数D辅助变量平均收益万元K1辅助变量合法运输事故数量起K2辅助变量非法运输事故数

15、量起K辅助变量道路危险品运输事故数量起i流率进入率家/年o流率退出率家/年x流率石化产业增加值万元/年P状态变量石油与化学工业产值万元N状态变量道路危险品运输企业家SC TABLE表函数安全管理成本与安全因数的表函数PQ TABLE表函数石化产值与道路危险品运量的表函数这里，期望收益是根据交通运输行业的平均利润率确定的.（3） 部分参数和方程根据实际系统和模拟系统的意义及特征确定.假设在现有技术、法规及其他约束条件下，运输1万t货物发生的事故数量一定.具体计算可取表1中合法运输和非法运输1万t货物发生的事故数量的平均值.通过市场调研发现，公路危险货物运价是0.07元/(t?km)，普通货物运价

16、是0.05元/(t?km).非法运价低于市场运价，但不会低于普通货物运价，否则，非法运输企业不必冒险运输危险品.因此，可这里IF ELSE THEN是一个判断函数，首先判定式子(e-D)/D?N是否大于0，如果是，则输出这个数值；否则，输出数值为0.3 模型检验在使用Vensim软件建模过程中，已经使用软件所提供的编译检错和跟踪功能，完成模型结构适合性检验及结构与实际系统一致性检验.因此，只需要对模型行为的一致性进行检验.（1）模型行为是否重现参考模式.通过模拟获得石化工业产值、危险品运量、危险品运输事故数量的行为模式.由图6可知，符合最初的参考模式.（2）统计学方法的检验.通过模拟获得石化产

17、值、危险品道路运量、危险品道路事故数量的数据，见表6.可以看出，模拟数据与真实数据十分接近，误差不超过20%.一系列结构与数据的检验表明，模型能够反映道路危险品运输系统的结构和行为特点，可以应用于政策模拟.4 政策模拟与分析4.1 采用经济政策的设想21世纪初，国家出台的一系列标准、管理办法和专项整治方案对抑制事故的发生确实起到巨大作用.但是，相对于科技进步和经济的快速增长，有的法规已滞后，而法规的修订需要严密论证，耗时较长，例如2008年国务院已经在网上公布化学危险在行政执法方面，我国道路危险品运输管理存在着管理职能交叉、执法水平有限、法律的地方性差异大等问题，这使许多企业存在侥幸心理，许多

18、违规行为不能被及时查处.上述问题主要是由管理体制造成的，而体制的变革则是一项规模更为庞大的工程.欧洲国家更倾向于将3种管理方法相统一.例如某些国家要求企业在申请经营许可证时必须有9 000欧元的起始资金，若该企业有第2辆车，还要追加5 000欧元.起始资金必须存在企业银行账户上，并且由银行冻结.设置起始资金制度的目的在于，当危险品运输企业违反规则时可以立即进行罚款处理，保证法规执行到位，同时也可以从经济上促进企业自觉遵守规定，减少违章行为.温家宝总理在第6次全国环境保护大会上提出：要“从主要用行政办法保护转变为综合运用法律、经济、技术和必要的行政办法解决环境问题”.不难看出，政府已经开始重视综

19、合应用多种管理方法去解决问题.因此，道路危险品运输管理也可以寻求经济途径.非法运输较合法运输的竞争优势主要体现在价格上，而价格也是金融危机背景下货主企业最关注的问题.在价格竞争的压力下，许多合法运输企业不得不缩减安全管理支出，但由此可能增加安全隐患.而完全履行安全管理条例的合法企业则可能因为盈利少或不盈利而退出市场.道路危险品运输在国计民生中扮演着重要角色，需要政府管理部门给予充分重视，合法运输企业的主导地位也需要政府帮助巩固.政府对运输企业采取一定的支持政策是有先例的，例如2010年初国家为了进一步支持国际运输事业的发展，出台对国际运输业务减免营业税的政策，使国际航空和中国远洋集团分别节省2

20、1亿元和4 200万元的税收支出.在道路危险品运输领域，政府也可以借鉴这一做法，对危险品运输企业实施营业税减免政策.之所以选择营业税，是因为此项辅助政策仅针对危险品运输业务，而且多运多减、少运少减，既体现公平原则，又可以鼓励企业合法经营.这样，合法企业也可以提供具有竞争力的价格，将非法运输企业排挤出市场.4.2 经济政策效果模拟目前营业税率为3%，减免后营业税率为0，在保持一定的利润水平下，合法运输企业的运价可以降低.模拟分以下3种情况：(1)营业税率=3%，合法运价=0.07元/(t?km)；(2)营业税率=0，合法运价=0.065元/(t?km)；(3)营业税率=0，合法运价=0.06元/

21、(t?km).模拟结果见图79.从图中可以看出，减免营业税后，合法运输企业的运价下调为0.065和0.06元/(t?km)，危险品运输事故数量出现明显下降（见图7），而且受政策的激励，合法危险品运输企业数量增加（见图8），达到将危险品非法运输车辆排挤出市场的目标，危险品非法运输事故数量大大下降（见图9），市场也将趋于稳定.5 结束语根据道路危险品运输系统的特点，应用Vensim软件建立系统动力学模型，并且通过广泛调研和实际推算确立参数方程.经检验，模型的结构、行为模式与真实系统一致，可以应用于政策模拟研究.结合我国道路危险品运输的管理现状，本文提出采取减图7 危险品运输事故率模拟免合法运输企业

22、营业税的政策建议，并对政策效果进行模拟.结果表明，此项政策的实施可以使合法运输企业在不损失利润的前提下，提供更具市场竞争力的价格，排挤非法运输，降低道路危险品运输事故数量.对模型的部分参数进行调整即可以应用于对具体的法规、行政管理政策实施效果的模拟，这也是今后进一步的研究方向.参考文献：1赵来军, 吴萍, 许科. 我国危险化学品事故统计分析及对策研究J. 中国安全科学学报, 2009, 19(7): 165-170.2邓小兵. 德国道路危险品运输管理特点及启示J. 综合运输, 2008(5): 77-80.3郭冬梅. 欧洲危险品运输管理经验借鉴J. 运输经理世界, 2009(7): 48-49

23、.4郭冬梅. 危险品运输管理体制刍议基于欧洲危险品运输管理经验借鉴C/2008年危险品运输国际论文集. 济南: 物流时代杂志社, 2008: 66-69.5成英, 汪磊, 董秀萍. 道路危险品运输管理行政执法若干问题探讨J. 交通企业管理, 2007(10): 75-76.6赵来军, 张江华. 危险化学品供应链安全监管组织协调的几个关键问题研究J. 复旦学报: 自然科学版, 46(4): 437-441.7徐琛, 吴芳, 李志成, 等. 我国道路危险品运输管理的特点及分析J. 应用科技, 2008(8): 52.8KARA B Y, ERKUTB E, VERTERC V. Accurate calculation of hazardous materials transport risksJ. Operations Res Letters (S0167-6377), 2003, 31(4): 285-292.9DIAZ J M, GOMEZ F, TOUSSAINTC