楊新
摘 要:鐵路貨運量是反映鐵路運輸組織盈虧的一個主要依據(jù)。而貨運量的預(yù)測的準(zhǔn)確程度直接影響著鐵路運輸設(shè)備的利用效率、運營的效益以及鐵路運輸未來的發(fā)展規(guī)劃。文章在建立貨運量預(yù)測的模糊時間序列分析模型的基礎(chǔ)上,以湛江港鐵路分公司為實例求解模型并得出預(yù)測結(jié)果,并進一步對模型進行檢驗,分析結(jié)論的可靠性,并就此提出提高貨運量的措施。
關(guān)鍵詞:鐵路貨運量;模糊時間序列;貨運量預(yù)測
前言
通常鐵路運輸是運輸行業(yè)中的中流砥柱,但影響鐵路貨物運輸?shù)囊蛩貜膬?nèi)部問題到外部因素有很多,導(dǎo)致我們無法確切的知道未來貨運量產(chǎn)生的具體數(shù)量和具體時間,因而鐵路貨運量的預(yù)測就成為一項比較復(fù)雜的工程。一般情況下,我們無法對貨運量的全部影響因素及其之間的相互關(guān)系都進行考慮,且這些影響因素往往不能具體量化,因而我們稱之為“模糊性”。因此我們運用模糊時間序列預(yù)測的方法來對湛江港鐵路貨運量進行預(yù)測。
1 模糊時間序列的建模
1.1 模糊時間序列預(yù)測基本模型
模糊時間序列預(yù)測的基本模型為:
在公式(1)中,X*(t)為模糊時間序列X*(t)的估計值;i是模糊多項式系數(shù),i∈,i=0,1,……k,是模糊數(shù)集合;i=(ai,ci)是對稱三角模糊數(shù),其中ci為模糊幅度,ai為中心值;k是模糊多項式階數(shù),k∈N,N為自然數(shù)集合;?著為隨機誤差,通常規(guī)定它的期望值E(?著)=0。
1.2 獲取模糊數(shù)據(jù)
由于實際調(diào)研中所得數(shù)據(jù)為實數(shù),而模型中需將其換成模糊數(shù)x*1,x*2,……x*n,其變換公式如下:
U1=max(x1,x2),V1=min(x1,x2),Ut=max(xt-1,xt,xt+1),Vt=min(xt-1,xt,xt+1),其中t=2,3,……,n-1,Un=max(xn-1,xn),Vn=min(xn-1,xn),令模糊中心值at=(Ut+Vt),模糊幅度ct=(Ut-Vt),則構(gòu)造出一組三角模糊數(shù)序列X*t=(at,ct)
1.3 確定時間序列階數(shù)和模糊系數(shù)
(1)確定時間序列階數(shù)?,F(xiàn)在用兩種方法來確定時間序列階數(shù)k,一種是作出X*(t)的中心值at的散點圖并連接成折線圖,根據(jù)折線圖的大致形狀選擇模型的時間序列階數(shù)k;另一種方法就是將階數(shù) 取成若干不相同的自然數(shù),則對應(yīng)到每個k值求At的t估計值,即有:由公式(2)中的約束條件ht?叟h0得知,我們將公式(3)代入到公式(2)中,即有:
其約束條件為: ,
最后,將時間t帶入 即可得到預(yù)
測時期的預(yù)測集X*(t)。
1.4 模型檢驗
對預(yù)測結(jié)果與源數(shù)據(jù)進行殘差檢驗,殘差公式為: ,
1.5 模糊時間序列模型算法設(shè)計
模糊時間序列模型算法:
功能:通過對往年貨運量的匯總分析和計算,得到未來幾年的貨運量。
輸入:歷史年份年貨物發(fā)送量。
輸出:預(yù)測年份年貨物發(fā)送量。
步驟一:將原始數(shù)據(jù)模糊化處理。
步驟二:根據(jù)模糊數(shù)據(jù)的中心值?琢t分布確定時間序列階數(shù),并對原始數(shù)據(jù)進行傳統(tǒng)的線性回歸,確定系數(shù)At。
步驟三:根據(jù)公式代入步驟二中的系數(shù)Ai,算出wi,并代入模糊處理后的數(shù)據(jù)得到目標(biāo)函數(shù)和約束條件。
步驟四:用LINGO11.0求解得到相應(yīng)參數(shù),得到模糊時間預(yù)測方程,并根據(jù)方程得到所有年份年貨物發(fā)送量模糊估計值。
步驟五:模型檢驗,算出殘差,相對誤差和平均相對誤差。根據(jù)結(jié)果,判斷平均相對誤差是否符合要求,若符合,則用模糊預(yù)測方程預(yù)測出預(yù)測年份貨物發(fā)送量;若不符合,則考慮改變模糊序列階數(shù),返回步驟二重新計算。
步驟六:得到預(yù)測年份年貨物發(fā)送量。
2 算法實例
2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備及模糊化處理
收集湛江港鐵路分公司從2005年到2014年的年貨物發(fā)送量作為原始數(shù)據(jù),由于其為精確數(shù)據(jù)需進行模糊化處理,模糊時間序列如表1所示。
作出X*(t)的中心值at的散點圖并連接成折線圖,如圖1所示。
圖1 中心值at的散點折線圖
2.2 模型求解
將t代入上述方程中,得到湛江港鐵路分公司各個年份貨運量的估計值,并繪制折線如圖2所示。
圖2 湛江港鐵路分公司貨物發(fā)送量一階模糊預(yù)測曲線圖
從上述折線圖中可以看出,t變動時,X*(t)是一個范圍逐漸擴大的直線帶,湛江港鐵路分公司各年份的貨物發(fā)送量盡可能的包含在了這個預(yù)測的模糊變化區(qū)間中,且后面兩年的估計中心值非常貼近于真實值。
2.3 模型檢驗
在模型預(yù)測求解完成后,需對預(yù)測結(jié)果做誤差分析,即對貨物發(fā)送量的預(yù)測值與實際值進行殘差檢驗,結(jié)果如表2所示。
表2 湛江港鐵路分公司貨運量預(yù)測模型殘差檢驗
由2可以看出,該模型預(yù)測的平均相對誤差為:(5.35%+5.22%+1.94%+3.14%+3.03%+10.00%+3.68%+4.39%+0.79%+0.46%)/10=3.8%,除了2010年的預(yù)測誤差比較大,其他絕大多數(shù)的基本控制在5%以內(nèi),最大相對誤差也是10.00%,根據(jù)精度要求,1-5年的預(yù)測相對誤差在15%以內(nèi),滿足精度要求。
2.4 模型的預(yù)測
根據(jù)前面所建立的湛江鐵路分公司貨運量的模糊時間序列模型,對今后兩年貨運量進行預(yù)測:2015年的貨物發(fā)送量為:X*(11)=(3181.6,3352.1,3522.6),則2015年貨物發(fā)送量的預(yù)測中心值為3352.1萬噸,相應(yīng)地,用同樣方法預(yù)測2016年的貨物發(fā)送量為3482.5萬噸。
3 提高貨運量的措施
通過上述模糊時間序列模型對貨運量的預(yù)測,可以看出湛江港鐵路分公司的貨運量大致呈持續(xù)上升趨勢,但由于我國的經(jīng)濟發(fā)展正處于一個特殊的時期,經(jīng)濟增長速度放緩,貨運量難免有一些波動。從外部因素來看,生產(chǎn)力的布局發(fā)生著變化,第三產(chǎn)業(yè)迅速崛起,大宗貨物市場低迷,其他運輸方式也在以不同的方式與鐵路貨物運輸進行著競爭;從內(nèi)部因素來看,運價機制不夠靈活,運輸時效性以及運輸質(zhì)量有待提高,湛江港鐵路分公司東站和港站的運輸能力緊張,種種因素都對湛江港鐵路分公司的貨運量產(chǎn)生影響,因而需要在鐵路貨運工作上有更高的要求。為此對湛江港鐵路分公司貨運量的提高提出以下相應(yīng)的對策。
3.1 提高貨物運輸?shù)臅r效性
相比公路運輸,鐵路貨運的裝卸和集結(jié)時間比較長,運輸時效性差,所以應(yīng)讓湛江港鐵路分公司的鐵路建設(shè)與貨源需求地接軌,加強與煤炭、金屬礦石、石油、集裝箱等主要支柱貨源相關(guān)的鐵路裝卸能力建設(shè),適當(dāng)提高裝卸機械配備,調(diào)整對貨位裝車線的長度,減少裝卸和集結(jié)時間。
3.2 提高湛江港東站和港站的運輸能力
東站的運輸能力受到限制主要在于相鄰的塘口站沒有編組站,但卻接收來自茂名,湛江,港站等五個方向的貨物運輸,因而經(jīng)常需要占用東站的到發(fā)線,影響東站正常運輸秩序,尤其是在運輸高峰期,占用線路導(dǎo)致堵塞和等待的時間較長??梢赃m當(dāng)嘗試創(chuàng)新鐵路建設(shè)管理模式,通過招商引資、銀行融資等方式籌措建設(shè)資金,釆用與地方政府、鐵路局合作等形式加快港口鐵路支專線建設(shè),加強鐵路分公司與路方溝通,協(xié)調(diào)處理好湛江港站、東站等港前技術(shù)作業(yè)站能力建設(shè)。以提高其運輸能力,從而提高貨運量。
3.3 大宗貨物實施物流供應(yīng)鏈一體化管理
產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在發(fā)生著變化,但大宗貨物依然是湛江港鐵路分公司貨物運輸?shù)闹黧w。因而加強物流技術(shù)設(shè)施建設(shè),提升企業(yè)管理的軟實力,建成規(guī)模化、綜合化的物流基地,以實現(xiàn)物流供應(yīng)鏈一體化管理。可以更好的控制成本,降低庫存和分散,實現(xiàn)鐵路貨運產(chǎn)品的完整性,更好的為企業(yè)創(chuàng)造價值,贏得更多的市場,提升市場競爭力。
3.4 建立市場導(dǎo)向的運價機制
與公路相比,鐵路運價機制不夠靈活,其運價的制定包含一定的政策性,且從發(fā)站到到站收費標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,這樣的運價體制很難適應(yīng)當(dāng)今物流和市場的快速發(fā)展。因而建立具有市場導(dǎo)向的運價機制,一方面全面規(guī)范物流和裝卸的收費標(biāo)準(zhǔn),推行一口報價體系;另一方面適當(dāng)給予湛江港鐵路分公司在貨物運輸價格浮動上自主權(quán),以按照旺季和淡季的這種季節(jié)波動變化來調(diào)整貨運價格,更好的適應(yīng)市場環(huán)境的快速變化,增加湛江港鐵路分公司在運價上的競爭優(yōu)勢。
參考文獻
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