基于組合預(yù)測(cè)的烏江干流貨物結(jié)構(gòu)及貨運(yùn)量預(yù)測(cè)

丁　濤，胡　裕，王麗錚，金　雁

（武漢理工大學(xué)　交通學(xué)院，湖北　武漢　430063）

基于組合預(yù)測(cè)的烏江干流貨物結(jié)構(gòu)及貨運(yùn)量預(yù)測(cè)

丁濤，胡裕，王麗錚，金雁

（武漢理工大學(xué)交通學(xué)院，湖北武漢430063）

為了對(duì)烏江干流貨運(yùn)量及貨運(yùn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，首先采用產(chǎn)銷(xiāo)平衡分析的方法，對(duì)烏江干流腹地的主要貨種產(chǎn)量和待運(yùn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后根據(jù)烏江貨運(yùn)量占貴州省貨物水運(yùn)量的比重基本穩(wěn)定的預(yù)測(cè)思路，建立組合預(yù)測(cè)模型對(duì)烏江水運(yùn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)通過(guò)能力下的烏江干流貨運(yùn)量和貨物結(jié)構(gòu)。預(yù)測(cè)結(jié)果表明，烏江航道必須考慮翻壩運(yùn)輸才能解決烏江航道上通航設(shè)施通過(guò)能力不足的瓶頸問(wèn)題。

烏江斷航；產(chǎn)銷(xiāo)平衡；組合預(yù)測(cè)；貨運(yùn)量；貨物結(jié)構(gòu)

1　引言

由于烏江航電樞紐的開(kāi)工建設(shè)，2006年以來(lái)烏江一直處于完全斷航的狀態(tài)。烏江航道臨近全面通航，為了充分發(fā)揮烏江航道升級(jí)的綜合開(kāi)發(fā)效益和航運(yùn)效益能力，對(duì)烏江干流未來(lái)貨運(yùn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)將有利于決策層掌握其通航設(shè)施能力是否能滿足水運(yùn)量的要求，是否需要借助于其他擴(kuò)能方式來(lái)滿足水運(yùn)需求。但是，由于數(shù)據(jù)缺失給通航后的貨運(yùn)量預(yù)測(cè)帶來(lái)較大困難。

在烏江斷航的時(shí)間段，許多學(xué)者對(duì)烏江航道相關(guān)問(wèn)題做過(guò)研究。胡雪梅等［1］采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了烏江銀盤(pán)樞紐工程河段貨運(yùn)量的預(yù)測(cè)模型，并對(duì)貨運(yùn)量進(jìn)行了實(shí)際預(yù)測(cè)；梁晶［2］等利用多種模型與組合預(yù)測(cè)相結(jié)合的方法對(duì)三峽樞紐過(guò)壩運(yùn)輸需求進(jìn)行了分析和預(yù)測(cè)；李旭循［3］等應(yīng)用BX數(shù)據(jù)生成法對(duì)灰色模型預(yù)測(cè)中的初始數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，并對(duì)江蘇省內(nèi)河航道貨運(yùn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)。綜合以上的研究可以發(fā)現(xiàn)，在烏江斷航期間，針對(duì)烏江的區(qū)段貨運(yùn)量有過(guò)相關(guān)研究，但缺少對(duì)整個(gè)烏江干流航道貨運(yùn)量及貨物結(jié)構(gòu)的研究。內(nèi)河航道的貨運(yùn)量預(yù)測(cè)方法較多，但鮮有類(lèi)似于烏江航道由于大規(guī)模的提升航道等級(jí)，修筑水利工程造成斷航近十年，缺失數(shù)據(jù)較多情況下對(duì)運(yùn)量預(yù)測(cè)研究。

本文希望通過(guò)對(duì)其干流航段貨物結(jié)構(gòu)及貨運(yùn)量的研究，有助于烏江航道建設(shè)及未來(lái)貨物過(guò)壩方式的研究。在缺失基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的情況下，為了增加預(yù)測(cè)的可信度，本文分析烏江的貨運(yùn)需求，預(yù)測(cè)烏江干流腹地各貨種未來(lái)待通過(guò)烏江的水運(yùn)量；再根據(jù)烏江水運(yùn)量占整個(gè)貴州省貨物水運(yùn)的比重是基本穩(wěn)定的預(yù)測(cè)思路，利用組合預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)烏江航道水運(yùn)量，最后得到烏江干流主要貨物的貨運(yùn)量和貨物結(jié)構(gòu)。

2　烏江干流的運(yùn)輸需求分析

貴州省有豐富的礦藏資源，磷礦儲(chǔ)量多達(dá)4.28億t，是全國(guó)三大磷礦基地之一；煤炭?jī)?chǔ)量8.3億t。除了礦產(chǎn)，貴州也是我國(guó)茶葉、煙葉、農(nóng)副產(chǎn)品的主要產(chǎn)地之一。煤、磷、鋁礦、烤煙、茶葉、油菜子等為省外急需的資源。

近年來(lái)內(nèi)河水運(yùn)集裝箱運(yùn)輸發(fā)展很快，就長(zhǎng)江的集裝箱運(yùn)輸，從上游宜賓、瀘州、重慶、涪陵、萬(wàn)縣、宜昌至中下游各港的水運(yùn)集裝箱發(fā)展速度很快。貴州省現(xiàn)在還沒(méi)有開(kāi)展內(nèi)河水運(yùn)集裝箱運(yùn)輸，對(duì)少量貴陽(yáng)、遵義的集裝箱運(yùn)輸，只能通過(guò)汽車(chē)運(yùn)到重慶港裝船，由于公路運(yùn)費(fèi)高，不經(jīng)濟(jì)，集裝箱運(yùn)量極少。隨著烏江各水電樞紐的建成，烏江干流烏江渡至涪陵近500多km航道將達(dá)到Ⅳ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)，這為貴州省水路集裝箱運(yùn)輸創(chuàng)造了有利條件。

烏江航道暢通后，其經(jīng)濟(jì)腹地主要是貴陽(yáng)市、遵義市、黔南州和銅仁地區(qū)。本地區(qū)通過(guò)烏江航道運(yùn)輸?shù)呢浄N包括有煤炭、磷化工產(chǎn)品、鋁產(chǎn)品、烤煙、茶葉、油菜籽、硫磺及合成氨、化肥、水泥、農(nóng)產(chǎn)品等，以煤炭、磷化工產(chǎn)品、鋁產(chǎn)品和水泥等大宗散貨為最主要貨物。

3　基于產(chǎn)銷(xiāo)平衡的烏江干流腹地各貨種待運(yùn)量預(yù)測(cè)

由于烏江斷航近十年，各貨種在斷航期間的運(yùn)輸方式缺少烏江航道運(yùn)輸，根據(jù)烏江干流腹地各貨種產(chǎn)量的歷史數(shù)據(jù)分析，烏江斷航對(duì)于煤炭、磷化工產(chǎn)品等產(chǎn)量巨大的貨種影響最大，結(jié)合烏江實(shí)際斷航情況、產(chǎn)業(yè)和運(yùn)輸需求分析、流域經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)分析，對(duì)各貨種產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)得到各貨種的未來(lái)產(chǎn)量函數(shù)，結(jié)合產(chǎn)銷(xiāo)平衡原理［4］計(jì)算得到各貨種的烏江待運(yùn)量。預(yù)測(cè)模型如下：

式中n表示自2006年斷航起的第n年（包括2006年），Pj為第n年j貨類(lèi)烏江待運(yùn)量預(yù)測(cè)函數(shù)，Qj表示利用斷航前數(shù)據(jù)所得到的產(chǎn)量預(yù)測(cè)函數(shù)，Qjn表示利用斷航前數(shù)據(jù)所預(yù)測(cè)的第n年j貨類(lèi)產(chǎn)量，Sjn表示第n年j貨類(lèi)的實(shí)際產(chǎn)量，αj為斷航影響系數(shù)，m為從斷航至2014年的年數(shù)。

以干流腹地的煤炭產(chǎn)量為例，根據(jù)2001—2014年貴州省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)［5］的數(shù)據(jù)，得到2001—2014年主要腹地的煤炭產(chǎn)量如圖1所示。

圖1　2001—2014年烏江干流腹地的煤炭產(chǎn)量

分析發(fā)現(xiàn)由于2006年烏江各水電站的開(kāi)工建設(shè)導(dǎo)致烏江航道斷航，干流腹地在2001—2005年煤炭量持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)（包含烏江航道的水運(yùn)量）下，2006年開(kāi)始煤炭產(chǎn)量大幅下降。根據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，腹地主要礦區(qū)的煤礦儲(chǔ)量豐富，礦企產(chǎn)能不能滿足潛在的需求，由于烏江斷航，受到運(yùn)輸方式和通道的限制，造成明顯影響，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。根據(jù)上述預(yù)測(cè)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，依據(jù)斷航前的煤炭產(chǎn)量趨勢(shì)和經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展趨勢(shì)，在烏江通暢的前提下，干流腹地的煤炭產(chǎn)量應(yīng)呈現(xiàn)出連續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，設(shè)煤炭為第1類(lèi)貨物，結(jié)合增長(zhǎng)函數(shù)預(yù)測(cè)得到Q1。

t為年份序列，2001年為基年1。根據(jù)預(yù)測(cè)函數(shù)，預(yù)測(cè)得到2006—2014干流腹地的煤炭產(chǎn)量Q1n，結(jié)合S1n計(jì)算出斷航影響系數(shù)α1=0.400 981，并預(yù)測(cè)得到2020年和2030年烏江干流腹地煤炭擬通過(guò)烏江水路運(yùn)輸?shù)拇\(yùn)量P1分別為1 300.368萬(wàn)t和1 537.764萬(wàn)t。

根據(jù)各貨類(lèi)歷史產(chǎn)量數(shù)據(jù)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合烏江實(shí)際斷航情況、產(chǎn)業(yè)和運(yùn)輸需求分析、流域經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)分析，利用冪函數(shù)模型、對(duì)數(shù)模型、回歸模型、指數(shù)模型等模型對(duì)貨種產(chǎn)量進(jìn)行合理預(yù)測(cè)，并根據(jù)產(chǎn)銷(xiāo)平衡得到理論上未來(lái)各主要貨種將通過(guò)烏江航道運(yùn)輸?shù)拇\(yùn)量。

各貨類(lèi)的預(yù)測(cè)待運(yùn)量見(jiàn)表1，表示未來(lái)貨物運(yùn)輸對(duì)烏江水路運(yùn)輸方式的需求，也意味著烏江航道通航后，有充足的貨源保證。通過(guò)實(shí)際貨運(yùn)能力的分析和預(yù)測(cè)，研究烏江的實(shí)際運(yùn)輸能力是否能夠滿足貨運(yùn)需求，并分析烏江水路運(yùn)輸?shù)呢浳锝Y(jié)構(gòu)，對(duì)烏江航運(yùn)樞紐擴(kuò)能有關(guān)鍵作用。

表1　未來(lái)通過(guò)烏江航道各主要貨種的預(yù)測(cè)待運(yùn)量（萬(wàn)t）

4　烏江干流貨運(yùn)量及貨物結(jié)構(gòu)的組合預(yù)測(cè)

組合預(yù)測(cè)［6］是對(duì)多種不同預(yù)測(cè)方法的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，充分提取不同預(yù)測(cè)結(jié)果的有價(jià)值信息，盡可能地提高預(yù)測(cè)精度，增加預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性和穩(wěn)定性。組合預(yù)測(cè)模型為：

考慮到斷航期間的數(shù)據(jù)缺失，直接預(yù)測(cè)烏江通航后的貨物水運(yùn)量不太現(xiàn)實(shí)也缺少數(shù)據(jù)的支撐。通過(guò)研究，根據(jù)烏江水運(yùn)量占整個(gè)貴州省貨物水運(yùn)的比重是基本穩(wěn)定的預(yù)測(cè)思路進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)貴州省貨物水運(yùn)量間接預(yù)測(cè)烏江水運(yùn)量，建立烏江航道水運(yùn)量組合預(yù)測(cè)模型：

表2　1998-2014年貴州省及烏江的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表［7］

（1）回歸分析預(yù)測(cè)。根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與貨物水運(yùn)量之間的相關(guān)性分析，選取貴州省GDP指標(biāo)為自變量x（t），貴州省貨物水運(yùn)量為因變量 f（t）。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)自變量和因變量建立回歸模型：

2001年為基年1，模型的R2=0.983 9，模型及參數(shù)顯著相關(guān)。根據(jù)貴州省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和相關(guān)資料查閱，貴州省GDP在2020年突破1.5萬(wàn)億元，到2030年將突破2.5萬(wàn)億元。

（2）灰色模型預(yù)測(cè)?；疑Ｐ皖A(yù)測(cè)［8］是針對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中既有已知信息，又有未知信息的實(shí)際情況，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)已知信息進(jìn)行一定數(shù)學(xué)處理來(lái)預(yù)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展變化趨勢(shì)，不但能作短期預(yù)測(cè)，中期預(yù)測(cè)置信度也較高，對(duì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)亦有良好的參考價(jià)值。采用GM（1，1）模型預(yù)測(cè)貴州省水路貨運(yùn)量，得到時(shí)間響應(yīng)函數(shù)：

2001年為基年1，模型的檢驗(yàn)指標(biāo)均方比值C= 0.109 3，小誤差概率P=1，模型檢驗(yàn)合格。

（3）運(yùn)輸彈性系數(shù)預(yù)測(cè)。運(yùn)輸彈性系數(shù)預(yù)測(cè)是根據(jù)預(yù)測(cè)的未來(lái)貴州省貨物水運(yùn)量發(fā)展速度與貴州省國(guó)民生產(chǎn)總值增長(zhǎng)速度的比值，判斷二者關(guān)系，從而預(yù)測(cè)未來(lái)貨物水運(yùn)量。根據(jù)2000-2014年貴州省的水運(yùn)量和GDP數(shù)據(jù)，以2000年為基期計(jì)算彈性系數(shù)。得到彈性系數(shù)分布圖及擬合曲線，分析其規(guī)律，運(yùn)用對(duì)數(shù)模型進(jìn)行彈性系數(shù)的預(yù)測(cè)，進(jìn)而得到貴州省貨物水運(yùn)量的預(yù)測(cè)模型為：

2001年為原點(diǎn)1，θ為貴州省GDP增長(zhǎng)率，根據(jù)貴州省發(fā)展規(guī)劃，在2015-2020年GDP增長(zhǎng)不低于7%，在2021-2030年GDP增長(zhǎng)不低于5%。

利用所得到的三種預(yù)測(cè)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，分別得到回歸模型預(yù)測(cè)的Sei為29.044 9，灰色模型預(yù)測(cè)的Sei為28.700 4，運(yùn)輸彈性系數(shù)的Sei為159.114 4，計(jì)算出權(quán)系數(shù)值，回歸分析的權(quán)系數(shù)ω1=0.433，灰色模型的權(quán)系數(shù)ω2=0.434，運(yùn)輸彈性系數(shù)法的權(quán)系數(shù)ω3=0.133。

在計(jì)算δ時(shí)，考慮到2005年由于烏江上航電樞紐設(shè)施開(kāi)工建設(shè)的影響，其運(yùn)量比正常的情況少很多，去掉該年數(shù)據(jù)，保證結(jié)果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。經(jīng)過(guò)計(jì)算，δ=15.1800。在烏江通航后，隨著航道通過(guò)能力的增加和航道通行條件改善，將會(huì)吸引一部分公路和鐵路的貨運(yùn)量通過(guò)烏江水路運(yùn)輸，通過(guò)實(shí)地調(diào)查和研究，在2020年貨運(yùn)吸引量ε將達(dá)到50萬(wàn)t，而到2030年將會(huì)超過(guò)150萬(wàn)t。最后得到烏江貨運(yùn)量的組合預(yù)測(cè)模型：

通過(guò)模型計(jì)算得到2020年烏江貨運(yùn)量為385.48萬(wàn)t，到2030年烏江貨運(yùn)量為902.27萬(wàn)t。再利用表1的數(shù)據(jù)計(jì)算ξi，并得到各貨種烏江貨運(yùn)量的預(yù)測(cè)值qj見(jiàn)表3，即通過(guò)烏江運(yùn)輸?shù)母髫浄N的貨運(yùn)結(jié)構(gòu)。

表3　烏江航道各貨種水運(yùn)量及比例結(jié)構(gòu)

通過(guò)預(yù)測(cè)得到的各貨種水運(yùn)量和比例結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，煤炭、磷化工產(chǎn)品和水泥是主要貨物，各貨種的貨運(yùn)量都呈現(xiàn)大幅增長(zhǎng)趨勢(shì)，隨著其他貨種運(yùn)量的快速增長(zhǎng)，煤炭的占比有所下降，但仍然占據(jù)很大比重。烏江航道煤炭、磷化工產(chǎn)品和水泥為主的貨物結(jié)構(gòu)，具備采用翻壩運(yùn)輸進(jìn)行擴(kuò)充航道通過(guò)能力的條件。

5　結(jié)論

通過(guò)預(yù)測(cè)得到的2020年烏江干流的貨運(yùn)總量為385.48萬(wàn)t，2030年烏江干流的貨運(yùn)總量為902.27萬(wàn)t。預(yù)測(cè)的結(jié)果遠(yuǎn)超過(guò)了目前根據(jù)建設(shè)規(guī)劃烏江干流各通航樞紐的年通過(guò)能力，而且根據(jù)干流腹地的貨物產(chǎn)量和待運(yùn)量預(yù)測(cè)，未來(lái)烏江流域?qū)踅\(yùn)有更強(qiáng)烈的需求；烏江的貨物結(jié)構(gòu)以大宗散貨為主，兼有集裝箱貨物，大宗散貨和集裝箱貨物的運(yùn)量都呈現(xiàn)大幅增長(zhǎng)的趨勢(shì)。因此，如果仍然采用單一走升船機(jī)的船舶運(yùn)輸組織方式，將很難滿足烏江流域各經(jīng)濟(jì)單元的經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，也浪費(fèi)了烏江航道的航運(yùn)優(yōu)勢(shì)。所以，必須考慮翻壩運(yùn)輸才能解決未來(lái)烏江航道貨運(yùn)量的快速增長(zhǎng)，從根本上解決烏江航道上通航設(shè)施通過(guò)能力不足的瓶頸問(wèn)題。

［1］胡雪梅，楊忠超，柳恩梅，等.烏江銀盤(pán)樞紐工程河段貨運(yùn)量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)研究［J］.中國(guó)水運(yùn)（學(xué)術(shù)版），2007，（11）:116-117.

［2］梁晶，李晶，呂靖.三峽樞紐過(guò)壩運(yùn)輸需求分析及其預(yù)測(cè)［J］.水運(yùn)工程，2009，（12）:109-113.

［3］李旭循，吳鳳平，邱毓敏，等.基于BX數(shù)據(jù)生成法的江蘇省內(nèi)河貨運(yùn)量預(yù)測(cè)［J］.水運(yùn)工程，2008，（3）:1-3.

［4］吳青松.基于產(chǎn)銷(xiāo)平衡法的東北地區(qū)鐵路貨運(yùn)量預(yù)測(cè)［J］.鐵道貨運(yùn)，2014，（11）:33-41.

［5］貴州省統(tǒng)計(jì)局，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局貴州調(diào)查總隊(duì).貴州省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)［R］.貴州:貴州省統(tǒng)計(jì)局，2001-2014.

［6］汪同三.組合預(yù)測(cè)［M］.北京:社會(huì)科學(xué)文獻(xiàn)出版社，2008.

［7］貴州省統(tǒng)計(jì)局.貴州省統(tǒng)計(jì)年鑒［M］.北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，1998-2014.

［8］劉思峰，楊英杰，吳利豐，等.灰色模型理論及其應(yīng)用［M］.北京:科學(xué)出版社，2014.

Forecasting of Freight Structure and Volume of Mainstream Wujiang River Based on Combination Forecasting

Ding Tao，Hu Yu，Wang Lizheng，Jin Yan
（School of Transportation，Wuhan University of Technology，Wuhan 430063，China）

In this paper，in order to accurately forecast the freight volume and structure of the mainstream Wujiang river，we first used the production-sales balance analysis to forecast the production volume and expected freight volume of the major product varieties from the hinterland of the mainstream Wujiang river，then along the line of thinking that the freight volume along the Wujiang river always takes up a basically stable percentage of the waterway freight volume of Guizhou，we established a combination forecasting model to forecast the waterway freight volume of the Wujiang river.The result suggested that the over-the-dam transportation should be considered in the Wujiang waterway so as to overcome the pass-through bottleneck of the shipping facilities of the river.

shipping suspension on Wujiang river；production-sales balance；combination forecasting；freight volume；freight structure

F224；F552.7

A

1005-152X（2016）04-0043-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.04.012

2016-03-05

交通運(yùn)輸部建設(shè)科技項(xiàng)目“烏江大水位差樞紐航運(yùn)擴(kuò)能關(guān)鍵技術(shù)”（2013328352570）

丁濤（1964-），男，江蘇人，武漢理工大學(xué)副教授，碩士，研究方向：國(guó)際航運(yùn)和綜合物流；胡裕（1993-），男，湖北人，武漢理工大學(xué)碩士研究生，研究方向：交通運(yùn)輸與管理。