范丁元

摘 要：集裝箱的出現(xiàn)，為鐵路貨物運(yùn)輸帶來了重大變革，這種先進(jìn)的運(yùn)輸方式節(jié)約了大量人力和物力，極大的降低了貨物運(yùn)輸成本，提高了貨物運(yùn)輸效率和質(zhì)量，更好的滿足了貨主需求。本文探討了時(shí)間序列趨勢外推法與灰色預(yù)測法在鐵路集裝箱短期運(yùn)量預(yù)測中的應(yīng)用，以提高預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，為鐵路貨物運(yùn)輸工作提供參考。

關(guān)鍵詞：鐵路;集裝箱運(yùn)輸;短期運(yùn)量;預(yù)測

預(yù)測鐵路集裝箱的運(yùn)量，一般情況下是結(jié)合歷史年度數(shù)據(jù)，通過灰色預(yù)測模型或者時(shí)間序列趨勢外推法預(yù)測，但這些都屬于間接預(yù)測方法，很難對貨物運(yùn)量和產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進(jìn)行量化。所以，應(yīng)該對傳統(tǒng)的集裝箱運(yùn)量預(yù)測方法進(jìn)行完善和改進(jìn)，采用時(shí)間序列趨勢外推法與灰色預(yù)測法相結(jié)合的方式進(jìn)行預(yù)測，更加直觀的體現(xiàn)貨物的流向變化。

1 鐵路集裝箱運(yùn)量預(yù)測模型

1.1 時(shí)間序列趨勢外推法

這種預(yù)測方法又包括參數(shù)預(yù)測與非參數(shù)預(yù)測兩種方式，前者需要先對序列模型做出假設(shè)，再估計(jì)模型參數(shù)，最后根據(jù)估計(jì)結(jié)果來預(yù)測。時(shí)間序列趨勢外推法中，解釋變量為“時(shí)間”，通過對數(shù)曲線、修正指數(shù)曲線、冪函數(shù)曲線、指數(shù)曲線等具有總結(jié)歸納發(fā)展規(guī)律的數(shù)學(xué)曲線進(jìn)行擬合。

1.2 灰色預(yù)測

這種方法主要預(yù)測的是系統(tǒng)變量的未來行為，也就是數(shù)列預(yù)測，常用的數(shù)列預(yù)測模型是GM（1，1）。

該模型中，GM代表Grey Model，“1，1”中的第一個(gè)“1”代表一階微分方程，第二個(gè)“1”指的是這個(gè)一階微分方程中只有一個(gè)變量。采用GM（1，1）模型之前，先要累加生成一組數(shù)列，這一過程也是數(shù)列從灰變白的過程，通過不斷的累加讓灰量積累呈現(xiàn)出自身的發(fā)展趨勢以及內(nèi)在規(guī)律。

設(shè)一組非負(fù)的等時(shí)距序列：X（0）=（x（0）（1），x（0）（2），…，x（0）（n）），對X（0）進(jìn)行一次累加生變，轉(zhuǎn)變?yōu)椋?-AGO），得出X（1）=（x（1）（1），x（1）（2），…，x（1）（n））。其中：

x（1）（k）

GM（1，1）模型的基本形式：

x（0）（k）+ax（1）（k）=b，k=2，…n.

構(gòu)建GM（1，1）模型x（0）（k）+ax（1）（k）=b的影子方程，求解得出時(shí)間響應(yīng)序列：

k=1，2，…，n-1

最后得出還原值：

1.3 組合預(yù)測法

結(jié)合1.1與1.2兩種預(yù)測方法，可以改善預(yù)測結(jié)果。用方差—協(xié)方差的方法把鐵路集裝箱的灰色預(yù)測與回歸預(yù)測進(jìn)行組合預(yù)測，公式如下：

y表示組合預(yù)測結(jié)果;

y1表示趨勢外推法的預(yù)測結(jié)果;

y2表示灰色預(yù)測的預(yù)測結(jié)果;

s1表示趨勢外推預(yù)測法的均方差;

s2表示灰色預(yù)測法的均方差。

2 鐵路集裝箱的生成量預(yù)測

2.1 國際集裝箱

集裝箱生成量指的是某個(gè)地區(qū)對集裝箱運(yùn)輸?shù)男枨罅?，包括外貿(mào)適箱貨物運(yùn)輸?shù)男枨笠约斑\(yùn)輸組織產(chǎn)生的所有集裝箱的運(yùn)輸總量，比如空箱調(diào)運(yùn)。預(yù)測國際集裝箱生成量主要有兩種方法：定性預(yù)測和定量預(yù)測，比如回歸預(yù)測法、時(shí)間序列預(yù)測法、多因素動(dòng)態(tài)相關(guān)分析法等，都能夠客觀反映出國際集裝箱的生成機(jī)制以及相關(guān)影響因素。集裝箱生成量函數(shù)關(guān)系式如下：集裝箱生成量（TEU）=外貿(mào)進(jìn)出口額（億美元）×集裝箱生成系數(shù)（TEU/億美元）。

單位外貿(mào)進(jìn)出口額所產(chǎn)生的集裝箱運(yùn)量，即集裝箱生成系數(shù)，公式為：集裝箱生成系數(shù)=綜合系數(shù)（R）×適箱貨比例×裝箱率/（重箱載重量×（1-空箱比例））。

R表示每億美元進(jìn)出口總額所生產(chǎn)的外貿(mào)貨重量。TEU的大小不僅與地區(qū)外貿(mào)進(jìn)出口的水平有關(guān)，還與外貿(mào)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、適箱貨物實(shí)際裝箱比例、單位外貿(mào)產(chǎn)品貨值、運(yùn)輸組織水平等多種因素有關(guān)。國際集裝箱的運(yùn)輸需求預(yù)測流程如圖1所示。

2.2 國內(nèi)集裝箱

國內(nèi)集裝箱的生成量預(yù)測在本質(zhì)上和國際集裝箱沒有太多區(qū)別，所以仍可采用多因素動(dòng)態(tài)相關(guān)分析法進(jìn)行預(yù)測，函數(shù)關(guān)系式如下：

TEU=（A×R1-B×R）×a÷p

A代表國內(nèi)生產(chǎn)總值，單位為億元;

R1代表相關(guān)系數(shù)，每億元國內(nèi)生產(chǎn)總值生產(chǎn)的貨物運(yùn)輸重量，單位是萬噸/億元;

B代表外貿(mào)進(jìn)出口總額，單位億元;

R代表綜合系數(shù)，每億元進(jìn)出口總額所生產(chǎn)的外貿(mào)貨重量;

a代表內(nèi)貿(mào)集裝箱運(yùn)量占總貨運(yùn)量的比例，單位%;

p代表重箱平均載貨重量，單位是噸/箱。

3 鐵路集裝箱短期運(yùn)量預(yù)測

3.1 鐵路集裝箱的運(yùn)輸現(xiàn)狀分析

鐵路設(shè)備和集裝箱箱源是影響集裝箱運(yùn)量的兩大主要因素，而經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平又決定了集裝箱運(yùn)量的貨源。國內(nèi)生產(chǎn)總值是評估國家經(jīng)濟(jì)總量的重要指標(biāo)，第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)、工業(yè)的生產(chǎn)總值共同組成了我國的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。通過公式：

得出近十年來（2010-2019）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的歸一化值，然后繪制經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與集裝箱運(yùn)量的歸一化值曲線，最終得到表1：

從表1可知，集裝箱運(yùn)量每年都在增長，而且與國民生產(chǎn)總值有一定的相關(guān)性。說明經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以一定程度的反映出第一產(chǎn)業(yè)的增長情況對集裝箱運(yùn)量產(chǎn)生的影響，而經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的增長又可一定程度的拉動(dòng)對集裝箱貨源的需求。

3.2 集裝箱運(yùn)量的方式劃分

3.2.1 運(yùn)輸方式的劃分

鐵路集裝箱總運(yùn)量很大程度上取決于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，而集裝箱運(yùn)量的大小還受到運(yùn)輸方式的市場份額大小、運(yùn)輸費(fèi)用、運(yùn)輸條件、運(yùn)輸安全性、運(yùn)輸?shù)谋憷缘纫蛩氐挠绊?。遵循市場自由選擇原則，同時(shí)圍繞集裝箱運(yùn)輸特點(diǎn)，采用兩種方式來劃分集裝箱運(yùn)輸方式：

①Logit模型：

該模型的原理是用戶根據(jù)綜合費(fèi)用或者最低成本原則選擇運(yùn)輸方式，并預(yù)算出所提供備選通道上各種運(yùn)輸方式所承擔(dān)的集裝箱運(yùn)量比例。所以可將其描述成通道上各種運(yùn)輸方式的合理運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，公式為：

Pi表示第i種運(yùn)輸方式所承擔(dān)的集裝箱集疏運(yùn)比例;

Ui表示第i種運(yùn)輸方式的費(fèi)用;

λ表示正態(tài)分布系數(shù)，控制各種交通方式的離散程度;

②抽象貨運(yùn)方式分擔(dān)模型：

與特定方式相對應(yīng)的就是抽象方式，該模式中不包括與特定方式有關(guān)的任何變量。所以抽象貨運(yùn)方式分擔(dān)模型通常用來預(yù)測未來的運(yùn)輸方式分擔(dān)量。站在貨主的角度考慮，如果有一種運(yùn)輸方式具有最佳的服務(wù)屬性，那么選擇起來便容易得多。但這種理想的運(yùn)輸方式并不存在于現(xiàn)實(shí)中，現(xiàn)實(shí)中的每種運(yùn)輸方式都有許多服務(wù)屬性，各有利弊。無論貨主在比較重要的服務(wù)屬性，還是非重要服務(wù)屬性，都將服務(wù)屬性的最佳值作為參考標(biāo)準(zhǔn)。所以，可將貨運(yùn)方式分擔(dān)模式看成是運(yùn)輸方式服務(wù)屬性相對值函數(shù)：

Pk（Xij）表示從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j，方式k承擔(dān)的貨物運(yùn)量所占比;

Rrk表示運(yùn)輸方式k的服務(wù)可靠性，即按計(jì)劃交貨次數(shù)的所占百分比或者由貨主評價(jià);

Crk表示運(yùn)輸方式k的相對服務(wù)費(fèi)用，即備選運(yùn)輸方式中最低服務(wù)費(fèi)用÷運(yùn)輸方式k的服務(wù)費(fèi)用;

Trk表示運(yùn)輸方式k的相對運(yùn)達(dá)時(shí)間，即備選運(yùn)輸方式中最短的運(yùn)達(dá)時(shí)間÷運(yùn)輸方式k的運(yùn)達(dá)時(shí)間;

Frk表示運(yùn)輸方式k的相對服務(wù)頻率，即運(yùn)輸方式k的服務(wù)頻率÷備選運(yùn)輸方式中的最大服務(wù)頻率;

a0、a1、a2、a3均代表通過回歸所確定的系數(shù)。

4 結(jié)束語

新時(shí)期下，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)主要有資源開發(fā)與輸出兩大特點(diǎn)，對外貿(mào)易的絕對量與適箱貨物的生產(chǎn)量較低。在我國的貨運(yùn)總量中，適箱貨物的所占比正呈現(xiàn)逐年增長趨勢。多種定量分析方法都可以用于鐵路貨運(yùn)量的預(yù)測中，但每種方法都必須基于某些假設(shè)才可以應(yīng)用，而任何假設(shè)都無法客觀的描述鐵路運(yùn)輸?shù)膹?fù)雜情況。組合預(yù)測法指的是把兩種預(yù)測模型相互組合后，通過適當(dāng)加權(quán)平均的方式得出組合預(yù)測模型，最終的目的是改善預(yù)測結(jié)果，比單一應(yīng)用一種預(yù)測法得出的結(jié)果更加可靠。

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