余 沛，杜 文，池茂儒

（1.西南交通大學(xué) 交通運輸學(xué)院，四川 成都 610031；2.西南交通大學(xué) 牽引動力國家重點實驗室，四川 成都 610031）

鐵路運輸與區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)相關(guān)性與協(xié)調(diào)性定量評價

余 沛1，杜 文1，池茂儒2

（1.西南交通大學(xué) 交通運輸學(xué)院，四川 成都 610031；2.西南交通大學(xué) 牽引動力國家重點實驗室，四川 成都 610031）

交通運輸與區(qū)域經(jīng)濟是相互影響、相互促進和相互制約的兩個系統(tǒng)，兩者之間只有形成一種動態(tài)平衡協(xié)調(diào)關(guān)系，才能相互促進、協(xié)調(diào)發(fā)展。利用相關(guān)性分析與灰色關(guān)聯(lián)度模型對鐵路運輸與河南省區(qū)域經(jīng)濟兩個系統(tǒng)的相關(guān)性進行了定量分析；對于交通運輸與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)性，運用多維灰色動態(tài)協(xié)調(diào)模型，進行數(shù)學(xué)建模分析。通過運用多種量化工具，分析結(jié)果表明，鐵路運輸與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展之間相關(guān)性極高，應(yīng)加強鐵路運輸適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的需求。根據(jù)上述結(jié)論，提出相關(guān)建議。

鐵路運輸；區(qū)域經(jīng)濟；相關(guān)性；協(xié)調(diào)性

鐵路是國民經(jīng)濟與社會發(fā)展的重要載體，是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)性與先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。雖然我國鐵路運營里程在總量上尚處于短缺狀態(tài)，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)對國土的覆蓋性尚有較大的差距，但在各種運輸方式組成的交通運輸體系中，鐵路運輸始終處于骨干地位，對國民經(jīng)濟發(fā)展起到了強有力的支持作用。2008年全國鐵路旅客發(fā)送量完成146 193萬人，旅客周轉(zhuǎn)量完成7 778.60億人. km；全國鐵路貨物發(fā)送量完成329 035萬t，全國鐵路貨物周轉(zhuǎn)量完成24 817.46億 t . km。截止到2008年年底，我國鐵路營業(yè)里程達8萬 km，里程長度位居世界第三；路網(wǎng)密度83.0 km/ 萬km2，形成了較為完善的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[1]。鐵路運輸與區(qū)域經(jīng)濟是相互影響、相互促進和相互制約的兩個系統(tǒng)，兩者之間只有形成一種動態(tài)平衡協(xié)調(diào)關(guān)系，才能相互促進、協(xié)調(diào)發(fā)展。以河南省為例，從定量角度對河南省鐵路運輸與經(jīng)濟的相關(guān)性進行分析，探討鐵路運輸與區(qū)域經(jīng)濟的內(nèi)在聯(lián)系；利用灰色系統(tǒng)理論，采用灰色關(guān)聯(lián)度模型分析各項鐵路運輸指標對河南省經(jīng)濟發(fā)展作用程度的排序；利用多維灰色動態(tài)協(xié)調(diào)模型分析鐵路運輸對于河南省經(jīng)濟發(fā)展的適應(yīng)程度。

1 河南鐵路運輸發(fā)展現(xiàn)狀

河南省地處中原，區(qū)位優(yōu)勢十分明顯，是全國承東啟西、連南貫北的重要交通樞紐。經(jīng)過多年建設(shè)，河南省的綜合交通運輸網(wǎng)絡(luò)已初步形成，是我國陸路交通網(wǎng)絡(luò)密度比較高的地區(qū)之一。目前河南省鐵路以南北向的京廣線、京九線、焦枝線和東西向的隴海線、寧西線等國家鐵路干線為骨干，以地方鐵路為支線，已經(jīng)形成全國少有的高密度鐵路網(wǎng)絡(luò)。近年來，河南省鐵路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)保持了快速發(fā)展的良好態(tài)勢，服務(wù)水平不斷提高，為全省經(jīng)濟社會發(fā)展提供了有力的支撐。河南省2000—2008年GDP與鐵路客貨運輸數(shù)據(jù)如表1所示[2-3]，GDP與鐵路運輸增長速度如圖1所示。

從圖1可以看出，整體上河南省鐵路運輸?shù)脑鲩L速度還不能滿足國民經(jīng)濟增長的需要，除了2004、2008年的客運量，2001、2004年的貨運量，2000、2004年的旅客周轉(zhuǎn)量，以及2003年的貨物周轉(zhuǎn)量等鐵路運輸指標增長速度超過當年GDP增長速度(以可比價格計算)以外，其他年份各項交通運輸指標均落后于同期GDP增長速度(以可比價格計算)。

2 鐵路運輸與河南區(qū)域經(jīng)濟的相關(guān)性定量分析

2.1 相關(guān)矩陣分析

設(shè)X1,X2,…,Xi,i=1,2,…,m,為系統(tǒng)的相關(guān)因素，對這些相關(guān)因素若有n次觀測得到的樣本數(shù)據(jù)為xi(k)，k=1,2,…,n，則系統(tǒng)相關(guān)因素的相關(guān)矩陣為：

表1 河南省2000 — 2008年GDP及鐵路客貨運輸數(shù)據(jù)

式中：rij稱為xi與xj的相關(guān)系數(shù)，它表示xi與xj的相關(guān)程度，當rij越接近1，說明xi與xj的相關(guān)性越強。

將區(qū)域經(jīng)濟與鐵路運輸視為一個經(jīng)濟—交通復(fù)合系統(tǒng)，對其進行相關(guān)性分析。利用2000—2008年河南省GDP與鐵路運輸相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行計算，此處m=5，n=9；X1，X2，X3，X4，X5分別代表河南省GDP、鐵路客運量、鐵路貨運量、鐵路旅客周轉(zhuǎn)量和鐵路貨物周轉(zhuǎn)量。根據(jù)式(1)計算出河南省GDP總值關(guān)于鐵路客運量、貨運量、旅客周轉(zhuǎn)量、貨物周轉(zhuǎn)量的相關(guān)矩陣R如下：

從相關(guān)矩陣R可以看出，除了個別數(shù)據(jù)，各因素的相關(guān)系數(shù)都在0.90以上，說明河南省經(jīng)濟發(fā)展的重要指標GDP與客運量、貨運量、旅客周轉(zhuǎn)量和貨物周轉(zhuǎn)量等鐵路運輸指標具有極高的正相關(guān)關(guān)系。

2.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析

灰色關(guān)聯(lián)度是分析多種因素對系統(tǒng)的相互制約、相互作用關(guān)系的一個有效方法?；疑P(guān)聯(lián)度分析是基于灰色系統(tǒng)的灰色過程，進行因素間時間序列的比較以確定影響較大的主導(dǎo)因素，是一種動態(tài)過程的研究[4]。

設(shè)Y為系統(tǒng)特征行為序列，Y={y(n)}，n=1,2,…,k。

此處系統(tǒng)特征行為表現(xiàn)為河南省GDP總值，其數(shù)值分別為河南省2000 —2008年GDP總值的時間序列，其中k= 9，則有：

設(shè)Xi為相關(guān)因素行為序列，Xi={xi(n)}，n=1,2,…,k，分別為鐵路客運量X1、貨運量X2、旅客周轉(zhuǎn)量X3、貨物周轉(zhuǎn)量X4等鐵路運輸因素的時間序列，即：

根據(jù)灰色系統(tǒng)理論中的灰色關(guān)聯(lián)分析，計算出河南省GDP值Y關(guān)于鐵路運輸?shù)目瓦\量X1、貨運量X2、旅客周轉(zhuǎn)量X3、貨物周轉(zhuǎn)量X4的灰色關(guān)聯(lián)度排序表(分辨系數(shù)θ為0.5)，見表2。

表2 河南省2000—2008年GDP與鐵路運輸相關(guān)指標灰色關(guān)聯(lián)度排序

從灰色綜合關(guān)聯(lián)度及排序可以看出，對GDP影響最大的是貨運量X2，其次是貨物周轉(zhuǎn)量X4?？梢缘贸鼋Y(jié)論，貨運量和貨物周轉(zhuǎn)量與GDP的相關(guān)性最大。

3 河南省交通運輸?shù)亩嗑S灰色動態(tài)協(xié)調(diào)模型分析

3.1 多維灰色動態(tài)協(xié)調(diào)分析建模

多維灰色動態(tài)協(xié)調(diào)分析是以多維灰色模型GM(1,N)為基礎(chǔ)，研究整個系統(tǒng)內(nèi)部因素之間的動態(tài)變化關(guān)系，對系統(tǒng)的內(nèi)部運行結(jié)構(gòu)進行協(xié)調(diào)分析[4]。

若有系統(tǒng)內(nèi)部因素數(shù)據(jù)序列為{y(0)(t)}，相關(guān)因素數(shù)據(jù)序列為{xi(0)(t)}(i=1,2,…,N-1)，Y(1)，Xi(1)分別為Y(0)，Xi(0)的1－AGO序列(1－AGO代表一階累加序列)，Z1(1)為Y(1)的緊鄰均值序列，則GM(1,N)模型的白化方程為如下的表達式：式中：a為系統(tǒng)發(fā)展系數(shù)；bixi(1)(k)為驅(qū)動項；bi為驅(qū)動系數(shù)；=[a,b1,b2,…,bN]T為參數(shù)列。

運用灰色多維動態(tài)模型研究交通運輸與經(jīng)濟發(fā)展之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，主要對模型中的系統(tǒng)發(fā)展系數(shù)a和系統(tǒng)驅(qū)動系數(shù)(即協(xié)調(diào)發(fā)展系數(shù))bi進行定量分析。

當a＜0時，則系統(tǒng)主行為變量{y(0)(t)}在時間點t與前一個時間點t-1處相比滿足{y(0)(t)} ＞{y(0)(t-1)}，即系統(tǒng)主行為變量在數(shù)量上有所持續(xù)發(fā)展，則稱系統(tǒng)行為變量在時間t處是數(shù)量增長的，該系統(tǒng)具有自我發(fā)展能力；反之若a＞0，則系統(tǒng)無自我發(fā)展能力。

若bi＞0，1≤i＜N-1，則說明系統(tǒng)的作用變量Xi對系統(tǒng)的行為變量Y起正向推動作用；反之，bi＜0表示該因素對主因素的正向推動力還欠明顯，若所有的bi都小于零，表示系統(tǒng)的作用變量與行為變量在結(jié)構(gòu)上是很不協(xié)調(diào)的。

3.2 多維灰色動態(tài)協(xié)調(diào)模型求解

根據(jù)GM(1,N)模型的性質(zhì)，有如下關(guān)系：

3.3 鐵路運輸與區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)性定量計算

河南省鐵路運輸與區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)性定量計算算例中，GDP為系統(tǒng)內(nèi)部因素，貨運量等4個指標為相關(guān)因素，故有N=5，將2000 —2008年河南省GDP與鐵路運輸相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)代入，生成算子，得到如下矩陣：

根據(jù)式(3)，利用MATLAB進行計算，有：

因此，根據(jù)式(2)，得到河南省2000 —2008年的GDP總值Y關(guān)于鐵路客運量X1、貨運量X2、旅客周轉(zhuǎn)量X3、貨物周轉(zhuǎn)量X4的GM(1,5)模型的白化方程為：

模型中a=0.476 5＞0，說明河南省區(qū)域經(jīng)濟與鐵路交通復(fù)合系統(tǒng)，自身發(fā)展能力不大，鐵路運輸整體上不能適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的要求；b1＞0，b3＞0，b4＞0，說明鐵路客運量X1、旅客周轉(zhuǎn)量X3、貨物周轉(zhuǎn)量X4對于區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展具有積極的推動作用，其中旅客周轉(zhuǎn)量X3和貨物周轉(zhuǎn)量X4的發(fā)展系數(shù)較大，說明鐵路運輸?shù)闹苻D(zhuǎn)量發(fā)展速度較快，且對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的推動作用最大；b2＜0，說明鐵路貨運量X2對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的推動作用不明顯。

4 結(jié)束語

通過相關(guān)性和灰色關(guān)聯(lián)度分析，得出河南省交通運輸與經(jīng)濟發(fā)展之間存在著高度的相關(guān)性；采用多維灰色動態(tài)協(xié)調(diào)模型分析得出結(jié)論，鐵路運輸還需要進一步適應(yīng)河南省區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的要求，尤其是需加快與區(qū)域發(fā)展關(guān)聯(lián)性較大的貨運量的增長速度，以滿足區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的需求。

實現(xiàn)中原崛起的戰(zhàn)略目標，需要鐵路運輸提供強大的支撐。鐵路運輸應(yīng)適度超前區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，儲備一定的運能與運力，才能更好地促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，真正起到先行產(chǎn)業(yè)的作用。一方面河南省要積極爭取國家投資建設(shè)項目，支持鐵路建設(shè)；另一方面要加快地方鐵路的改革與發(fā)展，充分發(fā)揮河南省地方鐵路網(wǎng)的作用，吸引社會資金，多渠道籌資，改造地方鐵路作為國家干線網(wǎng)絡(luò)的重要補充。

：

[1] 鐵道部統(tǒng)計中心. 中華人民共和國鐵道部2008年鐵道統(tǒng)計公報[R]. 北京：鐵道部統(tǒng)計中心，2009.

[2] 河南省統(tǒng)計局.2008年河南省國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的統(tǒng)計公報[R]· 鄭州：河南省統(tǒng)計局，2009·

[3] 河南省統(tǒng)計局，國家統(tǒng)計局河南調(diào)查總隊. 河南統(tǒng)計年鑒2008[M]. 北京：中國統(tǒng)計出版社，2009.

[4] 劉思峰，謝乃明，黨耀國，等. 灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用[M]. 北京：科學(xué)出版社，2008.

Quantitative Evaluation of Correlation and Coordination between Railway Transportation and Regional Economy

YU Pei1,DU Wen1,CHI Mao-ru2

(1. College of Traffic & Transportation,Southwest Jiaotong University,Chengdu,Sichuan 610031， China;
2. Traction Power State Key Laboratory,Southwest Jiaotong University,Chengdu,Sichuan 610031， China)

The railway transportation and regional economy are two interactive,mutually promoting and mutually restrictive systems. They can promote each other and develop coordinately only when a dynamic balance relationship between these two systems is formed. The correlation between railway transportation and regional economy of Henan Province is quantitatively analyzed by utilizing correlation analysis and grey correlation model. The coordination between transportation and regional economic development is analyzed by establishing mathematical model with multidimensional grey dynamic coordination model. The results of analysis using several quantitative tools show that the correlation between railway transportation and regional economic development is extremely high,and the railway transportation still cannot completely adapt the demand of regional economic development. According to the above conclusion,the corresponding suggestions are proposed.

Railway Transportation; Regional Economy; Correlation; Coordination

1003-1421(2010)02-0014-04

F530

A

2009-09-29

余沛(1976—)，男，河南南陽人，河南科技大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院講師，西南交通大學(xué)交通運輸學(xué)院在讀博士研究生。

國家自然科學(xué)基金資助(50705079)

金 穎