楊新

摘 要：鐵路貨運(yùn)量是反映鐵路運(yùn)輸組織盈虧的一個(gè)主要依據(jù)。而貨運(yùn)量的預(yù)測的準(zhǔn)確程度直接影響著鐵路運(yùn)輸設(shè)備的利用效率、運(yùn)營的效益以及鐵路運(yùn)輸未來的發(fā)展規(guī)劃。文章在建立貨運(yùn)量預(yù)測的模糊時(shí)間序列分析模型的基礎(chǔ)上，以湛江港鐵路分公司為實(shí)例求解模型并得出預(yù)測結(jié)果，并進(jìn)一步對模型進(jìn)行檢驗(yàn)，分析結(jié)論的可靠性，并就此提出提高貨運(yùn)量的措施。

關(guān)鍵詞：鐵路貨運(yùn)量；模糊時(shí)間序列；貨運(yùn)量預(yù)測

前言

通常鐵路運(yùn)輸是運(yùn)輸行業(yè)中的中流砥柱，但影響鐵路貨物運(yùn)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(yùn)量產(chǎn)生的具體數(shù)量和具體時(shí)間，因而鐵路貨運(yùn)量的預(yù)測就成為一項(xiàng)比較復(fù)雜的工程。一般情況下，我們無法對貨運(yùn)量的全部影響因素及其之間的相互關(guān)系都進(jìn)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(yùn)用模糊時(shí)間序列預(yù)測的方法來對湛江港鐵路貨運(yùn)量進(jìn)行預(yù)測。

1 模糊時(shí)間序列的建模

1.1 模糊時(shí)間序列預(yù)測基本模型

模糊時(shí)間序列預(yù)測的基本模型為：

在公式（1）中，X*（t）為模糊時(shí)間序列X*（t）的估計(jì)值；i是模糊多項(xiàng)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(xiàng)式階數(shù)，k∈N，N為自然數(shù)集合；？著為隨機(jī)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(shí)際調(diào)研中所得數(shù)據(jù)為實(shí)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(shí)間序列階數(shù)和模糊系數(shù)

（1）確定時(shí)間序列階數(shù)。現(xiàn)在用兩種方法來確定時(shí)間序列階數(shù)k，一種是作出X*（t）的中心值at的散點(diǎn)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(shí)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(gè)k值求At的t估計(jì)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(shí)間t帶入 即可得到預(yù)

測時(shí)期的預(yù)測集X*（t）。

1.4 模型檢驗(yàn)

對預(yù)測結(jié)果與源數(shù)據(jù)進(jìn)行殘差檢驗(yàn)，殘差公式為： ，

1.5 模糊時(shí)間序列模型算法設(shè)計(jì)

模糊時(shí)間序列模型算法：

功能：通過對往年貨運(yùn)量的匯總分析和計(jì)算，得到未來幾年的貨運(yùn)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(shí)間序列階數(shù)，并對原始數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)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(jì)值。

步驟五：模型檢驗(yàn)，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(jì)算。

步驟六：得到預(yù)測年份年貨物發(fā)送量。

2 算法實(shí)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(jìn)行模糊化處理，模糊時(shí)間序列如表1所示。

作出X*（t）的中心值at的散點(diǎn)圖并連接成折線圖，如圖1所示。

圖1 中心值at的散點(diǎn)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(gè)年份貨運(yùn)量的估計(jì)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(dòng)時(shí)，X*（t）是一個(gè)范圍逐漸擴(kuò)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(gè)預(yù)測的模糊變化區(qū)間中，且后面兩年的估計(jì)中心值非常貼近于真實(shí)值。

2.3 模型檢驗(yàn)

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(shí)際值進(jìn)行殘差檢驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

表2 湛江港鐵路分公司貨運(yùn)量預(yù)測模型殘差檢驗(yàn)

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(yùn)量的模糊時(shí)間序列模型，對今后兩年貨運(yùn)量進(jìn)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(yùn)量的措施

通過上述模糊時(shí)間序列模型對貨運(yùn)量的預(yù)測，可以看出湛江港鐵路分公司的貨運(yùn)量大致呈持續(xù)上升趨勢，但由于我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展正處于一個(gè)特殊的時(shí)期，經(jīng)濟(jì)增長速度放緩，貨運(yùn)量難免有一些波動(dòng)。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(yùn)輸方式也在以不同的方式與鐵路貨物運(yùn)輸進(jìn)行著競爭；從內(nèi)部因素來看，運(yùn)價(jià)機(jī)制不夠靈活，運(yùn)輸時(shí)效性以及運(yùn)輸質(zhì)量有待提高，湛江港鐵路分公司東站和港站的運(yùn)輸能力緊張，種種因素都對湛江港鐵路分公司的貨運(yùn)量產(chǎn)生影響，因而需要在鐵路貨運(yùn)工作上有更高的要求。為此對湛江港鐵路分公司貨運(yùn)量的提高提出以下相應(yīng)的對策。

3.1 提高貨物運(yùn)輸?shù)臅r(shí)效性

相比公路運(yùn)輸，鐵路貨運(yùn)的裝卸和集結(jié)時(shí)間比較長，運(yùn)輸時(shí)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(qiáng)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(jī)械配備，調(diào)整對貨位裝車線的長度，減少裝卸和集結(jié)時(shí)間。

3.2 提高湛江港東站和港站的運(yùn)輸能力

東站的運(yùn)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(gè)方向的貨物運(yùn)輸，因而經(jīng)常需要占用東站的到發(fā)線，影響東站正常運(yùn)輸秩序，尤其是在運(yùn)輸高峰期，占用線路導(dǎo)致堵塞和等待的時(shí)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(qiáng)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(yùn)輸能力，從而提高貨運(yùn)量。

3.3 大宗貨物實(shí)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(yùn)輸?shù)闹黧w。因而加強(qiáng)物流技術(shù)設(shè)施建設(shè)，提升企業(yè)管理的軟實(shí)力，建成規(guī)模化、綜合化的物流基地，以實(shí)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(shí)現(xiàn)鐵路貨運(yùn)產(chǎn)品的完整性，更好的為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)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(yùn)價(jià)機(jī)制

與公路相比，鐵路運(yùn)價(jià)機(jī)制不夠靈活，其運(yùn)價(jià)的制定包含一定的政策性，且從發(fā)站到到站收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，這樣的運(yùn)價(jià)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(yùn)價(jià)機(jī)制，一方面全面規(guī)范物流和裝卸的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，推行一口報(bào)價(jià)體系；另一方面適當(dāng)給予湛江港鐵路分公司在貨物運(yùn)輸價(jià)格浮動(dòng)上自主權(quán)，以按照旺季和淡季的這種季節(jié)波動(dòng)變化來調(diào)整貨運(yùn)價(jià)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(yùn)價(jià)上的競爭優(yōu)勢。

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