丁　濤，胡　裕，王麗錚，金　雁

（武漢理工大學　交通學院，湖北　武漢　430063）

基于組合預測的烏江干流貨物結構及貨運量預測

丁濤，胡裕，王麗錚，金雁

（武漢理工大學交通學院，湖北武漢430063）

為了對烏江干流貨運量及貨運結構進行準確預測，首先采用產銷平衡分析的方法，對烏江干流腹地的主要貨種產量和待運量進行預測，然后根據烏江貨運量占貴州省貨物水運量的比重基本穩(wěn)定的預測思路，建立組合預測模型對烏江水運量進行預測，得到預測通過能力下的烏江干流貨運量和貨物結構。預測結果表明，烏江航道必須考慮翻壩運輸才能解決烏江航道上通航設施通過能力不足的瓶頸問題。

烏江斷航；產銷平衡；組合預測；貨運量；貨物結構

1　引言

由于烏江航電樞紐的開工建設，2006年以來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)揮烏江航道升級的綜合開發(fā)效益和航運效益能力，對烏江干流未來貨運量進行預測將有利于決策層掌握其通航設施能力是否能滿足水運量的要求，是否需要借助于其他擴能方式來滿足水運需求。但是，由于數據缺失給通航后的貨運量預測帶來較大困難。

在烏江斷航的時間段，許多學者對烏江航道相關問題做過研究。胡雪梅等［1］采用BP神經網絡建立了烏江銀盤樞紐工程河段貨運量的預測模型，并對貨運量進行了實際預測；梁晶［2］等利用多種模型與組合預測相結合的方法對三峽樞紐過壩運輸需求進行了分析和預測；李旭循［3］等應用BX數據生成法對灰色模型預測中的初始數據進行了處理，并對江蘇省內河航道貨運量進行預測。綜合以上的研究可以發(fā)現，在烏江斷航期間，針對烏江的區(qū)段貨運量有過相關研究，但缺少對整個烏江干流航道貨運量及貨物結構的研究。內河航道的貨運量預測方法較多，但鮮有類似于烏江航道由于大規(guī)模的提升航道等級，修筑水利工程造成斷航近十年，缺失數據較多情況下對運量預測研究。

本文希望通過對其干流航段貨物結構及貨運量的研究，有助于烏江航道建設及未來貨物過壩方式的研究。在缺失基礎數據的情況下，為了增加預測的可信度，本文分析烏江的貨運需求，預測烏江干流腹地各貨種未來待通過烏江的水運量；再根據烏江水運量占整個貴州省貨物水運的比重是基本穩(wěn)定的預測思路，利用組合預測模型預測烏江航道水運量，最后得到烏江干流主要貨物的貨運量和貨物結構。

2　烏江干流的運輸需求分析

貴州省有豐富的礦藏資源，磷礦儲量多達4.28億t，是全國三大磷礦基地之一；煤炭儲量8.3億t。除了礦產，貴州也是我國茶葉、煙葉、農副產品的主要產地之一。煤、磷、鋁礦、烤煙、茶葉、油菜子等為省外急需的資源。

近年來內河水運集裝箱運輸發(fā)展很快，就長江的集裝箱運輸，從上游宜賓、瀘州、重慶、涪陵、萬縣、宜昌至中下游各港的水運集裝箱發(fā)展速度很快。貴州省現在還沒有開展內河水運集裝箱運輸，對少量貴陽、遵義的集裝箱運輸，只能通過汽車運到重慶港裝船，由于公路運費高，不經濟，集裝箱運量極少。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航道將達到Ⅳ級航道標準，這為貴州省水路集裝箱運輸創(chuàng)造了有利條件。

烏江航道暢通后，其經濟腹地主要是貴陽市、遵義市、黔南州和銅仁地區(qū)。本地區(qū)通過烏江航道運輸的貨種包括有煤炭、磷化工產品、鋁產品、烤煙、茶葉、油菜籽、硫磺及合成氨、化肥、水泥、農產品等，以煤炭、磷化工產品、鋁產品和水泥等大宗散貨為最主要貨物。

3　基于產銷平衡的烏江干流腹地各貨種待運量預測

由于烏江斷航近十年，各貨種在斷航期間的運輸方式缺少烏江航道運輸，根據烏江干流腹地各貨種產量的歷史數據分析，烏江斷航對于煤炭、磷化工產品等產量巨大的貨種影響最大，結合烏江實際斷航情況、產業(yè)和運輸需求分析、流域經濟現狀與發(fā)展趨勢分析，對各貨種產量進行預測得到各貨種的未來產量函數，結合產銷平衡原理［4］計算得到各貨種的烏江待運量。預測模型如下：

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貨類烏江待運量預測函數，Qj表示利用斷航前數據所得到的產量預測函數，Qjn表示利用斷航前數據所預測的第n年j貨類產量，Sjn表示第n年j貨類的實際產量，αj為斷航影響系數，m為從斷航至2014年的年數。

以干流腹地的煤炭產量為例，根據2001—2014年貴州省國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報［5］的數據，得到2001—2014年主要腹地的煤炭產量如圖1所示。

圖1　2001—2014年烏江干流腹地的煤炭產量

分析發(fā)現由于2006年烏江各水電站的開工建設導致烏江航道斷航，干流腹地在2001—2005年煤炭量持續(xù)增長的趨勢（包含烏江航道的水運量）下，2006年開始煤炭產量大幅下降。根據調研發(fā)現，腹地主要礦區(qū)的煤礦儲量豐富，礦企產能不能滿足潛在的需求，由于烏江斷航，受到運輸方式和通道的限制，造成明顯影響，導致產量下降。根據上述預測模型進行預測，依據斷航前的煤炭產量趨勢和經濟高速發(fā)展趨勢，在烏江通暢的前提下，干流腹地的煤炭產量應呈現出連續(xù)增長的趨勢，設煤炭為第1類貨物，結合增長函數預測得到Q1。

t為年份序列，2001年為基年1。根據預測函數，預測得到2006—2014干流腹地的煤炭產量Q1n，結合S1n計算出斷航影響系數α1=0.400 981，并預測得到2020年和2030年烏江干流腹地煤炭擬通過烏江水路運輸的待運量P1分別為1 300.368萬t和1 537.764萬t。

根據各貨類歷史產量數據特點及發(fā)展趨勢，結合烏江實際斷航情況、產業(yè)和運輸需求分析、流域經濟現狀與發(fā)展趨勢分析，利用冪函數模型、對數模型、回歸模型、指數模型等模型對貨種產量進行合理預測，并根據產銷平衡得到理論上未來各主要貨種將通過烏江航道運輸的待運量。

各貨類的預測待運量見表1，表示未來貨物運輸對烏江水路運輸方式的需求，也意味著烏江航道通航后，有充足的貨源保證。通過實際貨運能力的分析和預測，研究烏江的實際運輸能力是否能夠滿足貨運需求，并分析烏江水路運輸的貨物結構，對烏江航運樞紐擴能有關鍵作用。

表1　未來通過烏江航道各主要貨種的預測待運量（萬t）

4　烏江干流貨運量及貨物結構的組合預測

組合預測［6］是對多種不同預測方法的預測結果進行適當的組合，充分提取不同預測結果的有價值信息，盡可能地提高預測精度，增加預測結果的可靠性和穩(wěn)定性。組合預測模型為：

考慮到斷航期間的數據缺失，直接預測烏江通航后的貨物水運量不太現實也缺少數據的支撐。通過研究，根據烏江水運量占整個貴州省貨物水運的比重是基本穩(wěn)定的預測思路進行預測，通過貴州省貨物水運量間接預測烏江水運量，建立烏江航道水運量組合預測模型：

表2　1998-2014年貴州省及烏江的基礎數據表［7］

（1）回歸分析預測。根據經濟發(fā)展與貨物水運量之間的相關性分析，選取貴州省GDP指標為自變量x（t），貴州省貨物水運量為因變量 f（t）。通過對數據的統(tǒng)計分析，對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，模型及參數顯著相關。根據貴州省的經濟發(fā)展規(guī)劃和相關資料查閱，貴州省GDP在2020年突破1.5萬億元，到2030年將突破2.5萬億元。

（2）灰色模型預測?；疑Ｐ皖A測［8］是針對社會經濟系統(tǒng)中既有已知信息，又有未知信息的實際情況，通過對系統(tǒng)已知信息進行一定數學處理來預測系統(tǒng)發(fā)展變化趨勢，不但能作短期預測，中期預測置信度也較高，對長期預測亦有良好的參考價值。采用GM（1，1）模型預測貴州省水路貨運量，得到時間響應函數：

2001年為基年1，模型的檢驗指標均方比值C= 0.109 3，小誤差概率P=1，模型檢驗合格。

（3）運輸彈性系數預測。運輸彈性系數預測是根據預測的未來貴州省貨物水運量發(fā)展速度與貴州省國民生產總值增長速度的比值，判斷二者關系，從而預測未來貨物水運量。根據2000-2014年貴州省的水運量和GDP數據，以2000年為基期計算彈性系數。得到彈性系數分布圖及擬合曲線，分析其規(guī)律，運用對數模型進行彈性系數的預測，進而得到貴州省貨物水運量的預測模型為：

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

利用所得到的三種預測模型進行預測，分別得到回歸模型預測的Sei為29.044 9，灰色模型預測的Sei為28.700 4，運輸彈性系數的Sei為159.114 4，計算出權系數值，回歸分析的權系數ω1=0.433，灰色模型的權系數ω2=0.434，運輸彈性系數法的權系數ω3=0.133。

在計算δ時，考慮到2005年由于烏江上航電樞紐設施開工建設的影響，其運量比正常的情況少很多，去掉該年數據，保證結果的真實性和準確性。經過計算，δ=15.1800。在烏江通航后，隨著航道通過能力的增加和航道通行條件改善，將會吸引一部分公路和鐵路的貨運量通過烏江水路運輸，通過實地調查和研究，在2020年貨運吸引量ε將達到50萬t，而到2030年將會超過150萬t。最后得到烏江貨運量的組合預測模型：

通過模型計算得到2020年烏江貨運量為385.48萬t，到2030年烏江貨運量為902.27萬t。再利用表1的數據計算ξi，并得到各貨種烏江貨運量的預測值qj見表3，即通過烏江運輸的各貨種的貨運結構。

表3　烏江航道各貨種水運量及比例結構

通過預測得到的各貨種水運量和比例結構發(fā)現，煤炭、磷化工產品和水泥是主要貨物，各貨種的貨運量都呈現大幅增長趨勢，隨著其他貨種運量的快速增長，煤炭的占比有所下降，但仍然占據很大比重。烏江航道煤炭、磷化工產品和水泥為主的貨物結構，具備采用翻壩運輸進行擴充航道通過能力的條件。

5　結論

通過預測得到的2020年烏江干流的貨運總量為385.48萬t，2030年烏江干流的貨運總量為902.27萬t。預測的結果遠超過了目前根據建設規(guī)劃烏江干流各通航樞紐的年通過能力，而且根據干流腹地的貨物產量和待運量預測，未來烏江流域對烏江水運有更強烈的需求；烏江的貨物結構以大宗散貨為主，兼有集裝箱貨物，大宗散貨和集裝箱貨物的運量都呈現大幅增長的趨勢。因此，如果仍然采用單一走升船機的船舶運輸組織方式，將很難滿足烏江流域各經濟單元的經濟發(fā)展要求，也浪費了烏江航道的航運優(yōu)勢。所以，必須考慮翻壩運輸才能解決未來烏江航道貨運量的快速增長，從根本上解決烏江航道上通航設施通過能力不足的瓶頸問題。

［1］胡雪梅，楊忠超，柳恩梅，等.烏江銀盤樞紐工程河段貨運量神經網絡預測研究［J］.中國水運（學術版），2007，（11）:116-117.

［2］梁晶，李晶，呂靖.三峽樞紐過壩運輸需求分析及其預測［J］.水運工程，2009，（12）:109-113.

［3］李旭循，吳鳳平，邱毓敏，等.基于BX數據生成法的江蘇省內河貨運量預測［J］.水運工程，2008，（3）:1-3.

［4］吳青松.基于產銷平衡法的東北地區(qū)鐵路貨運量預測［J］.鐵道貨運，2014，（11）:33-41.

［5］貴州省統(tǒng)計局，國家統(tǒng)計局貴州調查總隊.貴州省國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報［R］.貴州:貴州省統(tǒng)計局，2001-2014.

［6］汪同三.組合預測［M］.北京:社會科學文獻出版社，2008.

［7］貴州省統(tǒng)計局.貴州省統(tǒng)計年鑒［M］.北京:中國統(tǒng)計出版社，1998-2014.

［8］劉思峰，楊英杰，吳利豐，等.灰色模型理論及其應用［M］.北京:科學出版社，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

交通運輸部建設科技項目“烏江大水位差樞紐航運擴能關鍵技術”（2013328352570）

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