鐵路物流能力與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的灰色控制系統(tǒng)研究

張 誠，于兆宇

（華東交通大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院，江西 南昌 330013）

在交通運輸體系中，鐵路網(wǎng)絡(luò)的物流能力是整個物流業(yè)的主要支柱，提高鐵路物流能力、推動物流業(yè)快速發(fā)展，對于實現(xiàn)鐵路物流能力和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展，增強鐵路物流能力和國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展都具有重要的現(xiàn)實意義。但是，如果簡單地建立鐵路貨運量、鐵路從業(yè)人員等變量與經(jīng)濟變量的函數(shù)關(guān)系，很難真實地描述系統(tǒng)變化規(guī)律。而通過采用灰色系統(tǒng)理論中的 GM (1,N) 模型建立二者之間的灰色因果關(guān)系模型，以第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟 GDP 值作為狀態(tài)變量，鐵路物流能力的3個關(guān)鍵指標(biāo)作為控制變量，建立鐵路物流能力與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的灰色控制系統(tǒng)，可以研究鐵路物流能力要素對產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的拉動效應(yīng)，以及鐵路物流能力與經(jīng)濟增長的關(guān)系。

1 鐵路物流能力和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟指標(biāo)

1.1 鐵路物流能力

鐵路物流能力是以鐵路主干線開展物流業(yè)務(wù)，在接受客戶需求、訂單處理、貨物分揀和交付客戶的全過程中創(chuàng)造和開發(fā)資源、滿足用戶需求，實現(xiàn)響應(yīng)速度、物流成本、訂單準(zhǔn)時性和服務(wù)質(zhì)量等方面的綜合能力，從而追求更好服務(wù)績效。鐵路物流能力表現(xiàn)在成本、質(zhì)量、遞送、柔性和創(chuàng)新等方面，可以通過鐵路運輸能力、配送能力、運作能力、信息處理和市場服務(wù)能力等表現(xiàn)出來[1]?？紤]到數(shù)據(jù)的解釋力度、可信度和可獲得性，選擇鐵路物流能力要素中的3個指標(biāo)來反映。

（1）鐵路貨車擁有量。鐵路貨車擁有量是鐵路貨物運輸?shù)幕A(chǔ)，體現(xiàn)鐵路物流運輸能力。

（2）鐵路貨物周轉(zhuǎn)量。鐵路貨物周轉(zhuǎn)量是指在一定時期內(nèi)，由鐵路運輸方式運送的貨物數(shù)量與其相應(yīng)運輸距離乘積的總和。該指標(biāo)可以反映鐵路運輸業(yè)生產(chǎn)的總成果，也是計算鐵路運輸效率、勞動生產(chǎn)率的基礎(chǔ)。

（3）鐵路營業(yè)里程。鐵路營業(yè)里程反映鐵路運輸業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展水平，在很大程度上體現(xiàn)鐵路物流能力。

1.2 產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟

國民經(jīng)濟由第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)構(gòu)成，選擇產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的 GDP 值作為其狀態(tài)變量。通過對 GDP值進行平減處理，消除價格因素影響。

2 鐵路物流能力與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的灰色控制系統(tǒng)

鐵路物流能力和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟是一個不斷演變的復(fù)雜系統(tǒng)，具有系統(tǒng)內(nèi)含的多變量、多目標(biāo)、多層次、強耦合的基本特征，難以找到一個簡單的函數(shù)表達(dá)系統(tǒng)內(nèi)的復(fù)雜變化關(guān)系[2]。同時由于在鐵路物流能力構(gòu)建時的信息不完整及系統(tǒng)時間跨度小所導(dǎo)致的樣本量小，使得變量具有灰色特征。因此，采用多因素相互制約、相互聯(lián)系的灰色系統(tǒng)建模方法進行研究。

2.1 建立線性定常態(tài)狀態(tài)方程

設(shè)系統(tǒng)中的控制變量P(t) 表示鐵路貨車擁有量，R(t) 表示鐵路貨物周轉(zhuǎn)量，M(t) 表示鐵路營業(yè)里程數(shù)；Ei(t) 表示狀態(tài)變量國民經(jīng)濟三個產(chǎn)業(yè)的 GDP 值，其中i＝1,2,3，分別表示第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)。根據(jù)灰色系統(tǒng)理論中的GM(1,N)模型，建立鐵路物流能力與國民經(jīng)濟三個產(chǎn)業(yè)的 GM(1,3) 模型。

公式⑴中的上標(biāo)表示系統(tǒng)變量的一階累加量，將其寫出矩陣形式，則有

2.2 連續(xù)系統(tǒng)的離散化

公式⑵中的線性定常態(tài)狀態(tài)方程將系統(tǒng)看作連續(xù)系統(tǒng)，由于鐵路物流能力和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟系統(tǒng)的時間序列是離散的，需要將連續(xù)系統(tǒng)進行離散化處理。按一個等采樣周期T的采樣過程處理，將t轉(zhuǎn)變?yōu)閗T，其中T為采樣周期，而k＝1,2,3,…，為正整數(shù)，得到新的離散時間狀態(tài)方程。

式中：G(1)、H(1)為常數(shù)矩陣。

采用周期為T時，應(yīng)滿足 Shannon 定理，由于所應(yīng)用時間序列數(shù)據(jù)的周期為1年，因此取T＝1，且滿足T＜π/1＝π，它能保證離散模型的精度，于是有：

對公式⑷進行一階累加的還原處理，可得：

公式⑸即為鐵路物流能力與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的灰色控制模型。公式⑹中的h11、h21、h31分別表示鐵路貨車擁有量對第一、第二、第三產(chǎn)業(yè) GDP 的彈性；h12、h22、h32分別表示鐵路貨運周轉(zhuǎn)量對第一、第二、第三產(chǎn)業(yè) GDP 的彈性；h13、h23、h33分別表示鐵路營業(yè)里程對第一、第二、第三產(chǎn)業(yè) GDP 的彈性。

3 實證分析

根據(jù) 2003—2009 年的數(shù)據(jù)，經(jīng)過 Matlab7.0 編程處理和計算，得到以下鐵路物流能力與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的灰色控制模型：

由公式⑺可以看出，鐵路物流能力的3個關(guān)鍵要素對第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的拉動幅度最大。對上述數(shù)據(jù)進行處理，得到鐵路物流能力對產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟增長彈性的比值和排名，如表1所示。

表 1 鐵路物流能力對產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟增長彈性比值及排名

4 基本結(jié)論

（1）鐵路物流能力的3個要素對第二產(chǎn)業(yè)影響最大，符合我國目前正處于工業(yè)化前中期的實際情況。增加鐵路物流能力可以為實現(xiàn)國民經(jīng)濟又好又快發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級奠定良好的物流基礎(chǔ)。

（2）鐵路貨車擁有量對產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟增長彈性的排名順序是第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)、第一產(chǎn)業(yè)。鐵路貨車主要用于工業(yè)原材料、工業(yè)產(chǎn)成品，以及第三產(chǎn)業(yè)消費終端產(chǎn)品的運輸。因此，增加鐵路貨車數(shù)量，有利于鐵路基礎(chǔ)物流能力的增強，提高鐵路運輸總體運能，更好地為產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展提供保障。

（3）鐵路貨物周轉(zhuǎn)量對產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟增長彈性的排名順序是第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)、第一產(chǎn)業(yè)。對于第二、第三產(chǎn)業(yè)，在煤電、鋼材、工業(yè)等原材料和消費品的運輸上都涉及鐵路貨物周轉(zhuǎn)活動，該要素對第二、第三產(chǎn)業(yè)的拉動幅度更加明顯。

（4）鐵路營業(yè)里程對產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟增長的彈性排名順序是第三產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第一產(chǎn)業(yè)。增加鐵路營業(yè)里程可以拉動第二、第三產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，新的鐵路建設(shè)投資可以產(chǎn)生經(jīng)濟正外部性，形成短期物流需求和長期物流供給，快速拉動第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展，有效帶動包括交通運輸、批發(fā)倉儲、郵政業(yè)等和鐵路密切相關(guān)的第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

5 結(jié)束語

選取鐵路物流能力的3個關(guān)鍵要素作為控制變量，以第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)的 GDP 值作為狀態(tài)變量，建立鐵路物流能力與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的灰色控制系統(tǒng)，通過 2003—2009 年數(shù)據(jù)的實證分析，模型能較好地分析鐵路物流能力與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的實際情況。鐵路物流能力的3個關(guān)鍵指標(biāo)對第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)的增長彈性的分析，為探索增強鐵路物流能力、促進國民經(jīng)濟發(fā)展、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級，以及鐵路企業(yè)發(fā)展物流與制定產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展政策提供參考。

[1] 王德占，何世偉，吳林強. 鐵路物流能力的概念與構(gòu)成要素的研究[J]. 鐵道貨運，2007，25 (7)：8-10.

[2] 周 泰，王亞玲，葉懷珍. 區(qū)域物流能力與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的灰色控制系統(tǒng)[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報，2009，31(19)：168-171.