基于組合預(yù)測(cè)法的四川省貨物運(yùn)輸需求預(yù)測(cè)研究

陳洪宇，范林強(qiáng)

（1.四川省人民政府辦公廳，四川 成都 610016；2.四川省交通運(yùn)輸發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃科學(xué)研究院，四川 成都 610041）

0 引言

貨物運(yùn)輸需求是一種派生性需求，源于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)貨物空間位移方面的需求，與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口因素、城鎮(zhèn)化水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化等密切相關(guān)[1]。貨運(yùn)需求預(yù)測(cè)能夠?yàn)閰^(qū)域物流體系的構(gòu)建提供決策參考，是建設(shè)合理貨物運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的重要依據(jù)?？茖W(xué)合理地對(duì)貨運(yùn)需求進(jìn)行預(yù)測(cè)能夠更加充分地實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)各項(xiàng)功能，有利于科學(xué)化貨物運(yùn)輸場(chǎng)站建設(shè)，從而更加有效地進(jìn)行物流活動(dòng)。本文在分析國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家貨物運(yùn)輸需求發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，結(jié)合貨物運(yùn)輸需求現(xiàn)狀，科學(xué)預(yù)測(cè)四川省貨物運(yùn)輸需求量，并結(jié)合預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)四川省物流發(fā)展提出建議。

1 貨物運(yùn)輸需求規(guī)律分析

貨運(yùn)需求增長(zhǎng)速度和GDP 增長(zhǎng)速度間具有緊密的相關(guān)性[2]。在經(jīng)濟(jì)較高速度發(fā)展時(shí)期，貨運(yùn)速度也較高，到工業(yè)化后期，隨著GDP 由高速向中高速、中低速以至低速發(fā)展階段演變，貨運(yùn)增速也同樣呈階梯性下降趨勢(shì)。

以美國(guó)、英國(guó)和日本為例，美國(guó)第二產(chǎn)業(yè)比例在1950年達(dá)到47.2%的頂峰后開(kāi)始緩慢下降。在之后近20年時(shí)間，全社會(huì)貨物周轉(zhuǎn)量增速穩(wěn)定在3%～6%之間；20 世紀(jì)80年代，基本完成工業(yè)化后，貨物周轉(zhuǎn)量?jī)H為1.2%。20 世紀(jì)70 至80年代初，日本受兩次石油危機(jī)沖擊，經(jīng)濟(jì)大幅下滑，貨物周轉(zhuǎn)量增速也由兩位數(shù)迅速下跌至2%左右，90年代受經(jīng)濟(jì)大衰退影響，貨運(yùn)增速再次下滑到1%以下，進(jìn)入21 世紀(jì)以后增長(zhǎng)率基本停滯，2008年金融危機(jī)使得其貨運(yùn)量跌至20 世紀(jì)80年代末期水平。同樣受2008年金融危機(jī)沖擊，英國(guó)貨物量也出現(xiàn)明顯下滑。美國(guó)、英國(guó)、日本三國(guó)的貨運(yùn)量變化都和本國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有較大關(guān)系，且貨物周轉(zhuǎn)量總量均出現(xiàn)了峰值，到達(dá)較高數(shù)值時(shí)都會(huì)進(jìn)入低速增長(zhǎng)期[3]。

圖1-1 國(guó)外貨運(yùn)量和貨運(yùn)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)

總體來(lái)看，貨物運(yùn)輸需求與GDP 增速、經(jīng)濟(jì)水平、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化密切相關(guān)。不同國(guó)家在自然地理、資源稟賦、人口分布、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、交通設(shè)施等方面存在一定差異和自身發(fā)展特色，因此在借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家客貨運(yùn)輸需求發(fā)展規(guī)律時(shí)候，應(yīng)“因地制宜”，在把握研究的特色的基礎(chǔ)上進(jìn)行深入分析。

2 四川省貨物運(yùn)輸需求現(xiàn)狀

2.1 貨物運(yùn)輸量

2009—2021年四川省綜合交通貨物運(yùn)輸量和貨物周轉(zhuǎn)量變化分別如圖2-1 和圖2-2 所示。由于四川省公路貨運(yùn)量和貨物周轉(zhuǎn)量統(tǒng)計(jì)方式從2014年開(kāi)始，由抽樣調(diào)查改變?yōu)楦鶕?jù)高速公路計(jì)重收費(fèi)數(shù)據(jù)推算[4]，2014年以后的貨運(yùn)量相關(guān)數(shù)據(jù)與往年不可直接相比[5]。2009—2013年，貨運(yùn)量及其周轉(zhuǎn)量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，貨運(yùn)量年均增長(zhǎng)率為12.57%，周轉(zhuǎn)量年均增長(zhǎng)率為12.42%。2014—2018年，貨運(yùn)量及其周轉(zhuǎn)量增速逐年放緩，貨運(yùn)量年均增長(zhǎng)率為4.12%，貨物周轉(zhuǎn)量年均增長(zhǎng)率為4.58%。2019年末，受新冠肺炎疫情影響，貨運(yùn)量及周轉(zhuǎn)量與往年不可比。隨著國(guó)家采取一系列疫情防控舉措，疫情得到有效控制并逐漸恢復(fù)常態(tài)化管控，貨運(yùn)量開(kāi)始逐步恢復(fù)，呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

圖2-1 2009年-2021年全省貨運(yùn)量及貨運(yùn)量增長(zhǎng)率

圖2-2 2009年-2021年全省貨物周轉(zhuǎn)量及周轉(zhuǎn)量增長(zhǎng)率

2.2 貨物運(yùn)輸結(jié)構(gòu)

四川省綜合運(yùn)輸體系主要包括公路、鐵路、水路、民航四種運(yùn)輸方式[6]，各運(yùn)輸方式分擔(dān)率pi是指各種運(yùn)輸方式運(yùn)輸量di占總運(yùn)輸量D 的比例，可由式（1）計(jì)算。其中，r,h,f,w分別代表鐵路、公路、航空和水路。歷年分擔(dān)率見(jiàn)表2-1。

表2-1 2009-2021年各運(yùn)輸方式分擔(dān)率（%）

2.3 主要運(yùn)輸通道

依托四川省四向八廊戰(zhàn)略性綜合交通走廊，四川省公路對(duì)外運(yùn)輸大通道可以劃分為15 條，具體分布見(jiàn)表2-2。以2018年為例，15 條公路對(duì)外綜合運(yùn)輸大通道共承擔(dān)貨物周轉(zhuǎn)量796.92億噸·公里，各通道承擔(dān)貨物周轉(zhuǎn)量如圖2-3 所示。

圖2-3 四川省綜合運(yùn)輸通道承擔(dān)公路貨運(yùn)分布

表2-2 四川省對(duì)外公路運(yùn)輸大通道

3 四川省貨物運(yùn)輸需求預(yù)測(cè)

3.1 預(yù)測(cè)原則

（1）彈性原則。綜合運(yùn)輸需求具有復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)，在進(jìn)行綜合運(yùn)輸需求預(yù)測(cè)時(shí)，要遵循彈性原則，對(duì)需求預(yù)測(cè)情況留有適當(dāng)余地。

（2）系統(tǒng)分析原則。貨運(yùn)行業(yè)發(fā)展不僅受本身運(yùn)輸線(xiàn)網(wǎng)、運(yùn)價(jià)水平等因素制約，也受政策引導(dǎo)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等外部條件約束。在進(jìn)行需求預(yù)測(cè)時(shí)，應(yīng)將內(nèi)、外部因素結(jié)合，綜合分析。

（3）政策協(xié)調(diào)原則。預(yù)測(cè)過(guò)程應(yīng)考慮政策影響，嚴(yán)格遵循政策協(xié)調(diào)原則，將政府政策、行業(yè)規(guī)范進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

（4）定性與定量相結(jié)合原則。部分影響因素很難通過(guò)指標(biāo)進(jìn)行量化分析，因此僅用數(shù)學(xué)模型難以完全反映運(yùn)輸需求未來(lái)變化。

3.2 預(yù)測(cè)思路

當(dāng)前關(guān)于運(yùn)輸需求總量預(yù)測(cè)的研究都主要以歷史數(shù)據(jù)為依據(jù)，根據(jù)預(yù)測(cè)原理分為趨勢(shì)外推、因果相關(guān)和組合預(yù)測(cè)三大類(lèi)[7]?；谮厔?shì)外推原理是指假設(shè)在一定時(shí)間段內(nèi)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)各要素平穩(wěn)發(fā)展，僅基于運(yùn)輸需求歷史數(shù)據(jù)推測(cè)未來(lái)運(yùn)輸需求總量，最常見(jiàn)的是時(shí)間序列預(yù)測(cè)法。因果相關(guān)是指通過(guò)分析影響因素的歷史數(shù)據(jù)和因變量的關(guān)系，預(yù)測(cè)未來(lái)運(yùn)輸需求總量，包括彈性系數(shù)法、回歸預(yù)測(cè)方法等。組合預(yù)測(cè)是指綜合考慮趨勢(shì)外推和因果相關(guān)方法的預(yù)測(cè)結(jié)果，綜合利用這些模型所包含的信息，增加預(yù)測(cè)結(jié)果可靠性。三類(lèi)方法對(duì)比如表3-1。

表3-1 預(yù)測(cè)方法對(duì)比

本文以四川省貨運(yùn)總量為原始數(shù)據(jù)，采用貨運(yùn)量與地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）、社會(huì)消費(fèi)品總額和第三產(chǎn)業(yè)占比的貨運(yùn)強(qiáng)度法和基于時(shí)間序列的指數(shù)平滑法以及多元線(xiàn)性回歸分析法三種方法，設(shè)置權(quán)重系數(shù)組合預(yù)測(cè)貨運(yùn)量。

3.3 貨運(yùn)總量預(yù)測(cè)

3.3.1 貨運(yùn)強(qiáng)度法

貨運(yùn)強(qiáng)度是貨運(yùn)量與地區(qū)生產(chǎn)總值的比值，反映了貨運(yùn)需求隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的變動(dòng)情況，可由公式（2）計(jì)算。貨運(yùn)強(qiáng)度法是利用四川省貨運(yùn)量與地區(qū)生產(chǎn)總值之間關(guān)系進(jìn)行貨運(yùn)量預(yù)測(cè)[8]。歷年四川省貨運(yùn)強(qiáng)度見(jiàn)表3-2，可見(jiàn)四川省貨運(yùn)強(qiáng)度正逐漸下降，從一定程度上，表明全省正處于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式逐漸從粗放型向集約型轉(zhuǎn)變、產(chǎn)品技術(shù)含量提高和大宗貨物減少的發(fā)展階段。

表3-2 四川省貨運(yùn)強(qiáng)度值（億噸/萬(wàn)億元）

式（2）中，Dj是第j年的貨運(yùn)量，GDPj是第j年的地區(qū)生產(chǎn)總值。

考慮到運(yùn)輸需求具有波動(dòng)性和不確定性，本研究預(yù)測(cè)結(jié)果都設(shè)置高方案和低方案兩種方案，分別代表最樂(lè)觀和最悲觀的預(yù)測(cè)結(jié)果。預(yù)測(cè)未來(lái)貨運(yùn)強(qiáng)度將繼續(xù)下降，低于現(xiàn)狀水平，但下降幅度有所減緩。結(jié)合貨運(yùn)需求發(fā)展規(guī)律，未來(lái)貨運(yùn)強(qiáng)度將在1.8萬(wàn)噸/億元至4.3 萬(wàn)噸/億元之間，預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3-3。

表3-3 貨運(yùn)強(qiáng)度法貨運(yùn)需求預(yù)測(cè)結(jié)果

3.3.2 指數(shù)平滑法

通過(guò)時(shí)間序列預(yù)測(cè)中指數(shù)平滑預(yù)測(cè)模型對(duì)貨運(yùn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)方法見(jiàn)式（3）。本次預(yù)測(cè)中考慮到貨運(yùn)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)及國(guó)際發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，未來(lái)貨運(yùn)增速將會(huì)減緩，通過(guò)使用阻尼趨勢(shì)的模型類(lèi)型，對(duì)未來(lái)貨運(yùn)發(fā)展走向進(jìn)行限定。擬合優(yōu)度檢驗(yàn)結(jié)果顯示，相關(guān)系數(shù)平方：0.956，滿(mǎn)足擬合精度要求。預(yù)測(cè)結(jié)果為，2025年、2035年和2050年貨運(yùn)量分別為251647 萬(wàn)噸、291190 萬(wàn)噸和308017 萬(wàn)噸，貨運(yùn)年均增長(zhǎng)率分別為4.46%、1.47%和0.38%。

式（3）中，y't+1是第t+1年的預(yù)測(cè)值，yt是第t年的實(shí)際值。

圖3-1 模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際值曲線(xiàn)

3.3.3 回歸分析法

初定四川省交通運(yùn)輸需求影響因素包括地區(qū)生產(chǎn)總值、居民人均可支配收入、居民消費(fèi)水平、社會(huì)消費(fèi)品總額、進(jìn)出口總額、全社會(huì)固定資產(chǎn)、常住人口、從業(yè)人員數(shù)、城鎮(zhèn)化率、第三產(chǎn)業(yè)占比10 個(gè)?；诨疑P(guān)聯(lián)度法[9]，得到第三產(chǎn)業(yè)占比、地區(qū)生產(chǎn)總值和社會(huì)消費(fèi)品總額對(duì)于貨運(yùn)需求影響最大。根據(jù)相關(guān)研究[10]，四川省綜合運(yùn)輸需求影響因素主要指標(biāo)在未來(lái)特征年預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3-4。

表3-4 四川省綜合運(yùn)輸需求主要影響因素指標(biāo)預(yù)測(cè)結(jié)果

通過(guò)回歸分析中多元回歸預(yù)測(cè)模型對(duì)貨運(yùn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)貨運(yùn)量影響因素分析確定的全省社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）、社會(huì)消費(fèi)品總額和第三產(chǎn)業(yè)占比三項(xiàng)指標(biāo)作為自變量，將全省貨運(yùn)總量作為因變量，進(jìn)行多元線(xiàn)性回歸分析。通過(guò)模型擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，該模型相關(guān)系數(shù)之平方：0.989，表明模型滿(mǎn)足擬合精度要求。將各自變量的預(yù)測(cè)值代入模型中，即可得到采用回歸分析法預(yù)測(cè)的四川省未來(lái)特征年的貨運(yùn)總量情況：2025年、2035年和2050年貨運(yùn)量分別為255504 萬(wàn)噸、333850 萬(wàn)噸和392524 萬(wàn)噸，貨運(yùn)年均增長(zhǎng)率分別為4.68%、2.71%和1.09%。

3.3.4 組合預(yù)測(cè)法

采用綜合分析法將以上三種方法進(jìn)行組合，四川省未來(lái)特征年貨運(yùn)量預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3-5。

表3-5 四川省未來(lái)特征年貨運(yùn)量預(yù)測(cè)結(jié)果（萬(wàn)噸）

3.4 貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量預(yù)測(cè)

全省總貨物周轉(zhuǎn)量預(yù)測(cè)主要根據(jù)前述四川省貨運(yùn)總量預(yù)測(cè)和未來(lái)貨運(yùn)平均運(yùn)距的變化進(jìn)行[11]。2009—2018年四川省貨運(yùn)平均運(yùn)距變化不大，從2009年的129 公里延長(zhǎng)到2018年的152公里，年均增長(zhǎng)速度僅為1.8%。此時(shí)四川省貨運(yùn)以短程公路運(yùn)輸為主，貨物平均運(yùn)距較小。

考慮多式聯(lián)運(yùn)的發(fā)展和“公轉(zhuǎn)鐵”“公轉(zhuǎn)水”的政策引導(dǎo)，根據(jù)四川省現(xiàn)狀貨運(yùn)平均運(yùn)距趨勢(shì)外推，并結(jié)合各種運(yùn)輸方式貨運(yùn)量發(fā)展水平的影響，預(yù)測(cè)四川省未來(lái)特征年2025年、2035年、2050年貨運(yùn)平均運(yùn)距分別為172 公里、225 公里和350 公里。另外，根據(jù)前述貨運(yùn)總量的預(yù)測(cè)，用貨運(yùn)平均運(yùn)距乘以貨運(yùn)總量，預(yù)測(cè)四川省未來(lái)貨物周轉(zhuǎn)量，預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3-6。

表3-6 四川省貨物周轉(zhuǎn)量預(yù)測(cè)結(jié)果

3.5 主要運(yùn)輸通道預(yù)測(cè)

交通運(yùn)輸需求分配是將預(yù)測(cè)得到的未來(lái)各階段OD 矩陣量分配至交通網(wǎng)絡(luò)中，得到路網(wǎng)運(yùn)輸需求量[12]。本小節(jié)主要是結(jié)合貨物運(yùn)輸需求預(yù)測(cè)總量、現(xiàn)狀OD 數(shù)據(jù)以及現(xiàn)狀OD 交通運(yùn)輸量分配，基于Wardrop 原理，考慮廣義阻抗（時(shí)間、費(fèi)用、擁堵、收費(fèi)站與城市節(jié)點(diǎn)等因素）影響，采用隨機(jī)UE 均衡模型分配法將各特征年OD 交通運(yùn)輸需求量分配到交通網(wǎng)絡(luò)上。未來(lái)各特征年各通道貨運(yùn)需求預(yù)測(cè)情況分別如圖3-2 和表3-7 所示。

圖3-2 公路通道貨運(yùn)需求分布

表3-7 公路通道貨運(yùn)出入省密度預(yù)測(cè)結(jié)果（噸公里/公里）

4 小結(jié)

本文基于組合預(yù)測(cè)的方法預(yù)測(cè)了未來(lái)年四川省貨物運(yùn)輸需求量，2025年將達(dá)25.68 億噸，至2035年和2050年分別將達(dá)31.49 億噸和36.77 億噸，貨運(yùn)需求將有較大提升，年均增速為2.06%和1.03%。四川省地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展在為交通運(yùn)輸系統(tǒng)提供發(fā)展機(jī)遇的同時(shí)也對(duì)現(xiàn)有的運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸能力和運(yùn)輸質(zhì)量提出了更高的要求和考驗(yàn)。

本文也基于Wardrop 原理和考慮不同運(yùn)輸方式占比，將預(yù)測(cè)的運(yùn)輸需求量分配到現(xiàn)有的公路運(yùn)輸通道上，結(jié)果顯示，東向連接重慶的長(zhǎng)江南走廊貨運(yùn)出入省密度最高，2025年和2035 達(dá)42021 噸公里/公里和30192 噸公里/公里，隨后是北向連接陜西的川陜京/川陜蒙走廊，2025年和2035 達(dá)40745 噸公里/公里和47417 噸公里/公里。根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，建議提升成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈主軸通道能力，加快形成成渝雙核間通道集群。優(yōu)化“三帶”通道結(jié)構(gòu)，成德綿眉樂(lè)雅廣西攀經(jīng)濟(jì)帶重點(diǎn)擴(kuò)容京昆高速公路、成昆鐵路；成遂南達(dá)經(jīng)濟(jì)帶擴(kuò)容滬蓉高速公路；攀樂(lè)宜瀘沿江經(jīng)濟(jì)帶加快貫通高速公路大通道。

同時(shí)本文中在研究過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)不同的運(yùn)輸方式運(yùn)輸統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)共享之間存在壁壘，建議四川省加強(qiáng)運(yùn)輸統(tǒng)計(jì)智慧化共享平臺(tái)的建設(shè)，這將不僅有利于挖掘四川省綜合運(yùn)輸系統(tǒng)潛力，及時(shí)調(diào)整貨物運(yùn)輸路徑，還有助于促進(jìn)各運(yùn)輸方式協(xié)調(diào)發(fā)展，提升綜合競(jìng)爭(zhēng)水平。