基于灰色關(guān)聯(lián)分析模型的鐵路貨運影響因素分析

徐 紅,覃恩來,張婭婷

(1.中國鐵路昆明局集團(tuán)有限公司普洱車務(wù)段,云南 普洱 665000;2.西藏大學(xué)工學(xué)院,西藏 拉薩 850000)

1 概 述

近年來,隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展以及鐵路建設(shè)的發(fā)展,鐵路貨運在我國貨運體系中扮演著越來越重要的角色。2021年,鐵路貨運量完成了47.73億噸,較2012年增加了8.69億噸,增長了22.27%,鐵路貨運周轉(zhuǎn)量完成了33 238億噸公里,較2012年增加了4 050.91億噸公里,增長了13.88%[1]。隨著公路、水運、航空等運輸網(wǎng)絡(luò)的逐步完善以及顧客運輸需求的變化,鐵路運輸面臨著其他運輸方式激烈的競爭。鐵路運輸部門需要做出合理的運輸計劃以及健全的營銷策略,以此改善鐵路貨物運輸?shù)木置?準(zhǔn)確分析其他運輸方式對鐵路貨物運輸?shù)挠绊?提高鐵路貨運市場的占有率。鐵路貨運量(貨運周轉(zhuǎn)量)因受到國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平、鐵路交通的發(fā)展水平、其他貨物運輸方式的相互作用呈現(xiàn)出分形特性[2]。在我國鐵路貨運影響因素研究中主要運用灰色系統(tǒng)理論、主成分分析法、回歸分析模型等[3-5]。

采用灰色關(guān)聯(lián)分析模型對鐵路貨運的影響因素進(jìn)行研究,基于文獻(xiàn)調(diào)研以及實際經(jīng)驗,選取鐵路營運里程、國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)、第一產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)增加值、公路貨運量比例、水運貨物量比例、公路貨運周轉(zhuǎn)量比例、水運貨物周轉(zhuǎn)量比例8個指標(biāo)因素[1],對結(jié)果進(jìn)行分析,為鐵路部門制定合理的貨物運輸政策提供重要的參考依據(jù)。

2 灰色關(guān)聯(lián)分析模型構(gòu)建

2.1 確定特征序列以及原始序列[8]

鐵路貨物運輸影響較大的特征數(shù)列表示為

X0=(x0(1),x0(2),…x0(n))

(1)

鐵路貨運量以及鐵路貨運周轉(zhuǎn)量的原始序列為

Xi=(xi(1),xi(2),…xi(n))

(2)

其中:i=1,2,3,...,m;n為每個原始序列所包含的時間序列數(shù);m為比較數(shù)列的數(shù)量。

2.2 樣本數(shù)據(jù)的無量綱化處理

由于各個指標(biāo)因素之間數(shù)量級和計量單位差別較大,無法對各個因素直接進(jìn)行比較和計算。因此需要將分析數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為無量綱值。無量綱化處理數(shù)據(jù)的方法有很多,主要包括極值法、均值法以及標(biāo)準(zhǔn)法,選取均值法進(jìn)行數(shù)據(jù)的無量綱化處理,公式表示為

(3)

2.3 灰色關(guān)聯(lián)度計算

根據(jù)式(4)計算比較序列和參考序列的絕對差,得到差序列Δxi(j),根據(jù)公式(5)和公式(6)計算各原始序列和特征序列中的最大差值Δmax和最小差值Δmin。

(4)

MAX=maxxi(j),i=1,2,…m,j=1,2,…n

(5)

MIN=minxi(j),i=1,2,…m,j=1,2,…n

(6)

Δmax=maxMAX

(7)

Δmin=minMAX

(8)

計算各指標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)ξ(ik)

(9)

式中:ξ(ik)是原始系列與比較序列之間的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù);ρ為分辨系數(shù),在[0,1]之間分布,當(dāng)ρ≤0.546 3時,分辨力最好,分辨系數(shù)取ρ=0.5。

灰色關(guān)聯(lián)度的計算公式為

(10)

式中:ri為比較數(shù)列xi對參考數(shù)列x0的灰色關(guān)聯(lián)度。ri值越接近1,說明原始序列Xi和特征序列X0之間的相關(guān)性越強(qiáng)。一般來說ri>0.8,說明因素之間的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng),0.5≤ri≤0.8則被認(rèn)為有一定的關(guān)聯(lián)性,ri<0.5時則被認(rèn)為是二者毫無關(guān)聯(lián)[9]。

3 鐵路貨運需求的主要影響因素

3.1 國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平

鐵路貨運需求的大小取決于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平,經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展必將推動貨運需求的增長。同時,鐵路的發(fā)展也將拉動經(jīng)濟(jì)的快速增長[10]。

鐵路貨物運輸?shù)膶ο笾饕瑖窠?jīng)濟(jì)中的第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品。第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)增加值能夠直接體現(xiàn)第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r[11]。鐵路貨物運輸?shù)陌l(fā)展不僅能夠帶動經(jīng)濟(jì)的增長,還推動工業(yè)的發(fā)展[12]。

3.2 鐵路交通的發(fā)展水平

鐵路運輸網(wǎng)的布局和管理水平、貨物運輸工具的改善和發(fā)展都影響著鐵路貨物運輸?shù)男?制約著鐵路貨物運輸?shù)陌l(fā)展。一般而言,鐵路貨物運輸量伴隨著鐵路運輸長度的增加而增長的。

3.3 其他貨運方式的相互作用

目前我國的五種貨物運輸方式,分別是鐵路、公路、水運、航空以及管道運輸,五種運輸方式有不同的特征和優(yōu)勢,它們之間既相互合作又具有競爭關(guān)系,共同承擔(dān)著的全社會的貨運需求。2012～2021年我國鐵路、貨運以及水運三種貨物運輸方式貨運總量以及貨運周轉(zhuǎn)量總量分別占全年總運輸量的比例均值為98.28%、97.50%[1]。

4 鐵路貨運需求預(yù)測實例演算

4.1 確定原始序列與特征序列

與鐵路貨運需求相關(guān)聯(lián)的因素有很多,基于文獻(xiàn)調(diào)研以及實際經(jīng)驗,綜合考慮合理性、數(shù)據(jù)的可操作性以及計算過程的簡明性。選取了2012～2021年間鐵路貨運量(鐵路貨運周轉(zhuǎn)量)[1]作為初始特征序列,同時選取國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平中的國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)、第一產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)增加值和鐵路交通發(fā)展水平中的鐵路總里程以及其他貨運方式中的公路與水運貨運量(貨運周轉(zhuǎn)量)各占比例的時間序列作為初始因素序列。分別以鐵路貨運量以及鐵路貨運周轉(zhuǎn)量為特征數(shù)列的原始數(shù)列,見表1和表2。

表1 鐵路貨運量及其影響因素的原始數(shù)列

表2 鐵路貨運周轉(zhuǎn)量及其影響因素的原始數(shù)列

4.2 無量綱化處理

利用公式(3)采用均值法對數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理,所得結(jié)果見表3和表4。

表3 數(shù)據(jù)無量綱化處理表(鐵路貨運量及其影響因素)

表4 數(shù)據(jù)無量綱化處理表(鐵路貨運周轉(zhuǎn)量及其影響因素)

4.3 灰色關(guān)聯(lián)度計算

利用公式(10)轉(zhuǎn)化得到鐵路貨運量(貨運周轉(zhuǎn)量)與其影響因素之間的灰色關(guān)聯(lián)度ri見表5和表7。對時間序列的灰色關(guān)聯(lián)度表取均值,對均值進(jìn)行排序,得到灰色關(guān)聯(lián)度排序表,見表6和表8。灰色關(guān)聯(lián)度的值越大,則代表鐵路貨運量(貨運周轉(zhuǎn)量)與其影響因素之間的關(guān)聯(lián)性越大;反之,則它們之間的關(guān)聯(lián)性越小。

表5 鐵路貨運量與其影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度表

表6 鐵路貨運量影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度排序表

表7 鐵路貨運量周轉(zhuǎn)量與其影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度表

表8 鐵路貨運周轉(zhuǎn)量影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度排序表

5 鐵路貨運量以及鐵路貨運周轉(zhuǎn)量與其影響因素的演算結(jié)果分析

(1)通過對鐵路貨運量與其影響因素的灰色相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)水運貨運量比例對其的影響因素最大,其次是公路貨物量比例、第一產(chǎn)業(yè)增加值。水運貨物運輸方式是最主要的競爭關(guān)系,公路運輸是次要的競爭關(guān)系。同時鐵路營運里程與鐵路貨物運輸關(guān)系密切,是鐵路貨物運輸?shù)幕A(chǔ)。國內(nèi)生產(chǎn)總值與鐵路貨運量保持一致的發(fā)展。

(2)通過對鐵路貨運周轉(zhuǎn)量與其影響因素的相關(guān)性來看,水運貨物周轉(zhuǎn)量比例、公路貨物周轉(zhuǎn)量比例與鐵路貨運周轉(zhuǎn)量保持著較強(qiáng)的相關(guān)性,相關(guān)性均在0.7以上。鐵路貨物運輸?shù)陌l(fā)展對第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展起推動作用。同時,鐵路貨運周轉(zhuǎn)量與第一產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度大于第二產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度,說明鐵路貨物周轉(zhuǎn)對第一產(chǎn)業(yè)增加值的影響更加顯著。完善的鐵路基礎(chǔ)設(shè)施為鐵路運輸?shù)陌l(fā)展提供了有力的保障。健康的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,為鐵路運輸提供良好的運輸環(huán)境。

6 結(jié) 論

以灰色關(guān)聯(lián)度分析為理論基礎(chǔ),總結(jié)、梳理鐵路貨運與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、鐵路交通發(fā)展水平以及其他貨運方式影響的基礎(chǔ)上,選取能夠代表鐵路貨運發(fā)展的相關(guān)指標(biāo)(鐵路貨運量、鐵路貨運周轉(zhuǎn)量),并計算其與國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)、鐵路營運里程、第一產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)增加值、公路貨運比例(公路貨運周轉(zhuǎn)量比例)、水路貨運比例(水運貨運周轉(zhuǎn)量比例)之間的相關(guān)性,總結(jié)出鐵路貨物運輸發(fā)展的規(guī)律,驗證了該方法的可行性以及合理性。但是選擇的影響因素不能完全包含鐵路貨物運輸全部的影響因素,從理論方面出發(fā),選擇的影響因素越多越具有代表性,結(jié)果就越合理和準(zhǔn)確。