基于灰色模型的懷來公路貨運(yùn)量預(yù)測的研究

宋玉恒　喬建剛

摘要:為了把懷來建設(shè)成為京西物流港,以系統(tǒng)工程學(xué)、交通規(guī)劃為基礎(chǔ),采用灰色預(yù)測模型法,先對懷來公路貨物運(yùn)輸量進(jìn)行實(shí)地調(diào)查,通過把調(diào)查的數(shù)據(jù)整理聚類分析,以數(shù)據(jù)為依據(jù)構(gòu)造懷來公路貨運(yùn)灰色模型,用該模型對懷來的貨運(yùn)量進(jìn)行預(yù)測,并對灰色模型進(jìn)行了驗(yàn)證,最后確定了近期懷來公路貨運(yùn)量,同時(shí)也為交通部門制定相關(guān)政策和科學(xué)決策提供了強(qiáng)有力的依據(jù)。

關(guān)鍵詞:貨運(yùn);灰色模型;預(yù)測

中圖分類號:U294文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

Abstract: In order to make Huailai become a logistic harbor in Jingxi, they based on systems engineering, transport planning and use gray forecasting model method to conduct a field investigation of Huailai's road freight volume at first. Through processing and cluster analysis the survey data, they based on the data to structure Huailai's road freight gray forecasting model and use the model to predict Huailai's road freight volume. Then, they verify the gray model and finally determine the recent Huailai's road freight, as well as providing a strong basis for traffic department to developing relevant policy and scientific decision-making.

Key words: freight; gray model; forecast

0引言

公路貨運(yùn)量是道路設(shè)計(jì)規(guī)劃的依據(jù),為了適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展階段及特點(diǎn),把握國內(nèi)外交通運(yùn)輸發(fā)展趨勢或發(fā)展規(guī)律,所以要進(jìn)行科學(xué)預(yù)測。目前,公路貨運(yùn)預(yù)測技術(shù)和方法多種多樣,各種方法都是出自不同的角度考慮問題,故有其一定的優(yōu)點(diǎn)和缺

陷[1-2]。懷來是京、津、東北、華北及東部地區(qū)通往大西北的交通要道的第一站,地理位置十分重要,區(qū)位優(yōu)勢明顯,輻射面寬廣;市場繁榮,經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快;鐵路、公路縱橫成網(wǎng),公路、鐵路樞紐標(biāo)準(zhǔn)高、規(guī)模大,得天獨(dú)厚的交通優(yōu)勢,優(yōu)越的內(nèi)、外環(huán)境為全縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。開展貨運(yùn)量預(yù)測的研究可以改善物流業(yè)粗放式經(jīng)營的局面,提高公路運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量和效益。

1研究的方法

1.1灰色預(yù)測模型GM1,1建模機(jī)理

在灰色預(yù)測模型(GRAY MODEL,GM)中[3],對時(shí)間序列進(jìn)行數(shù)量大小的預(yù)測,稱為等間隔序數(shù)的數(shù)列預(yù)測。一階單個(gè)變量的微分方程GM1,1是最常用的灰色預(yù)測模型,其形式為:

+μx=b (1)

式中,x=xt,μ和b為待估參數(shù)。這個(gè)微分方程的解是:

t+1=x1-e+ (2)

這個(gè)模型不是直接對原始數(shù)據(jù)預(yù)測,而是針對生成數(shù)使用的,生成數(shù)這樣來構(gòu)造:

設(shè)原始數(shù)列為:x=x,x,…,x

由它產(chǎn)生的1次累加生成序列為:x=x,x,…,x; 其中:x=x=x+x

原始數(shù)據(jù)即x的變化規(guī)律不明顯, 但一旦變成x后,由于累加作用,抵消了不少隨機(jī)因素的影響,規(guī)律容易顯露出來,將方程式(1)中的xt換成xt,解(2)也相應(yīng)地改為:

xk+1=x1-e+ (3)

之后,作逆生成(還原)處理,即對式(3)求導(dǎo),得還原模型為:

xk+1=-μx1-e(4)

1.2灰色模型預(yù)測步驟

(1)給定原始數(shù)據(jù)系列

x=x1,x2,…,xn (5)

(2)對xt作一次累加,求得一次累加生成列

x=x1,x2,…,xn (6)

(3)構(gòu)造數(shù)據(jù)矩陣B,y

B= (7)

y=x2,x3,…,xn (8)

(4)求解參數(shù)向量

a=μ,b=BBBy(9)

(5)將參數(shù)向量代入(3)式

k+1=x1-e+ (10)

(6)對(10)式求導(dǎo)得還原模型

k+1=-μx1-e (11)

2對懷來縣規(guī)劃年貨運(yùn)量的預(yù)測

根據(jù)懷來經(jīng)濟(jì)社會及貨物運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展趨勢,并結(jié)合歷年由懷來及張家口地區(qū)和公路運(yùn)輸貨運(yùn)管理部門提供的貨物運(yùn)輸統(tǒng)計(jì)資料見表1,預(yù)測過程如下[4]:

由表1數(shù)據(jù):

(1)對xt作一次累加生成變換

xt=3 042 848, 3 468 852, 3 261 448, 3 529 673, 4 048 139

xk=3 042 848, 6 511 430, 9 772 878, 13 302 551, 17 350 690

(2)構(gòu)造數(shù)據(jù)矩陣B和y

B=

y=3 042 848, 3 468 582, 3 261 448, 3 529 673, 4 048 139

(3)由式(9)計(jì)算參數(shù)向量

a=

則μ=-0.0584,b=2 996 100;所以=51 299 000

(4)建立GM1,1 模型

-0.0584x=2 996 100

由式(10)解得:k+1=54 341 848e-51 299 000

(5)預(yù)測規(guī)劃年貨運(yùn)量預(yù)測結(jié)果見圖1、表2。

3驗(yàn)證

貨運(yùn)強(qiáng)度法是根據(jù)單位GDP所產(chǎn)生的公路貨運(yùn)量及其變化趨勢,分析確定未來的貨運(yùn)強(qiáng)度并預(yù)測出相應(yīng)特征年的公路貨運(yùn)量[5]。基本公式為:P=。

式中,P為貨運(yùn)強(qiáng)度,S為貨運(yùn)量,GDP為國內(nèi)生產(chǎn)總值。

由表1可見,懷來公路貨運(yùn)強(qiáng)度已從2003年的11.2噸/萬元下降到2007年的7.7噸/萬元,年均下降9.96%;隨著未來懷來縣產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化及高新技術(shù)的發(fā)展,其貨運(yùn)強(qiáng)度仍將呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢。根據(jù)表1,研究中對貨運(yùn)強(qiáng)度分別采用二項(xiàng)式、指數(shù)、對數(shù)和線性四種方法進(jìn)行了回歸分析,結(jié)果如圖2所示。

從預(yù)測結(jié)果可以看出,指數(shù)回歸結(jié)果相關(guān)系數(shù)最大,滿足精度要求,回歸公式為:Y=12.65eR=0.9236

式中,x為年份,Y為貨運(yùn)強(qiáng)度,R為回歸相關(guān)系數(shù)。

在上述預(yù)測中回歸相關(guān)系數(shù)為0.961,表明回歸結(jié)果具有較好的擬合性。根據(jù)指數(shù)式回歸分析結(jié)果,預(yù)測2010、2012、2015年貨運(yùn)強(qiáng)度為5.95、4.79、3.47,利用貨運(yùn)強(qiáng)度計(jì)算公式P=S/GDP,推算規(guī)劃特征年貨運(yùn)量分別為:592.32、728.67、997.11萬噸。

可見預(yù)測值比較合適。數(shù)值比強(qiáng)度法預(yù)測數(shù)值略小,是因?yàn)榭紤]的因素比較多的緣故。

4結(jié)論

貨運(yùn)量的預(yù)測是物流規(guī)劃的重要一環(huán),為了準(zhǔn)確的預(yù)測懷來區(qū)域的貨物運(yùn)輸量,結(jié)合懷來的當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展需求,運(yùn)用灰色系統(tǒng)模型進(jìn)行了分析,并用強(qiáng)度法進(jìn)行了驗(yàn)證,符合當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展規(guī)律,從而為交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展政策的制定,提供了有力的依據(jù)。

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