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(chéng)，于兆宇

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

在交通運(yùn)輸體系中，鐵路網(wǎng)絡(luò)的物流能力是整個(gè)物流業(yè)的主要支柱，提高鐵路物流能力、推動(dòng)物流業(yè)快速發(fā)展，對(duì)于實(shí)現(xiàn)鐵路物流能力和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，增強(qiáng)鐵路物流能力和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但是，如果簡(jiǎn)單地建立鐵路貨運(yùn)量、鐵路從業(yè)人員等變量與經(jīng)濟(jì)變量的函數(shù)關(guān)系，很難真實(shí)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(jì) GDP 值作為狀態(tài)變量，鐵路物流能力的3個(gè)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(jì)的灰色控制系統(tǒng)，可以研究鐵路物流能力要素對(duì)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的拉動(dòng)效應(yīng)，以及鐵路物流能力與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)系。

1 鐵路物流能力和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)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(shí)現(xiàn)響應(yīng)速度、物流成本、訂單準(zhǔn)時(shí)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(jī)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(yùn)輸能力、配送能力、運(yùn)作能力、信息處理和市場(chǎng)服務(wù)能力等表現(xiàn)出來[1]。考慮到數(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(gè)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(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)，體現(xiàn)鐵路物流運(yùn)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(shí)期內(nèi)，由鐵路運(yùn)輸方式運(yùn)送的貨物數(shù)量與其相應(yīng)運(yùn)輸距離乘積的總和。該指標(biāo)可以反映鐵路運(yùn)輸業(yè)生產(chǎn)的總成果，也是計(jì)算鐵路運(yùn)輸效率、勞動(dòng)生產(chǎn)率的基礎(chǔ)。

（3）鐵路營(yíng)業(yè)里程。鐵路營(yíng)業(yè)里程反映鐵路運(yùn)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(jì)

國(guó)民經(jīng)濟(jì)由第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)構(gòu)成，選擇產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的 GDP 值作為其狀態(tài)變量。通過對(duì) GDP值進(jìn)行平減處理，消除價(jià)格因素影響。

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

鐵路物流能力和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)是一個(gè)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(qiáng)耦合的基本特征，難以找到一個(gè)簡(jiǎn)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(shí)由于在鐵路物流能力構(gòu)建時(shí)的信息不完整及系統(tǒng)時(shí)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(jìn)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(yíng)業(yè)里程數(shù)；Ei(t) 表示狀態(tài)變量國(guó)民經(jīng)濟(jì)三個(gè)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(guó)民經(jīng)濟(jì)三個(gè)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(jì)系統(tǒng)的時(shí)間序列是離散的，需要將連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行離散化處理。按一個(gè)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(shí)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(shí)，應(yīng)滿足 Shannon 定理，由于所應(yīng)用時(shí)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(duì)公式⑷進(jìn)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(jì)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(duì)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(yùn)周轉(zhuǎn)量對(duì)第一、第二、第三產(chǎn)業(yè) GDP 的彈性；h13、h23、h33分別表示鐵路營(yíng)業(yè)里程對(duì)第一、第二、第三產(chǎn)業(yè) GDP 的彈性。

3 實(shí)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(jì)算，得到以下鐵路物流能力與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的灰色控制模型：

由公式⑺可以看出，鐵路物流能力的3個(gè)關(guān)鍵要素對(duì)第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的拉動(dòng)幅度最大。對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到鐵路物流能力對(duì)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)彈性的比值和排名，如表1所示。

表 1 鐵路物流能力對(duì)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)彈性比值及排名

4 基本結(jié)論

（1）鐵路物流能力的3個(gè)要素對(duì)第二產(chǎn)業(yè)影響最大，符合我國(guó)目前正處于工業(yè)化前中期的實(shí)際情況。增加鐵路物流能力可以為實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)奠定良好的物流基礎(chǔ)。

（2）鐵路貨車擁有量對(duì)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)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(fèi)終端產(chǎn)品的運(yùn)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(qiáng)，提高鐵路運(yùn)輸總體運(yùn)能，更好地為產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供保障。

（3）鐵路貨物周轉(zhuǎn)量對(duì)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)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(duì)于第二、第三產(chǎn)業(yè)，在煤電、鋼材、工業(yè)等原材料和消費(fèi)品的運(yùn)輸上都涉及鐵路貨物周轉(zhuǎn)活動(dòng)，該要素對(duì)第二、第三產(chǎn)業(yè)的拉動(dòng)幅度更加明顯。

（4）鐵路營(yíng)業(yè)里程對(duì)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)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(yíng)業(yè)里程可以拉動(dòng)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(jì)正外部性，形成短期物流需求和長(zhǎng)期物流供給，快速拉動(dòng)第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展，有效帶動(dòng)包括交通運(yùn)輸、批發(fā)倉儲(chǔ)、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(gè)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(jì)的灰色控制系統(tǒng)，通過 2003—2009 年數(shù)據(jù)的實(shí)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(jì)的實(shí)際情況。鐵路物流能力的3個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)彈性的分析，為探索增強(qiáng)鐵路物流能力、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級(jí)，以及鐵路企業(yè)發(fā)展物流與制定產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展政策提供參考。

[1] 王德占，何世偉，吳林強(qiáng). 鐵路物流能力的概念與構(gòu)成要素的研究[J]. 鐵道貨運(yùn)，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(jì)的灰色控制系統(tǒng)[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31(19)：168-171.