高鐵時(shí)代桂林鐵路貨運(yùn)GM-Markov預(yù)測及其適應(yīng)性研究

秦立公，李 娟，王寧寧

（桂林理工大學(xué) 管理學(xué)院，廣西 桂林 541004）

引言

一個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)能力主要表現(xiàn)為生產(chǎn)力和消費(fèi)力的疊加效應(yīng)，一個(gè)城市的競爭力=（生產(chǎn)力+消費(fèi)力）×流通力。盡管經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、生產(chǎn)力和消費(fèi)力是關(guān)鍵性要素，但流通力起基礎(chǔ)性作用。快速低能耗高效益的高鐵貨運(yùn)對城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級起至關(guān)重要的作用，如何發(fā)揮高鐵優(yōu)勢，釋放鐵路貨運(yùn)潛能是未來一段時(shí)間桂林市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。筆者通過預(yù)測桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量未來發(fā)展趨勢并分析桂林鐵路貨運(yùn)不適應(yīng)高鐵貨運(yùn)的主要原因，針對其中原因提出改善性策略，以促進(jìn)桂林構(gòu)建能適應(yīng)高鐵時(shí)代的鐵路貨運(yùn)模式，保證鐵路貨運(yùn)對桂林市經(jīng)濟(jì)發(fā)展所起的基礎(chǔ)性作用。

一、高鐵時(shí)代對中國鐵路貨運(yùn)的影響

高鐵時(shí)代鐵路貨運(yùn)能力巨增。路網(wǎng)復(fù)雜的中國鐵路貨運(yùn)采用先進(jìn)的現(xiàn)代物流市場營銷理念與技術(shù)，完善貨運(yùn)產(chǎn)品并創(chuàng)造出新型貨運(yùn)模式，搭建鐵路貨運(yùn)物流平臺，構(gòu)建出一種能夠滿足中國鐵路發(fā)展需要的高鐵貨運(yùn)模式。

（一）高鐵發(fā)展使中國鐵路貨運(yùn)服務(wù)能力大幅提升

高鐵的發(fā)展尤其是新高鐵路線的開通可急劇增強(qiáng)主要鐵路干線貨運(yùn)能力，鐵路主要干線貨運(yùn)能力的提升為深入優(yōu)化區(qū)域運(yùn)輸路徑創(chuàng)造條件，并能極大提升區(qū)域整體的貨運(yùn)能力。

（二）貨運(yùn)組織創(chuàng)新中國鐵路貨運(yùn)創(chuàng)建新模式

中國鐵路部門經(jīng)分析貨運(yùn)發(fā)展現(xiàn)狀后制定出一套可持續(xù)發(fā)展的鐵路貨運(yùn)戰(zhàn)略，實(shí)施一系列能充分利用高鐵優(yōu)勢的改進(jìn)措施，實(shí)現(xiàn)了貨運(yùn)量的提高、運(yùn)輸效率的提升、路網(wǎng)能力的提升，達(dá)到了貨運(yùn)組織創(chuàng)新、貨運(yùn)品種完善以及貨運(yùn)新模式創(chuàng)建的目標(biāo)。

（三）客貨分線全面快速提升中國鐵路貨運(yùn)質(zhì)量

當(dāng)中國鐵路快速客運(yùn)路網(wǎng)基本建成后部分路線實(shí)現(xiàn)客貨分線，繁忙干線上緊張貨運(yùn)問題得到解決，跨區(qū)域的貨運(yùn)得到保證，形成了貨暢其流的局面，全面快速提升中國鐵路貨運(yùn)質(zhì)量。

當(dāng)前，桂林鐵路尚未形成高鐵貨運(yùn)模式，未能有效運(yùn)用高鐵優(yōu)勢大力發(fā)展鐵路貨運(yùn)。下文將運(yùn)用GM-Markov模型預(yù)測桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量的變化情況，然后分析桂林鐵路貨運(yùn)不適應(yīng)高鐵貨運(yùn)的主要原因并提出改善性策略，以期構(gòu)建能適應(yīng)高鐵貨運(yùn)的桂林鐵路貨運(yùn)模式。

二、桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量的預(yù)測

因受體制不健全、運(yùn)價(jià)不靈活、服務(wù)水平不高、運(yùn)力不均衡等多種因素影響，把鐵路貨運(yùn)量產(chǎn)生的過程視為既包括已知信息又隱藏未知信息的灰色動(dòng)態(tài)過程，筆者從桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量時(shí)間序列中獲取已知信息，建立一個(gè)系統(tǒng)的不斷發(fā)展變化的GM（1，1）動(dòng)態(tài)預(yù)測模型。由于桂林鐵路運(yùn)輸實(shí)際貨物周轉(zhuǎn)量時(shí)間序列數(shù)據(jù)常呈現(xiàn)較大趨勢性波動(dòng)，對其用傳統(tǒng)GM（1，1）灰色預(yù)測模型擬合，所得結(jié)果誤差大且預(yù)測精度不高，但可揭示數(shù)據(jù)序列發(fā)展的總趨勢；而馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移方法適用于預(yù)測隨機(jī)波動(dòng)較大的數(shù)據(jù)，確定狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)律。因此，同時(shí)運(yùn)用這兩種方法可達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)的效果以提高預(yù)測的準(zhǔn)確度。本文利用馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣修正灰色預(yù)測值的模型來預(yù)測桂林鐵路未來10個(gè)月的貨物周轉(zhuǎn)量。

（一）桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量灰色預(yù)測

灰色預(yù)測流程如圖1所示。

1.生成累加數(shù)列 X（1）

記原始時(shí)間序列數(shù)據(jù)為 X（0）=[x（0）（1），x（0）（2），x（0）（3）……x（0）（n）]，由[x（0）（i）經(jīng)過一次生成的數(shù)據(jù)序列記為 X（1）=[x（1）（1），x（1）（2），x（1）（3）……x（1）（n）]：

選取2014年1—10月桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量作為原始時(shí)間序列數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)來源于廣西壯族自治區(qū)統(tǒng)計(jì)局月度數(shù)據(jù)），為了消除數(shù)據(jù)序列的隨機(jī)性，采用一次性累加法進(jìn)行處理，得到累加數(shù)據(jù)序列X（1），具體數(shù)據(jù)見表1。

圖1 桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量灰色預(yù)測流程

表1 2014年桂林各月度鐵路貨物周轉(zhuǎn)量 （萬噸公里）

2.對 X（1）作緊臨均值生成，令：

4.確定模型貨物周轉(zhuǎn)量：

5.檢驗(yàn)誤差

根據(jù)上式計(jì)算2014年桂林貨物周轉(zhuǎn)量月度擬合值，其結(jié)果見表2。

表2 GM（1，1）預(yù)測桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量擬合值及誤差 （萬噸公里）

預(yù)測貨物周轉(zhuǎn)量最大相對誤差為11.03%，略大于10%，在誤差允許范圍內(nèi)，可用來預(yù)測。為進(jìn)一步提高預(yù)測準(zhǔn)確度，下面對其進(jìn)行馬爾科夫鏈修正。

（二）用馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型對灰色預(yù)測量進(jìn)行校正

馬爾科夫模型校正灰色預(yù)測模型基本方法：利用灰色預(yù)測數(shù)據(jù)序列求得數(shù)據(jù)序列狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，再根據(jù)此矩陣預(yù)測未來的變化趨勢。

1.劃分桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量灰色預(yù)測狀態(tài)

要獲得馬爾科夫模型狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，先確定灰色預(yù)測出的貨物周轉(zhuǎn)量的狀態(tài)，依照運(yùn)用馬爾科夫鏈數(shù)據(jù)分析方法的經(jīng)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)狀況，將貨物周轉(zhuǎn)量增幅情況劃分為5種狀態(tài)，詳細(xì)情況如表3。

表3 預(yù)測桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量誤差狀態(tài)劃分

2.修正灰色模型的模擬值

馬爾科夫鏈預(yù)測是根據(jù)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移概率來推測系統(tǒng)未來的發(fā)展變化。一步轉(zhuǎn)移概率的公式：Rjk=Mjk/Mj

其中Rjk為狀態(tài)Sj經(jīng)過一步轉(zhuǎn)移到狀態(tài)Sk的概率，Mjk為狀態(tài)轉(zhuǎn)移發(fā)生的次數(shù)，Mj為狀態(tài)Sj出現(xiàn)的次數(shù)。對于高階轉(zhuǎn)移概率矩陣，一般采用遞推公式計(jì)算即：

多階轉(zhuǎn)移概率矩陣為：

對于2014年10月之后桂林貨物周轉(zhuǎn)量灰色預(yù)測值修正方法：利用1—10月的預(yù)測模擬值作為預(yù)測樣本數(shù)據(jù)，利用各種狀態(tài)轉(zhuǎn)移頻率作為發(fā)生概率估計(jì)值，得出桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣為：

由馬爾科夫鏈模型 A（n）＝A（0）R（n），A（n）表示 n時(shí)刻狀態(tài)概率向量，A（0）表示初始時(shí)刻狀態(tài)概率向量，因10月份處于第五種狀態(tài)得 A（0）=（0 0 0 0 0），為 R（n）n步狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，從而得到未來十個(gè)月桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量的轉(zhuǎn)移概率及預(yù)測狀態(tài)向量，如表4所示。

表4 桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量灰色預(yù)測修正值 （萬噸公里）

圖2 桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量預(yù)測趨勢

從表4可知，11月桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量預(yù)測值為55 586.0萬噸公里，而11月的實(shí)際值為55 014.29萬噸公里，兩者相對誤差只有1%，有效說明GM-Markov模型預(yù)測的準(zhǔn)確性。預(yù)測結(jié)果表明，12月至來年2月桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量出現(xiàn)大幅降低，從3月開始保持較低水平毫無增長趨勢的狀態(tài)。

為尋求桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量出現(xiàn)此狀態(tài)的原因，本文通過對10位桂林鐵路運(yùn)輸專家的咨詢與問卷調(diào)查（問卷內(nèi)容基于上述預(yù)測結(jié)果—桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量未來會有所下降并保持較低水平且毫無增長趨勢的狀態(tài)，調(diào)查影響桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量的因素。問卷共發(fā)放10分，回收10分，有效回收率100%）。據(jù)調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析得出影響桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量的因素，如圖3所示。

圖3 桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量的影響因素

影響桂林鐵路貨物周轉(zhuǎn)量的因素主要為微觀環(huán)境，其中企業(yè)內(nèi)部因素中的貨運(yùn)產(chǎn)品為主要因素。現(xiàn)今貨主差異化的運(yùn)輸需求要求鐵路貨運(yùn)部門能及時(shí)快速開發(fā)新產(chǎn)品，構(gòu)建多樣化、快捷的高鐵貨運(yùn)產(chǎn)品體系。由于桂林鐵路貨運(yùn)發(fā)展步伐較慢、水平較低，貨運(yùn)模式不健全，難以開發(fā)高鐵貨運(yùn)產(chǎn)品，從而未能滿足現(xiàn)今大量貨主的快捷運(yùn)輸需求，在激烈競爭中漸漸失去市場份額，貨運(yùn)量也隨之下降，進(jìn)而驗(yàn)證了馬爾科夫預(yù)測結(jié)果的正確性。為了扭轉(zhuǎn)此局勢，則需找出桂林鐵路貨運(yùn)模式不適合開發(fā)高鐵貨運(yùn)產(chǎn)品的原因。

三、桂林鐵路貨運(yùn)不適應(yīng)高鐵貨運(yùn)的原因分析

從上述可知，影響桂林鐵路貨運(yùn)的主要因素為貨運(yùn)產(chǎn)品，高鐵貨運(yùn)產(chǎn)品能較好地滿足當(dāng)今客戶的需求。具有復(fù)雜貨源結(jié)構(gòu)，可滿足高層次、個(gè)性化貨主需求，速度快、時(shí)效性高等特點(diǎn)的高鐵貨運(yùn)產(chǎn)品所形成的高鐵貨運(yùn)模式如

圖4 高鐵貨運(yùn)模式

從圖4可知，目前桂林鐵路貨運(yùn)模式不適合開發(fā)高鐵貨運(yùn)產(chǎn)品的原因有以下四個(gè)方面。

（一）復(fù)雜貨源結(jié)構(gòu)

現(xiàn)今的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)要求產(chǎn)品運(yùn)輸前需深加工、精加工，鐵路貨運(yùn)市場貨源則具有小批量、高附加值和多品種的特點(diǎn)。當(dāng)前桂林鐵路貨運(yùn)部門對貨源結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化不夠重視，其貨運(yùn)產(chǎn)品在品質(zhì)、數(shù)量、種類等方面難以適應(yīng)市場復(fù)雜的變化。

（二）高層次貨運(yùn)需求

為提高生產(chǎn)效率使人們更重視單位時(shí)間價(jià)值，根據(jù)不同需求速度等級，目前我國已開行120km/h快速行郵專列與160km/h特快行郵專列，且對時(shí)速200km/h等級高速鐵路貨運(yùn)的需求會不斷增強(qiáng)。但由于現(xiàn)有設(shè)備不健全，桂林鐵路貨運(yùn)難以滿足此需求。

（三）個(gè)性化貨主需求

大部分供應(yīng)商利用高鐵技術(shù)已開發(fā)出以門到門運(yùn)輸為基礎(chǔ)提供桌到桌，貨架到貨架的進(jìn)一步物流服務(wù)，而桂林鐵路貨運(yùn)產(chǎn)品注重大眾化服務(wù)，難以滿足貨主的個(gè)性化需求。

（四）準(zhǔn)時(shí)率低、時(shí)效差

據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，桂林2014年快遞業(yè)務(wù)量為335.27萬件，同比增長30.9%，快遞業(yè)務(wù)收入為5791.39萬元，同比增長34.8%。快遞業(yè)能迅猛發(fā)展的原因在于能在最短時(shí)間將快件送達(dá)貨主手中，而鐵路貨運(yùn)因準(zhǔn)時(shí)率低、時(shí)效性差在快遞行業(yè)難以有用武之地。

四、桂林鐵路貨運(yùn)適應(yīng)高鐵貨運(yùn)的改善性策略

經(jīng)分析高鐵貨運(yùn)產(chǎn)品的特性及桂林鐵路貨運(yùn)現(xiàn)有狀況得出：開發(fā)高速快捷貨運(yùn)產(chǎn)品有助于桂林構(gòu)建高鐵貨運(yùn)產(chǎn)品體系，打造適應(yīng)高鐵貨運(yùn)的鐵路貨運(yùn)模式。依據(jù)我國現(xiàn)有快捷貨運(yùn)產(chǎn)品，桂林鐵路貨運(yùn)可開發(fā)高速鮮活貨物專列、高速集裝箱專列、高速行郵專列等高鐵貨運(yùn)產(chǎn)品。因此，針對桂林開發(fā)高鐵貨運(yùn)產(chǎn)品提出以下改善性策略。

（一）構(gòu)建高鐵貨運(yùn)產(chǎn)品運(yùn)輸模式

1.貨運(yùn)產(chǎn)品運(yùn)輸方面

根據(jù)旅客運(yùn)輸需求的變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整運(yùn)輸模式，在高速客運(yùn)供大于求的期間，貨運(yùn)與客運(yùn)列車分時(shí)段運(yùn)行；在寒暑高速客運(yùn)高峰期，客運(yùn)需求滿足后可考慮客車連掛貨車車箱，使高速貨運(yùn)與客運(yùn)同時(shí)、同臺進(jìn)行。

2.貨源組織方面

基于穩(wěn)定貨源供應(yīng)的要求，桂林鐵路貨運(yùn)采取多元化貨源組織模式：（1）構(gòu)建桂林鐵路貨運(yùn)自身吸引貨源模式，挖掘?qū)谪浽础＃?）加強(qiáng)與快遞物流企業(yè)合作，開展聯(lián)合運(yùn)輸爭取終端貨源。（3）加強(qiáng)與物流基地合作，實(shí)施貨源集裝箱運(yùn)輸模式。

3.產(chǎn)品裝卸方面

為確保高效裝卸、按時(shí)完成作業(yè)以及杜絕超載偏載問題、保證運(yùn)輸安全，桂林鐵路部門需構(gòu)建專業(yè)裝卸工作團(tuán)隊(duì)。

（二）貨運(yùn)產(chǎn)品延伸服務(wù)

當(dāng)今鐵路貨運(yùn)改革的最終目標(biāo)是能高效滿足客戶需求以及將鐵路貨運(yùn)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代物流業(yè)。因此，桂林鐵路貨運(yùn)既要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品空間位移，又要保證運(yùn)輸全程化、透明化。

1.物流服務(wù)全程化

高鐵貨運(yùn)產(chǎn)品因鐵路運(yùn)輸?shù)木窒扌灾荒苓M(jìn)行“站到站”運(yùn)輸，若要實(shí)現(xiàn)“門至門、桌至桌”運(yùn)輸，必然要與其他物流企業(yè)進(jìn)行合作。因此，桂林開發(fā)高鐵貨運(yùn)產(chǎn)品應(yīng)與物流合作企業(yè)發(fā)展多式聯(lián)運(yùn)，構(gòu)建全程化高速運(yùn)輸鏈模式。

2.運(yùn)輸信息透明化

為提供高質(zhì)量貨運(yùn)信息服務(wù)，桂林鐵路局應(yīng)需建立高鐵貨運(yùn)產(chǎn)品服務(wù)點(diǎn)，運(yùn)用鐵路貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)平臺為客戶提供透明化的運(yùn)輸信息等服務(wù)，提升高鐵貨運(yùn)產(chǎn)品的核心競爭力。

結(jié)語

總之，桂林應(yīng)充分運(yùn)用高鐵時(shí)代所帶來的巨大運(yùn)輸能力，加強(qiáng)高鐵貨運(yùn)產(chǎn)品的開發(fā)，并借此機(jī)遇大力調(diào)整鐵路貨運(yùn)結(jié)構(gòu)和組織模式以提高貨運(yùn)效率，積極應(yīng)對市場的新要求和新挑戰(zhàn)。但本文尚未考慮桂林開發(fā)高鐵貨運(yùn)產(chǎn)品的投資成本和收益以及如何確保與高鐵客運(yùn)相協(xié)調(diào)等問題，因此，構(gòu)建適應(yīng)高鐵時(shí)代的鐵路貨運(yùn)模式在桂林能否實(shí)現(xiàn)尚有待進(jìn)一步商榷。

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