營口港集裝箱海鐵聯(lián)運量的預測與發(fā)展研究

梁瑩瑩 王元歡

（遼寧工業(yè)大學，遼寧 錦州 121000）

港口作為雙循環(huán)中交叉重疊的運輸區(qū)域，起到了內(nèi)外運輸和循環(huán)聯(lián)動的紐帶作用。隨著“一帶一路”的倡議的不斷深入，我國的海鐵聯(lián)運業(yè)務在運輸業(yè)的發(fā)展日益重要，正呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢趕上世界水平。2019年中國的集裝箱海鐵聯(lián)運總箱量已突破400 萬標準箱，相比2018年增長23%，再次創(chuàng)下歷史新高。其中，營口港在2019年完成集裝箱海鐵聯(lián)運裝卸量80 萬標準箱，同比增長了4.85%，并且呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢。但對于全國的海鐵聯(lián)運業(yè)務而言，海鐵聯(lián)運運量與港口吞吐量占比只有2%,遠比發(fā)達國家20%的水平低。目前，全國有600 多個鐵路集裝箱辦理站，主要組成了18 個集裝箱中心站，輻射了全國的鐵路集裝箱運輸辦理業(yè)務和鐵路網(wǎng)絡，海鐵聯(lián)運也和加大了陸海的聯(lián)動，使得“海上絲綢之路”的沿線國家在貨物運輸和經(jīng)濟交易方面都逐漸密切，甚至越來越多的企業(yè)開始選擇海鐵聯(lián)運的運輸方式來實現(xiàn)貨物的供應鏈服務。

一、營口港運輸發(fā)展現(xiàn)狀

營口港是我國東北部和內(nèi)蒙古東部最便捷、最重要的貨運港口，是我國綜合運輸系統(tǒng)的重要樞紐，也是沿海主要港口之一。由于其地理上的獨特性和高度的國家警惕性，相關地區(qū)部門已將營口列為23 個港口國家物流樞紐之一，這將極大地促進港口發(fā)展。

營口港位于大連市和沈陽市200 公里之間，還擁有優(yōu)美的環(huán)境、舒適的氣候。其主體港區(qū)是鲅魚圈港區(qū)，港區(qū)的水深適宜，冬季不凍結(jié)，為全年通航提供了良好的基礎條件，是理想的貿(mào)易運輸港口。2018年，營口港的集裝箱吞吐量和港口貨物吞吐量在東北地區(qū)都位列前茅，而且內(nèi)貿(mào)集裝箱占所有集裝箱的98%以上。營口港的海鐵綜合運輸業(yè)務量在中國占有很大份額，分別占東北地區(qū)國內(nèi)同類型市場份額的17%和相同市場份額的70%，并連續(xù)第五年快速增長。2015-2019年進出營口港的海鐵集裝箱運輸?shù)木唧w數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 2015-2019年營口港集裝箱海鐵聯(lián)運運量統(tǒng)計表

營口港在海鐵聯(lián)運業(yè)務的成果可以從幾個方面得知：1.營口港的海上航線較多，內(nèi)貿(mào)的集裝箱更是優(yōu)勢所在，已開通了100 多條國內(nèi)海鐵聯(lián)運集裝箱班列和“營滿歐”國際集裝箱班列；2.營口港在2015年便正式運用了內(nèi)外貿(mào)易運輸業(yè)務管理系統(tǒng)，將內(nèi)陸的運輸和國際業(yè)務之間的數(shù)據(jù)進行多元化信息管理，真正地符合如今大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展模式。3.營口港的鲅魚圈港區(qū)之所以是主體，其鐵路和港區(qū)的直達式作業(yè)模式為營口港輕松解決了“最后一公里”的難題，并使之成為了特有的優(yōu)勢。4.營口港在2019年9 月11 日被列為港口型國家物流樞紐，也為營口港的發(fā)展提供了較好的政策支持和發(fā)展氛圍。以上的優(yōu)勢和支持可以從營口港相關數(shù)據(jù)看出，2015-2019年營口港集裝箱海鐵聯(lián)運運量和吞吐量具體數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 2015-2019年營口港集裝箱海鐵聯(lián)運運量和影響因素數(shù)據(jù)

由表2 可知，遼寧省的地區(qū)生產(chǎn)總值近五年從20210.3 億元逐年遞增到24909.5 億元，具有良好大環(huán)境下的貨物吞吐量也有較好的發(fā)展勢頭，但2019年還是有所下降。盡管如此，營口港的集裝箱海鐵聯(lián)運運量占整個港口集裝箱吞吐量約10%，并以2%的增長率逐年遞增。其海鐵聯(lián)運運量比同一省份的大連港處于領先地位，大連港2018年的集裝箱海鐵聯(lián)運運量為39.3 萬標準箱，與營口港的76.3 萬標準箱相比幾乎少一半。盡管在2019年營口港的集裝箱吞吐量增長速度是負增長，但海鐵聯(lián)運運量依舊保持著勢不可擋的增長趨勢，營口港在海鐵聯(lián)運業(yè)務的優(yōu)勢值得學者研究。

二、預測方法介紹

當前，諸如回歸預測、指數(shù)平滑預測、彈性系數(shù)方法、神經(jīng)網(wǎng)絡預測和灰色RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡預測的各個領域的預測方法變得越來越成熟。由于不同預測方法的使用都要提前設定假設條件，在假設過程過一旦出現(xiàn)錯誤或不合理，由此建立的預測模型便沒有準確性和代表性，這樣的研究便是沒有意義的。而且預測總是受到很多外界的不確定因素影響，為了使預測的結(jié)果更具有科學性和代表性，通常會將不同的模型進行集成分析，進而減少單一假設所帶來的誤差值。

通過分析營口港集裝箱海鐵聯(lián)運運量的發(fā)展趨勢和特點，選取了GM(1,1)、回歸模型和三次平滑指數(shù)法進行單項預測。GM（1，1）對樣本數(shù)據(jù)的要求較低，且對中長期的預測效果很好，但近期效果較差。為提高預測準確度將回歸模型和指數(shù)平滑法引入建立組合模型。在計算權(quán)重方面有越來越多的方法可供學者選擇，例如：算術(shù)平均數(shù)、最優(yōu)加權(quán)法、均方誤差倒數(shù)法、簡單加權(quán)法和預測誤差平方和倒數(shù)法等。通過選取預測誤差平方和倒數(shù)法三種不同模型進行組合，最后得出組合模型下的預測值。

（一）灰色預測法

首先，構(gòu)造營口港集裝箱海鐵聯(lián)運運量的初始時間序列：

式（1）指的是各年的營口港集裝箱海鐵聯(lián)運運量，在采用依次累加來減少時間序列的隨機性，使得數(shù)據(jù)更具有關聯(lián)性，得出若隨機序列，如公式（2）所示。

其次，通過運量X 和時間t 的關系式進行一元微分，建立灰色GM （1，1）預測模型如公式（3）所示。

式（3）：m 和n 都屬于待估系數(shù)，且m 和n 可以運用最小二乘法解得，如公式（4）所示。

公式（4）中的矩陣A 和矩陣Y 的具體算法如公式（5）和（6）所示。

將式（4）計算得出的m 和n 的具體數(shù)值帶入公式（3）中，可得出灰色GM(1,1)的預測微分方程，并將算是進行進一步的計算得出預測模型，如公式（7）所示。

最后將累積的數(shù)值進行還原，便可得出GM（1，1）模型的預測方程式為（8）所示。

式中：t 表示預測值的各期年份，表示所求年份的集裝箱海鐵聯(lián)運運量。

（二）線性回歸方法

港口集裝箱海鐵聯(lián)運運量與直接經(jīng)濟腹地的經(jīng)濟水平有很重要的關系。一元線性回歸的一般表達式，如公式（9）所示。

其中，Y 為所求預測值；a、b 為回歸系數(shù)。

（三）時間序列法

采用時間序列法對營口港集裝箱海鐵聯(lián)運運量進行預測，主要是因為集裝箱吞吐量不受季節(jié)的影響，加上各年的歷史數(shù)據(jù)是連續(xù)的，因此選取了時序列法中的預測擬合度高的三次指數(shù)平滑法進行單項預測。將時間按照序列排序得：表示各期的指數(shù)平滑數(shù)；表示為指數(shù)平滑系數(shù)，綜上得出指數(shù)平滑公式如公式（10）（11）（12）所示。

三次指數(shù)平滑預測模型如公式（13）所示：

將a、b、c 的結(jié)果帶入三次指數(shù)平模型（13）中，便可得出預測值。

（四）組合預測法

選取誤差平方和倒數(shù)法來預測最終結(jié)果，側(cè)重考慮平均相對誤差和方差之間的關系來確定各自所占權(quán)重。本文將相對誤差權(quán)重大小設定為0.7，可知方差所占權(quán)重比值為0.3，根據(jù)相對誤差和方差的倒數(shù)來建立組合預測模型的權(quán)重比值，如公式（17）所示。

三、營口港集裝箱海鐵聯(lián)運運量預測模型構(gòu)建

（一）單一模型預測模型

1. GM（1，1）預測模型及實現(xiàn)

再構(gòu)建數(shù)據(jù)矩陣A 和數(shù)列向量Y：

用最小二乘法去求待估參數(shù)m 和n，得到：

綜上所述，可得出灰色GM(1,1)預測模型為：

以營口港2015-2019年集裝箱海鐵聯(lián)運運量的歷史數(shù)據(jù)作為研究對象進行模型驗證，采用灰色GM(1,1)對營口港集裝箱海鐵聯(lián)運運量預測結(jié)果如表3 所示。

2. 一元線性回歸預測模型及實現(xiàn)

根據(jù)研究目的和對象特點，結(jié)合表2 可知的原始數(shù)據(jù)，建立營口港的集裝箱海鐵聯(lián)運運量和遼寧省地區(qū)生產(chǎn)總值的一元線性回歸預測模型：

以營口港2015-2019年集裝箱海鐵聯(lián)運運量的歷史數(shù)據(jù)作為研究對象進行模型驗證，采用一元線性回歸預測得出的擬合值和相對誤差結(jié)果如表3 所示。

3.三次指數(shù)平滑預測模型及實現(xiàn)

根據(jù)營口港2015-2019年集裝箱海鐵聯(lián)運運量的實際數(shù)據(jù)可知，海鐵聯(lián)運運量和時間有較強的線性關系。經(jīng)過相關文獻閱讀，本文將前三期的算術(shù)平均數(shù)作為研究的第一期數(shù)據(jù)，并以=0.9 建立營口港集裝箱海鐵聯(lián)運運量三次指數(shù)平滑預測模型，其中a=79.3，b=9.6，c=0.5，得三次指數(shù)平滑預測模型：

以營口港2015-2019年集裝箱海鐵聯(lián)運運量的歷史數(shù)據(jù)作為研究對象進行模型驗證，運用三次平滑指數(shù)模型計算的擬合值和相對誤差結(jié)果如表3 所示。

表3 三種模型下2015——2019年營口港海鐵聯(lián)運運量的擬合值和相對誤差分析

根據(jù)表3 的單項預測模型計算結(jié)果和相對誤差可知，選用的模型不一樣會直接影響到預測數(shù)值之間產(chǎn)生或多或少的差異。

（二）組合預測模型及實現(xiàn)

根據(jù)公式（17）可知組合預測模型的權(quán)重大小，由此可建立組合預測模型：

通過表3 中的計算結(jié)果，可以從近似值和相對誤差中計算出單個模型的平均相對誤差和方差結(jié)果，如表4所示。

表4 三種模型的平均相對誤差和方差

由表4 可知，通過選取的三種單一預測模型計算，回歸模型的方差和平均相對誤差相對較小，但由于一元線性回歸所考慮的前提條件并非全面，所以需要綜合其他方法的優(yōu)勢。為得出更具有代表性的預測值，進而需要對三種預測模型進行權(quán)重計算，具體計算結(jié)果如表5所示。

表5 三種模型對營口港海鐵聯(lián)運運量預測值的所占權(quán)重

由表5 結(jié)果和公式（17），可建立營口港集裝箱海鐵聯(lián)運運量預測的組合預測模型。

?同樣選取單一預測模型研究對象和原始數(shù)據(jù)進行組合預測模型的驗證，最終比較出組合預測模型的準確度和優(yōu)勢。

四、營口港集裝箱海鐵聯(lián)運運量預測實證分析

基于組合預測模型得出營口港海鐵聯(lián)運運量預測值和相對誤差分析結(jié)果，如表6 所示。

表6 組合預測的2015——2019年營口港海鐵聯(lián)運運量預測值和相對誤差分析

由表6 可知，本文建立的組合預測模型所得到的平均相對誤差和方差分別為4.55、3.65，與選定的單一預測模型誤差和方差都小，即組合預測模型的預測值的精度和代表性都更有優(yōu)勢。因此，組合預測模型的可靠性較好，滿足了營口港集裝箱海鐵運輸量的預測。基于前文的單一預測模型，計算了2020——2024年營口港集裝箱鐵海聯(lián)運的總運量，結(jié)果如表7 所示。

表7 三種模型下的2020——2024年營口港海鐵聯(lián)運運量預測值

由表7 的計算結(jié)果和單一模型各自的權(quán)重，最終通過組合預測模型可以得到2019-2023年營口港集裝箱海鐵聯(lián)合運輸量的預測值，計算結(jié)果如表8 所示。

表8 組合預測下的2020——2024年營口港海鐵聯(lián)運運量預測值

由表8 可知，對于營口港的海鐵聯(lián)運業(yè)務，未來五年將呈現(xiàn)向上發(fā)展趨勢。如何使營口港的運輸業(yè)務更加具有優(yōu)勢，并拓寬產(chǎn)業(yè)的領域，是企業(yè)營運人員和投資者都應在注意到的問題。為加大港口之間的競爭優(yōu)勢和行業(yè)地位，從而不斷的進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐漸優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)多元化的升級，同時應該注意在擴大港口營運規(guī)模不能一味追求范圍。

五、結(jié)論

從實證分析可以看出，營口港的集裝箱海鐵聯(lián)運運量的所在城市的地區(qū)生產(chǎn)總值都處于穩(wěn)步提升階段。但為應對經(jīng)濟全球一體化的快速發(fā)展，優(yōu)化對東北地區(qū)、內(nèi)蒙古東部的運輸路徑和方式，仍然具有很多方面需要完善。

針對營口港集裝箱海鐵聯(lián)運運量的預測值和增長趨勢可知，要想在該領域占得一席之地就的不斷優(yōu)化營運模式。并且了解到營口港目前管理以及基礎設施的不足，使其從傳統(tǒng)的模式轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化的綜合運輸模式，需要考慮如下幾點：1.政策完善，各行各業(yè)想要穩(wěn)定發(fā)展離不開政府和環(huán)境的支持；2.港口設施，面對物流的快速增長原有的設施已經(jīng)不再能支撐大量的貨物；3.服務質(zhì)量，作為服務行業(yè)的運輸業(yè)，保障客戶的貨物安全到達的同時還得提供高質(zhì)量的服務水平。4.信息化管理，信息時代的發(fā)展要求各行業(yè)轉(zhuǎn)換原來的管理模式，使其能快速接收到最前端數(shù)據(jù)；5.最后，為滿足港口業(yè)務量的增長而擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模時，港口規(guī)模的擴建也需要考慮適度原則，并非規(guī)模建設越大經(jīng)濟效益越高。