基于组合预测的乌江干流货物结构及货运量预测

丁　涛，胡　裕，王丽铮，金　雁

（武汉理工大学　交通学院，湖北　武汉　430063）

基于组合预测的乌江干流货物结构及货运量预测

丁涛，胡裕，王丽铮，金雁

（武汉理工大学交通学院，湖北武汉430063）

为了对乌江干流货运量及货运结构进行准确预测，首先采用产销平衡分析的方法，对乌江干流腹地的主要货种产量和待运量进行预测，然后根据乌江货运量占贵州省货物水运量的比重基本稳定的预测思路，建立组合预测模型对乌江水运量进行预测，得到预测通过能力下的乌江干流货运量和货物结构。预测结果表明，乌江航道必须考虑翻坝运输才能解决乌江航道上通航设施通过能力不足的瓶颈问题。

乌江断航；产销平衡；组合预测；货运量；货物结构

1　引言

由于乌江航电枢纽的开工建设，2006年以来乌江一直处于完全断航的状态。乌江航道临近全面通航，为了充分发挥乌江航道升级的综合开发效益和航运效益能力，对乌江干流未来货运量进行预测将有利于决策层掌握其通航设施能力是否能满足水运量的要求，是否需要借助于其他扩能方式来满足水运需求。但是，由于数据缺失给通航后的货运量预测带来较大困难。

在乌江断航的时间段，许多学者对乌江航道相关问题做过研究。胡雪梅等［1］采用BP神经网络建立了乌江银盘枢纽工程河段货运量的预测模型，并对货运量进行了实际预测；梁晶［2］等利用多种模型与组合预测相结合的方法对三峡枢纽过坝运输需求进行了分析和预测；李旭循［3］等应用BX数据生成法对灰色模型预测中的初始数据进行了处理，并对江苏省内河航道货运量进行预测。综合以上的研究可以发现，在乌江断航期间，针对乌江的区段货运量有过相关研究，但缺少对整个乌江干流航道货运量及货物结构的研究。内河航道的货运量预测方法较多，但鲜有类似于乌江航道由于大规模的提升航道等级，修筑水利工程造成断航近十年，缺失数据较多情况下对运量预测研究。

本文希望通过对其干流航段货物结构及货运量的研究，有助于乌江航道建设及未来货物过坝方式的研究。在缺失基础数据的情况下，为了增加预测的可信度，本文分析乌江的货运需求，预测乌江干流腹地各货种未来待通过乌江的水运量；再根据乌江水运量占整个贵州省货物水运的比重是基本稳定的预测思路，利用组合预测模型预测乌江航道水运量，最后得到乌江干流主要货物的货运量和货物结构。

2　乌江干流的运输需求分析

贵州省有丰富的矿藏资源，磷矿储量多达4.28亿t，是全国三大磷矿基地之一；煤炭储量8.3亿t。除了矿产，贵州也是我国茶叶、烟叶、农副产品的主要产地之一。煤、磷、铝矿、烤烟、茶叶、油菜子等为省外急需的资源。

近年来内河水运集装箱运输发展很快，就长江的集装箱运输，从上游宜宾、泸州、重庆、涪陵、万县、宜昌至中下游各港的水运集装箱发展速度很快。贵州省现在还没有开展内河水运集装箱运输，对少量贵阳、遵义的集装箱运输，只能通过汽车运到重庆港装船，由于公路运费高，不经济，集装箱运量极少。随着乌江各水电枢纽的建成，乌江干流乌江渡至涪陵近500多km航道将达到Ⅳ级航道标准，这为贵州省水路集装箱运输创造了有利条件。

乌江航道畅通后，其经济腹地主要是贵阳市、遵义市、黔南州和铜仁地区。本地区通过乌江航道运输的货种包括有煤炭、磷化工产品、铝产品、烤烟、茶叶、油菜籽、硫磺及合成氨、化肥、水泥、农产品等，以煤炭、磷化工产品、铝产品和水泥等大宗散货为最主要货物。

3　基于产销平衡的乌江干流腹地各货种待运量预测

由于乌江断航近十年，各货种在断航期间的运输方式缺少乌江航道运输，根据乌江干流腹地各货种产量的历史数据分析，乌江断航对于煤炭、磷化工产品等产量巨大的货种影响最大，结合乌江实际断航情况、产业和运输需求分析、流域经济现状与发展趋势分析，对各货种产量进行预测得到各货种的未来产量函数，结合产销平衡原理［4］计算得到各货种的乌江待运量。预测模型如下：

式中n表示自2006年断航起的第n年（包括2006年），Pj为第n年j货类乌江待运量预测函数，Qj表示利用断航前数据所得到的产量预测函数，Qjn表示利用断航前数据所预测的第n年j货类产量，Sjn表示第n年j货类的实际产量，αj为断航影响系数，m为从断航至2014年的年数。

以干流腹地的煤炭产量为例，根据2001—2014年贵州省国民经济和社会发展统计公报［5］的数据，得到2001—2014年主要腹地的煤炭产量如图1所示。

图1　2001—2014年乌江干流腹地的煤炭产量

分析发现由于2006年乌江各水电站的开工建设导致乌江航道断航，干流腹地在2001—2005年煤炭量持续增长的趋势（包含乌江航道的水运量）下，2006年开始煤炭产量大幅下降。根据调研发现，腹地主要矿区的煤矿储量丰富，矿企产能不能满足潜在的需求，由于乌江断航，受到运输方式和通道的限制，造成明显影响，导致产量下降。根据上述预测模型进行预测，依据断航前的煤炭产量趋势和经济高速发展趋势，在乌江通畅的前提下，干流腹地的煤炭产量应呈现出连续增长的趋势，设煤炭为第1类货物，结合增长函数预测得到Q1。

t为年份序列，2001年为基年1。根据预测函数，预测得到2006—2014干流腹地的煤炭产量Q1n，结合S1n计算出断航影响系数α1=0.400 981，并预测得到2020年和2030年乌江干流腹地煤炭拟通过乌江水路运输的待运量P1分别为1 300.368万t和1 537.764万t。

根据各货类历史产量数据特点及发展趋势，结合乌江实际断航情况、产业和运输需求分析、流域经济现状与发展趋势分析，利用幂函数模型、对数模型、回归模型、指数模型等模型对货种产量进行合理预测，并根据产销平衡得到理论上未来各主要货种将通过乌江航道运输的待运量。

各货类的预测待运量见表1，表示未来货物运输对乌江水路运输方式的需求，也意味着乌江航道通航后，有充足的货源保证。通过实际货运能力的分析和预测，研究乌江的实际运输能力是否能够满足货运需求，并分析乌江水路运输的货物结构，对乌江航运枢纽扩能有关键作用。

表1　未来通过乌江航道各主要货种的预测待运量（万t）

4　乌江干流货运量及货物结构的组合预测

组合预测［6］是对多种不同预测方法的预测结果进行适当的组合，充分提取不同预测结果的有价值信息，尽可能地提高预测精度，增加预测结果的可靠性和稳定性。组合预测模型为：

考虑到断航期间的数据缺失，直接预测乌江通航后的货物水运量不太现实也缺少数据的支撑。通过研究，根据乌江水运量占整个贵州省货物水运的比重是基本稳定的预测思路进行预测，通过贵州省货物水运量间接预测乌江水运量，建立乌江航道水运量组合预测模型：

表2　1998-2014年贵州省及乌江的基础数据表［7］

（1）回归分析预测。根据经济发展与货物水运量之间的相关性分析，选取贵州省GDP指标为自变量x（t），贵州省货物水运量为因变量 f（t）。通过对数据的统计分析，对自变量和因变量建立回归模型：

2001年为基年1，模型的R2=0.983 9，模型及参数显著相关。根据贵州省的经济发展规划和相关资料查阅，贵州省GDP在2020年突破1.5万亿元，到2030年将突破2.5万亿元。

（2）灰色模型预测。灰色模型预测［8］是针对社会经济系统中既有已知信息，又有未知信息的实际情况，通过对系统已知信息进行一定数学处理来预测系统发展变化趋势，不但能作短期预测，中期预测置信度也较高，对长期预测亦有良好的参考价值。采用GM（1，1）模型预测贵州省水路货运量，得到时间响应函数：

2001年为基年1，模型的检验指标均方比值C= 0.109 3，小误差概率P=1，模型检验合格。

（3）运输弹性系数预测。运输弹性系数预测是根据预测的未来贵州省货物水运量发展速度与贵州省国民生产总值增长速度的比值，判断二者关系，从而预测未来货物水运量。根据2000-2014年贵州省的水运量和GDP数据，以2000年为基期计算弹性系数。得到弹性系数分布图及拟合曲线，分析其规律，运用对数模型进行弹性系数的预测，进而得到贵州省货物水运量的预测模型为：

2001年为原点1，θ为贵州省GDP增长率，根据贵州省发展规划，在2015-2020年GDP增长不低于7%，在2021-2030年GDP增长不低于5%。

利用所得到的三种预测模型进行预测，分别得到回归模型预测的Sei为29.044 9，灰色模型预测的Sei为28.700 4，运输弹性系数的Sei为159.114 4，计算出权系数值，回归分析的权系数ω1=0.433，灰色模型的权系数ω2=0.434，运输弹性系数法的权系数ω3=0.133。

在计算δ时，考虑到2005年由于乌江上航电枢纽设施开工建设的影响，其运量比正常的情况少很多，去掉该年数据，保证结果的真实性和准确性。经过计算，δ=15.1800。在乌江通航后，随着航道通过能力的增加和航道通行条件改善，将会吸引一部分公路和铁路的货运量通过乌江水路运输，通过实地调查和研究，在2020年货运吸引量ε将达到50万t，而到2030年将会超过150万t。最后得到乌江货运量的组合预测模型：

通过模型计算得到2020年乌江货运量为385.48万t，到2030年乌江货运量为902.27万t。再利用表1的数据计算ξi，并得到各货种乌江货运量的预测值qj见表3，即通过乌江运输的各货种的货运结构。

表3　乌江航道各货种水运量及比例结构

通过预测得到的各货种水运量和比例结构发现，煤炭、磷化工产品和水泥是主要货物，各货种的货运量都呈现大幅增长趋势，随着其他货种运量的快速增长，煤炭的占比有所下降，但仍然占据很大比重。乌江航道煤炭、磷化工产品和水泥为主的货物结构，具备采用翻坝运输进行扩充航道通过能力的条件。

5　结论

通过预测得到的2020年乌江干流的货运总量为385.48万t，2030年乌江干流的货运总量为902.27万t。预测的结果远超过了目前根据建设规划乌江干流各通航枢纽的年通过能力，而且根据干流腹地的货物产量和待运量预测，未来乌江流域对乌江水运有更强烈的需求；乌江的货物结构以大宗散货为主，兼有集装箱货物，大宗散货和集装箱货物的运量都呈现大幅增长的趋势。因此，如果仍然采用单一走升船机的船舶运输组织方式，将很难满足乌江流域各经济单元的经济发展要求，也浪费了乌江航道的航运优势。所以，必须考虑翻坝运输才能解决未来乌江航道货运量的快速增长，从根本上解决乌江航道上通航设施通过能力不足的瓶颈问题。

［1］胡雪梅，杨忠超，柳恩梅，等.乌江银盘枢纽工程河段货运量神经网络预测研究［J］.中国水运（学术版），2007，（11）:116-117.

［2］梁晶，李晶，吕靖.三峡枢纽过坝运输需求分析及其预测［J］.水运工程，2009，（12）:109-113.

［3］李旭循，吴凤平，邱毓敏，等.基于BX数据生成法的江苏省内河货运量预测［J］.水运工程，2008，（3）:1-3.

［4］吴青松.基于产销平衡法的东北地区铁路货运量预测［J］.铁道货运，2014，（11）:33-41.

［5］贵州省统计局，国家统计局贵州调查总队.贵州省国民经济和社会发展统计公报［R］.贵州:贵州省统计局，2001-2014.

［6］汪同三.组合预测［M］.北京:社会科学文献出版社，2008.

［7］贵州省统计局.贵州省统计年鉴［M］.北京:中国统计出版社，1998-2014.

［8］刘思峰，杨英杰，吴利丰，等.灰色模型理论及其应用［M］.北京:科学出版社，2014.

Forecasting of Freight Structure and Volume of Mainstream Wujiang River Based on Combination Forecasting

Ding Tao，Hu Yu，Wang Lizheng，Jin Yan
（School of Transportation，Wuhan University of Technology，Wuhan 430063，China）

In this paper，in order to accurately forecast the freight volume and structure of the mainstream Wujiang river，we first used the production-sales balance analysis to forecast the production volume and expected freight volume of the major product varieties from the hinterland of the mainstream Wujiang river，then along the line of thinking that the freight volume along the Wujiang river always takes up a basically stable percentage of the waterway freight volume of Guizhou，we established a combination forecasting model to forecast the waterway freight volume of the Wujiang river.The result suggested that the over-the-dam transportation should be considered in the Wujiang waterway so as to overcome the pass-through bottleneck of the shipping facilities of the river.

shipping suspension on Wujiang river；production-sales balance；combination forecasting；freight volume；freight structure

F224；F552.7

A

1005-152X（2016）04-0043-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.04.012

2016-03-05

交通运输部建设科技项目“乌江大水位差枢纽航运扩能关键技术”（2013328352570）

丁涛（1964-），男，江苏人，武汉理工大学副教授，硕士，研究方向：国际航运和综合物流；胡裕（1993-），男，湖北人，武汉理工大学硕士研究生，研究方向：交通运输与管理。