基于组合预测法的四川省货物运输需求预测研究

陈洪宇，范林强

（1.四川省人民政府办公厅，四川 成都 610016；
2.四川省交通运输发展战略和规划科学研究院，四川 成都 610041）

货物运输需求是一种派生性需求，源于经济社会发展对货物空间位移方面的需求，与经济发展水平、人口因素、城镇化水平、产业结构变化等密切相关[1]。货运需求预测能够为区域物流体系的构建提供决策参考，是建设合理货物运输网络的重要依据。科学合理地对货运需求进行预测能够更加充分地实现物流系统各项功能，有利于科学化货物运输场站建设，从而更加有效地进行物流活动。本文在分析国外发达国家货物运输需求发展规律的基础上，结合货物运输需求现状，科学预测四川省货物运输需求量，并结合预测结果对四川省物流发展提出建议。

货运需求增长速度和GDP 增长速度间具有紧密的相关性[2]。在经济较高速度发展时期，货运速度也较高，到工业化后期，随着GDP 由高速向中高速、中低速以至低速发展阶段演变，货运增速也同样呈阶梯性下降趋势。

以美国、英国和日本为例，美国第二产业比例在1950年达到47.2%的顶峰后开始缓慢下降。在之后近20年时间，全社会货物周转量增速稳定在3%～6%之间；
20 世纪80年代，基本完成工业化后，货物周转量仅为1.2%。20 世纪70 至80年代初，日本受两次石油危机冲击，经济大幅下滑，货物周转量增速也由两位数迅速下跌至2%左右，90年代受经济大衰退影响，货运增速再次下滑到1%以下，进入21 世纪以后增长率基本停滞，2008年金融危机使得其货运量跌至20 世纪80年代末期水平。同样受2008年金融危机冲击，英国货物量也出现明显下滑。美国、英国、日本三国的货运量变化都和本国经济发展有较大关系，且货物周转量总量均出现了峰值，到达较高数值时都会进入低速增长期[3]。

图1-1 国外货运量和货运强度统计

总体来看，货物运输需求与GDP 增速、经济水平、交通基础设施建设和产业结构变化密切相关。不同国家在自然地理、资源禀赋、人口分布、产业结构、交通设施等方面存在一定差异和自身发展特色，因此在借鉴发达国家客货运输需求发展规律时候，应“因地制宜”，在把握研究的特色的基础上进行深入分析。

2.1 货物运输量

2009—2021年四川省综合交通货物运输量和货物周转量变化分别如图2-1 和图2-2 所示。由于四川省公路货运量和货物周转量统计方式从2014年开始，由抽样调查改变为根据高速公路计重收费数据推算[4]，2014年以后的货运量相关数据与往年不可直接相比[5]。2009—2013年，货运量及其周转量呈现快速增长趋势，货运量年均增长率为12.57%，周转量年均增长率为12.42%。2014—2018年，货运量及其周转量增速逐年放缓，货运量年均增长率为4.12%，货物周转量年均增长率为4.58%。2019年末，受新冠肺炎疫情影响，货运量及周转量与往年不可比。随着国家采取一系列疫情防控举措，疫情得到有效控制并逐渐恢复常态化管控，货运量开始逐步恢复，呈现稳步增长的趋势。

图2-1 2009年-2021年全省货运量及货运量增长率

图2-2 2009年-2021年全省货物周转量及周转量增长率

2.2 货物运输结构

四川省综合运输体系主要包括公路、铁路、水路、民航四种运输方式[6]，各运输方式分担率pi是指各种运输方式运输量di占总运输量D 的比例，可由式（1）计算。其中，r,h,f,w分别代表铁路、公路、航空和水路。历年分担率见表2-1。

表2-1 2009-2021年各运输方式分担率（%）

2.3 主要运输通道

依托四川省四向八廊战略性综合交通走廊，四川省公路对外运输大通道可以划分为15 条，具体分布见表2-2。以2018年为例，15 条公路对外综合运输大通道共承担货物周转量796.92亿吨·公里，各通道承担货物周转量如图2-3 所示。

图2-3 四川省综合运输通道承担公路货运分布

表2-2 四川省对外公路运输大通道

3.1 预测原则

（1）弹性原则。综合运输需求具有复杂性、动态性的特点，在进行综合运输需求预测时，要遵循弹性原则，对需求预测情况留有适当余地。

（2）系统分析原则。货运行业发展不仅受本身运输线网、运价水平等因素制约，也受政策引导、社会经济等外部条件约束。在进行需求预测时，应将内、外部因素结合，综合分析。

（3）政策协调原则。预测过程应考虑政策影响，严格遵循政策协调原则，将政府政策、行业规范进行统一协调。

（4）定性与定量相结合原则。部分影响因素很难通过指标进行量化分析，因此仅用数学模型难以完全反映运输需求未来变化。

3.2 预测思路

当前关于运输需求总量预测的研究都主要以历史数据为依据，根据预测原理分为趋势外推、因果相关和组合预测三大类[7]。基于趋势外推原理是指假设在一定时间段内，社会经济各要素平稳发展，仅基于运输需求历史数据推测未来运输需求总量，最常见的是时间序列预测法。因果相关是指通过分析影响因素的历史数据和因变量的关系，预测未来运输需求总量，包括弹性系数法、回归预测方法等。组合预测是指综合考虑趋势外推和因果相关方法的预测结果，综合利用这些模型所包含的信息，增加预测结果可靠性。三类方法对比如表3-1。

表3-1 预测方法对比

本文以四川省货运总量为原始数据，采用货运量与地区生产总值（GDP）、社会消费品总额和第三产业占比的货运强度法和基于时间序列的指数平滑法以及多元线性回归分析法三种方法，设置权重系数组合预测货运量。

3.3 货运总量预测

3.3.1 货运强度法

货运强度是货运量与地区生产总值的比值，反映了货运需求随社会经济发展的变动情况，可由公式（2）计算。货运强度法是利用四川省货运量与地区生产总值之间关系进行货运量预测[8]。历年四川省货运强度见表3-2，可见四川省货运强度正逐渐下降，从一定程度上，表明全省正处于经济增长模式逐渐从粗放型向集约型转变、产品技术含量提高和大宗货物减少的发展阶段。

表3-2 四川省货运强度值（亿吨/万亿元）

式（2）中，Dj是第j年的货运量，GDPj是第j年的地区生产总值。

考虑到运输需求具有波动性和不确定性，本研究预测结果都设置高方案和低方案两种方案，分别代表最乐观和最悲观的预测结果。预测未来货运强度将继续下降，低于现状水平，但下降幅度有所减缓。结合货运需求发展规律，未来货运强度将在1.8万吨/亿元至4.3 万吨/亿元之间，预测结果见表3-3。

表3-3 货运强度法货运需求预测结果

3.3.2 指数平滑法

通过时间序列预测中指数平滑预测模型对货运量进行预测，预测方法见式（3）。本次预测中考虑到货运未来发展趋势及国际发展经验，未来货运增速将会减缓，通过使用阻尼趋势的模型类型，对未来货运发展走向进行限定。拟合优度检验结果显示，相关系数平方：0.956，满足拟合精度要求。预测结果为，2025年、2035年和2050年货运量分别为251647 万吨、291190 万吨和308017 万吨，货运年均增长率分别为4.46%、1.47%和0.38%。

式（3）中，y"t+1是第t+1年的预测值，yt是第t年的实际值。

图3-1 模型预测值与实际值曲线

3.3.3 回归分析法

初定四川省交通运输需求影响因素包括地区生产总值、居民人均可支配收入、居民消费水平、社会消费品总额、进出口总额、全社会固定资产、常住人口、从业人员数、城镇化率、第三产业占比10 个。基于灰色关联度法[9]，得到第三产业占比、地区生产总值和社会消费品总额对于货运需求影响最大。根据相关研究[10]，四川省综合运输需求影响因素主要指标在未来特征年预测结果见表3-4。

表3-4 四川省综合运输需求主要影响因素指标预测结果

通过回归分析中多元回归预测模型对货运量进行预测，根据货运量影响因素分析确定的全省社会经济指标中地区生产总值（GDP）、社会消费品总额和第三产业占比三项指标作为自变量，将全省货运总量作为因变量，进行多元线性回归分析。通过模型拟合优度检验，该模型相关系数之平方：0.989，表明模型满足拟合精度要求。将各自变量的预测值代入模型中，即可得到采用回归分析法预测的四川省未来特征年的货运总量情况：2025年、2035年和2050年货运量分别为255504 万吨、333850 万吨和392524 万吨，货运年均增长率分别为4.68%、2.71%和1.09%。

3.3.4 组合预测法

采用综合分析法将以上三种方法进行组合，四川省未来特征年货运量预测结果见表3-5。

表3-5 四川省未来特征年货运量预测结果（万吨）

3.4 货运周转量预测

全省总货物周转量预测主要根据前述四川省货运总量预测和未来货运平均运距的变化进行[11]。2009—2018年四川省货运平均运距变化不大，从2009年的129 公里延长到2018年的152公里，年均增长速度仅为1.8%。此时四川省货运以短程公路运输为主，货物平均运距较小。

考虑多式联运的发展和“公转铁”“公转水”的政策引导，根据四川省现状货运平均运距趋势外推，并结合各种运输方式货运量发展水平的影响，预测四川省未来特征年2025年、2035年、2050年货运平均运距分别为172 公里、225 公里和350 公里。另外，根据前述货运总量的预测，用货运平均运距乘以货运总量，预测四川省未来货物周转量，预测结果见表3-6。

表3-6 四川省货物周转量预测结果

3.5 主要运输通道预测

交通运输需求分配是将预测得到的未来各阶段OD 矩阵量分配至交通网络中，得到路网运输需求量[12]。本小节主要是结合货物运输需求预测总量、现状OD 数据以及现状OD 交通运输量分配，基于Wardrop 原理，考虑广义阻抗（时间、费用、拥堵、收费站与城市节点等因素）影响，采用随机UE 均衡模型分配法将各特征年OD 交通运输需求量分配到交通网络上。未来各特征年各通道货运需求预测情况分别如图3-2 和表3-7 所示。

图3-2 公路通道货运需求分布

表3-7 公路通道货运出入省密度预测结果（吨公里/公里）

本文基于组合预测的方法预测了未来年四川省货物运输需求量，2025年将达25.68 亿吨，至2035年和2050年分别将达31.49 亿吨和36.77 亿吨，货运需求将有较大提升，年均增速为2.06%和1.03%。四川省地区经济的快速发展在为交通运输系统提供发展机遇的同时也对现有的运输系统的运输能力和运输质量提出了更高的要求和考验。

本文也基于Wardrop 原理和考虑不同运输方式占比，将预测的运输需求量分配到现有的公路运输通道上，结果显示，东向连接重庆的长江南走廊货运出入省密度最高，2025年和2035 达42021 吨公里/公里和30192 吨公里/公里，随后是北向连接陕西的川陕京/川陕蒙走廊，2025年和2035 达40745 吨公里/公里和47417 吨公里/公里。根据预测结果，建议提升成渝地区双城经济圈主轴通道能力，加快形成成渝双核间通道集群。优化“三带”通道结构，成德绵眉乐雅广西攀经济带重点扩容京昆高速公路、成昆铁路；
成遂南达经济带扩容沪蓉高速公路；
攀乐宜泸沿江经济带加快贯通高速公路大通道。

同时本文中在研究过程中也发现不同的运输方式运输统计数据共享之间存在壁垒，建议四川省加强运输统计智慧化共享平台的建设，这将不仅有利于挖掘四川省综合运输系统潜力，及时调整货物运输路径，还有助于促进各运输方式协调发展，提升综合竞争水平。

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