鐵路物流能力與產業結構的灰色控制系統研究

張 誠，于兆宇

（華東交通大學 經濟管理學院，江西 南昌 330013）

在交通運輸體系中，鐵路網絡的物流能力是整個物流業的主要支柱，提高鐵路物流能力、推動物流業快速發展，對于實現鐵路物流能力和產業經濟的協調發展，增強鐵路物流能力和國民經濟可持續發展都具有重要的現實意義。但是，如果簡單地建立鐵路貨運量、鐵路從業人員等變量與經濟變量的函數關系，很難真實地描述系統變化規律。而通過采用灰色系統理論中的 GM (1,N) 模型建立二者之間的灰色因果關系模型，以第一、第二、第三產業經濟 GDP 值作為狀態變量，鐵路物流能力的3個關鍵指標作為控制變量，建立鐵路物流能力與產業經濟的灰色控制系統，可以研究鐵路物流能力要素對產業經濟的拉動效應，以及鐵路物流能力與經濟增長的關系。

1 鐵路物流能力和產業經濟指標

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務，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造和開發資源、滿足用戶需求，實現響應速度、物流成本、訂單準時性和服務質量等方面的綜合能力，從而追求更好服務績效。鐵路物流能力表現在成本、質量、遞送、柔性和創新等方面，可以通過鐵路運輸能力、配送能力、運作能力、信息處理和市場服務能力等表現出來[1]。考慮到數據的解釋力度、可信度和可獲得性，選擇鐵路物流能力要素中的3個指標來反映。

（1）鐵路貨車擁有量。鐵路貨車擁有量是鐵路貨物運輸的基礎，體現鐵路物流運輸能力。

（2）鐵路貨物周轉量。鐵路貨物周轉量是指在一定時期內，由鐵路運輸方式運送的貨物數量與其相應運輸距離乘積的總和。該指標可以反映鐵路運輸業生產的總成果，也是計算鐵路運輸效率、勞動生產率的基礎。

（3）鐵路營業里程。鐵路營業里程反映鐵路運輸業基礎設施的發展水平，在很大程度上體現鐵路物流能力。

1.2 產業經濟

國民經濟由第一、第二、第三產業構成，選擇產業經濟的 GDP 值作為其狀態變量。通過對 GDP值進行平減處理，消除價格因素影響。

2 鐵路物流能力與產業經濟的灰色控制系統

鐵路物流能力和產業經濟是一個不斷演變的復雜系統，具有系統內含的多變量、多目標、多層次、強耦合的基本特征，難以找到一個簡單的函數表達系統內的復雜變化關系[2]。同時由于在鐵路物流能力構建時的信息不完整及系統時間跨度小所導致的樣本量小，使得變量具有灰色特征。因此，采用多因素相互制約、相互聯系的灰色系統建模方法進行研究。

2.1 建立線性定常態狀態方程

設系統中的控制變量P(t) 表示鐵路貨車擁有量，R(t) 表示鐵路貨物周轉量，M(t) 表示鐵路營業里程數；Ei(t) 表示狀態變量國民經濟三個產業的 GDP 值，其中i＝1,2,3，分別表示第一、第二、第三產業。根據灰色系統理論中的GM(1,N)模型，建立鐵路物流能力與國民經濟三個產業的 GM(1,3) 模型。

公式⑴中的上標表示系統變量的一階累加量，將其寫出矩陣形式，則有

2.2 連續系統的離散化

公式⑵中的線性定常態狀態方程將系統看作連續系統，由于鐵路物流能力和產業經濟系統的時間序列是離散的，需要將連續系統進行離散化處理。按一個等采樣周期T的采樣過程處理，將t轉變為kT，其中T為采樣周期，而k＝1,2,3,…，為正整數，得到新的離散時間狀態方程。

式中：G(1)、H(1)為常數矩陣。

采用周期為T時，應滿足 Shannon 定理，由于所應用時間序列數據的周期為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：

對公式⑷進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業經濟的灰色控制模型。公式⑹中的h11、h21、h31分別表示鐵路貨車擁有量對第一、第二、第三產業 GDP 的彈性；h12、h22、h32分別表示鐵路貨運周轉量對第一、第二、第三產業 GDP 的彈性；h13、h23、h33分別表示鐵路營業里程對第一、第二、第三產業 GDP 的彈性。

3 實證分析

根據 2003—2009 年的數據，經過 Matlab7.0 編程處理和計算，得到以下鐵路物流能力與產業經濟的灰色控制模型：

由公式⑺可以看出，鐵路物流能力的3個關鍵要素對第二產業和第三產業的拉動幅度最大。對上述數據進行處理，得到鐵路物流能力對產業經濟增長彈性的比值和排名，如表1所示。

表 1 鐵路物流能力對產業經濟增長彈性比值及排名

4 基本結論

（1）鐵路物流能力的3個要素對第二產業影響最大，符合我國目前正處于工業化前中期的實際情況。增加鐵路物流能力可以為實現國民經濟又好又快發展和產業結構優化升級奠定良好的物流基礎。

（2）鐵路貨車擁有量對產業經濟增長彈性的排名順序是第二產業、第三產業、第一產業。鐵路貨車主要用于工業原材料、工業產成品，以及第三產業消費終端產品的運輸。因此，增加鐵路貨車數量，有利于鐵路基礎物流能力的增強，提高鐵路運輸總體運能，更好地為產業經濟發展提供保障。

（3）鐵路貨物周轉量對產業經濟增長彈性的排名順序是第二產業、第三產業、第一產業。對于第二、第三產業，在煤電、鋼材、工業等原材料和消費品的運輸上都涉及鐵路貨物周轉活動，該要素對第二、第三產業的拉動幅度更加明顯。

（4）鐵路營業里程對產業經濟增長的彈性排名順序是第三產業、第二產業、第一產業。增加鐵路營業里程可以拉動第二、第三產業的快速發展，新的鐵路建設投資可以產生經濟正外部性，形成短期物流需求和長期物流供給，快速拉動第二產業發展，有效帶動包括交通運輸、批發倉儲、郵政業等和鐵路密切相關的第三產業發展。

5 結束語

選取鐵路物流能力的3個關鍵要素作為控制變量，以第一、第二、第三產業的 GDP 值作為狀態變量，建立鐵路物流能力與產業經濟的灰色控制系統，通過 2003—2009 年數據的實證分析，模型能較好地分析鐵路物流能力與產業經濟的實際情況。鐵路物流能力的3個關鍵指標對第一、第二、第三產業的增長彈性的分析，為探索增強鐵路物流能力、促進國民經濟發展、實現產業結構調整和優化升級，以及鐵路企業發展物流與制定產業經濟協調發展政策提供參考。

[1] 王德占，何世偉，吳林強. 鐵路物流能力的概念與構成要素的研究[J]. 鐵道貨運，2007，25 (7)：8-10.

[2] 周 泰，王亞玲，葉懷珍. 區域物流能力與產業經濟的灰色控制系統[J]. 武漢理工大學學報，2009，31(19)：168-171.