織金鐵路煤炭專用線運輸需求影響 關鍵要素分析

胥曉璠

(中鐵二院工程集團有限公司 土木建筑設計研究三院，四川 成都 610031)

貴州省有“西南煤?！敝Q，是我國南方煤炭資源最豐富的省區，是國家“十三五”能源發展規劃建設的西南能源基地的重點。貴州省位于西南和中南各缺煤省區的結合部，隨著周邊省區煤炭資源的枯竭及經濟社會發展，未來對煤炭的需求會快速增長，為貴州省煤炭資源的發展提供了巨大空間?？椊鹂h處于貴州三大煤田之一的織納煤田區域內，煤炭資源豐富，已探明無煙煤可開采量 107 億 t，開發潛力巨大，勘探程度較高，具備建設大、中型采煤基地的條件，是規劃待開發的大型無煙煤基地。貴州省煤炭運輸量和調出量穩步上升，運力結構不合理等造成的“運輸難”問題，在一定程度上制約了貴州省煤炭行業的發展。織金鐵路煤炭專用線的規劃建設，有利于突破運輸瓶頸，改善織金地區煤炭運輸條件，提高運輸效率，打通織金地區煤炭外運通道，為貴州煤炭外銷創造優良條件。鐵路專用線需求除了受到自身內部的影響，也受到外部諸多因素的影響，對于這種非線性問題，可以從系統工程的角度出發，運用系統工程的理論和研究方法，對以鐵路煤炭專用線運輸需求影響關鍵要素為整體的系統進行深入探究，理清各影響要素間的關系，為鐵路煤炭專用線建設及發展規劃提供參考依據[1-3]。

1 運輸需求影響關鍵要素系統結構模型

1.1 確定系統要素

鐵路煤炭專用線運輸需求體現了國民經濟發展及煤炭資源開發利用對鐵路運輸設施能力的需求程度，運輸需求除了最直觀地體現在運輸量上，還反映出在國家宏觀政策及經濟發展的大背景下，區域社會對鐵路煤炭專用線運輸需求的本質和內涵。鐵路煤炭運輸需求受到眾多因素影響，如社會經濟發展水平、人口因素、國民收入、居民消費水平、人口結構、運輸服務及價格、交通運輸發展水平、產業結構、經濟政策等[4-8]。選取運輸需求影響因素，構成含有n個影響要素的系統要素集S，記為S={si|i= 1，2，…，n}，其中si表示第i個影響要素。

1.2 系統結構的矩陣表達

系統內要素間存在一定的關系，這種關系可以是“影響”“取決于”“先于”“需要”“導致”或其他含義，用鄰接矩陣A，表示為A= (aij)n×n，來描述元素間的關系。鄰接矩陣的元素aij可以表示為

矩陣經過運算，可以反映出系統的一些深層關系。通過矩陣的演算可以進一步研究各要素之間的關系，對系統進行定性與定量相結合的分析，從而判斷要素間的相互關系對系統整體的影響。記矩陣A1=A+ I 描述了各節點間經過長度不大于 1 的通路后的可達程度，其中A為鄰接矩陣，I 為單位矩陣。記矩陣A2= (A+ I)2，即A2= (A1)2，用布爾代數運算規則進行運算后可得矩陣A2，矩陣A2描述了各節點之間經過長度不大于 2 的通路后的可達程度。以此類推，當自乘結果不會再發生改變時，即公式 ⑵ 成立時，得到的矩陣M即為可達矩陣。

鄰接矩陣A反映的是元素間直接的二元關系，經過傳遞某些元素或許可以建立起間接影響關系，因而通過最終的可達矩陣M可發現這些間接傳遞關系。

2 織金鐵路煤炭專用線運輸需求影響關鍵要素分析

2.1 系統要素集內部各元素間的關系

根據織金地區煤炭產業概況及鐵路煤炭運輸需求等方面的研究成果[3-7]，選取 8 個因素作為系統要素，即系統要素集S={si|i= 1，2，…，8}，其中s1為國民經濟，s2為產業結構，s3為生產力布局，s4為鐵路區域路網，s5為煤炭價格，s6為鐵路運輸價格，s7為相關政策，s8為環境保護。

在確定系統要素集后，通過專家咨詢及頭腦風暴法可以得到系統要素集內部各要素間的關系，如表 1所示。

表1 系統要素集內部各元素間的關系表Tab.1 Influencing factors am ong the elem ents of the system

2.2 系統結構分析

根據表 1 所列的 8 個要素及其相互之間的直接二元關系用公式 ⑴ 進行表述，得到鄰接矩陣A為

在鄰接矩陣A的基礎上，對矩陣A+ I 經布爾代數運算，根據公式 ⑵ 得到：M= (A+ I)6= (A+ I)5≠ (A+ I)4≠(A+ I)3≠ (A+ I)2≠ (A+ I)?？蛇_矩陣M為

得到可達矩陣M后，可以對矩陣進行層級劃分，以便得到系統要素間的進一步關系。定義可達集R(si) 為在矩陣M中因素si所對應的行中，mij= 1 的列所對應的元素組成的集合，即

先行集A(si) 指在矩陣M中因素si所對應的行中，mji= 1 的行所對應的元素的集合，即

層級劃分的判斷條件為

通過公式 ⑶ 和公式 ⑷ 判斷可達矩陣M中矩陣因素si的可達集R(si) 和先行集A(si)，結果如表 2 所示。

表2 要素的可達集與先行集Tab.2 Reachability set and antecedent set of elements

根據判斷條件公式 ⑸ 可以確定要素的層級結構。根據判斷條件可知：系統第一層級L1的元素為s5，s6，即L1= {s5，s6}。得到第一層級后，劃掉第一層級元素所在的行和列，根據判斷條件進行第二層級劃分，得到第二層級元素為s8，即L2= {s8}。得到第二層級后，劃掉第二層級元素所在的行和列，根據判斷條件進行第三層級劃分，得到第三層級元素為s7，即L3= {s7}。得到第三層級后，劃掉第三層級元素所在的行和列，根據判斷條件進行第四層級劃分，得到第四層級元素為s2，s3，s4，即L4= {s2，s3，s4}。得到第四層級后，劃掉第四層級元素所在的行和列，得到第五層級元素為s1，即L5= {s1}。

根據層級劃分結果，可以將系統要素劃分為 5 個層級，得到系統結構圖如圖 1 所示。

2.3 影響要素系統分析

從圖 2 可以看到，系統劃分為 5 個層次,分別為直接因素層、間接因素層、過渡因素層、核心因素層及根本因素層。

（1）直接因素層。從系統結構層次劃分結果來看，煤炭價格和鐵路運輸價格會直接影響鐵路煤炭專用線的運輸需求，為系統的直接因素。價格的波動必然會引起市場的需求變化，市場對煤炭需求發生變化最直接的體現在其對鐵路煤炭專用線的需求程度上，通過調整煤炭及鐵路運輸價格可以調控地區對鐵路煤炭專用線的需求。煤炭價格和鐵路運輸價格為系統表層現象原因，這 2 個要素受到下面層級要素的影響。

（2）間接因素層。間接因素為環境保護。近年來隨著國家對環境保護的高度重視，無煙煤在電煤消費中所占比例逐年增加，織金地區無煙煤儲量豐富，未來我國經濟社會的可持續發展對無煙煤的需求將提升織金煤炭產業優勢，進而影響織金煤炭價格走勢，有力地推動深入挖掘織金煤炭資源優勢的力度。同時鐵路運輸具有節能環保的優勢，契合了國家節能減排、構建綠色運輸的要求。環境保護手段是影響系統的淺層原因。

（3）過渡因素層。經濟政策、國家調控政策、地方政策等相關政策的發布和實施影響著煤炭的價格走勢，為系統過渡因素。通過宏觀調控，可以對煤炭交易市場的供給情況及價格進行調節，進而優化煤炭從生產、運輸到銷售的整個產業鏈的長遠發展，過渡因素起到了十分重要的調控及系統優化作用。

圖1 系統結構圖Fig.1 System construction draw ing

（4）核心因素層。產業結構、生產力布局、鐵路區域路網構成核心因素層。從產業結構來看，煤炭是我國基礎型能源，在未來很長一段時間內，煤炭仍是我國經濟發展所依賴的主要能源，無論是政策導向還是運輸配置，都將保持煤炭價格相對穩定、鐵路運輸能力相對充足的發展趨勢。從生產力布局來看，我國普遍存在煤炭生產和消費地分離的狀況，而鐵路承擔了煤炭運輸主力軍的重任。因此，織金鐵路煤炭專用線的建設，可以較好地適應織金地區煤炭產業未來發展對鐵路運輸的需求，降低煤炭運輸費用，提高運輸效率，增強企業競爭力。根據織金地區總圖規劃，地區南北通道為隆黃鐵路 (隆昌—黃桶) 黃桶至織金段、織金至畢節段；林織鐵路 (林歹—織金)、織納鐵路 (織金—納雍) 構成地區東西通道，最終形成銜接 4 個行車方向、客貨分站作業的“十字形”鐵路地區格局。織金鐵路煤炭專用線是畢節地區，乃至貴州省路網的支線網絡重要組成部分，其建設具有良好的外部運輸通道條件?？椊鸬貐^鐵路路網的不斷完善和通達，有利于進一步發揮鐵路運輸的低價格、高效性、便捷性、全天候等優勢，提高織金煤炭產業的競爭力。這些核心要素是影響系統的深層原因，將對鐵路專用線的需求產生廣泛影響。

（5）根本因素層。國民經濟增長，會帶動煤炭消費增長，拉動煤炭運輸需求，為根本因素?？椊痂F路煤炭專用線的運行將改變接軌站——織金北站無貨運作業的現狀，兼具運輸生產生活物資的功能，開拓織金北站貨運市場的新局面。與織金鐵路煤炭專用線同期建設的還有煤炭交易中心，建成后可以完成煤炭從集散、儲備、配煤、洗煤、檢化驗、交易、結算、監督等一條龍的功能及服務。經濟發展與煤炭交易中心的發展將起到相互促進、相互帶動的作用。隨著國民經濟的持續發展，將帶動區域貨運需求增長，伴隨交通基礎設施的不斷完善，貨物流通速度快速提高，將誘發潛在的運輸需求，鐵路專用線需求也將節節攀升，鐵路專用線的建設對地區經濟的帶動作用更會日益顯著。國民經濟會影響煤炭價格、鐵路運輸價格、煤炭需求、鐵路運輸需求等，國民經濟歸根結底才是影響鐵路專用線需求的最根本決定要素。

從系統結構中不難看出，系統最容易受到煤炭價格及鐵路運輸價格影響，這是最直接的原因，最容易引起系統的變化。而國民經濟是系統的終極影響要素，這說明經濟發展與鐵路專用線需求變化緊密關聯，經濟發展能夠推動鐵路建設發展、提高地區貨運效率，對鐵路需求產生深遠的促進作用。從系統結構中還可以看到，根本因素傳遞到核心因素后會產生不同的傳遞路徑，并與過渡因素、間接因素及直接因素構成完整的傳遞鏈，并最終對鐵路專用線需求產生影響。對這些影響關鍵要素進行分析，可以在專用線建設規劃時更準確地把控影響因素，推進鐵路建設發展。

3 結束語

采用系統工程方法分析影響鐵路煤炭專用線需求的關鍵要素，通過構建系統結構層級模型，獲得影響鐵路煤炭專用線需求各層面的因素。通過對關鍵要素的研究，分析鐵路煤炭專用線的建設必要性、經濟效益及發展前景，有利于整合煤炭專用線自身市場，吸引民間資本的注入，緩解路網建設資金短缺的問題[9-13]。在國家放開鐵路貨運市場、鐵路貨運改革的契機下，對專用線進行需求分析、整體規劃，還有利于優化煤炭運輸資源配置，穩定鐵路在煤炭運輸行業中作為主力軍的位置，加強煤炭鐵路運輸通道建設，積極發展多式聯運，提升鐵路煤炭運輸競爭力，改善煤炭運輸軟、硬件條件，與此同時還應整合資源，探索鐵路煤炭運輸發展新趨勢，促進關聯產業的綠色發展[14-15]。

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