铁路货物运输通道运量预测模型研究

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1、铁路货物运输通道运量预测模型研究铁路货物运输通道运量预测模型研究1柏赟1，裴洋1，杨玲玲2，谢美全1，张增勇11北京交通大学城市交通复杂系统理论与技术教育部重点实验室，北京（100044）2北京四通智能交通公司，北京（100081）摘要：货运需求预测对于运输通道建设和区域经济发展规划具有重要的作用。传统的运量预测方法主要有定性预测、定量预测以及两者相结合的综合预测方法，主要包括时间序列平滑预测模型、回归预测模型、灰色预测模型以及组合预测模型等。本文分析了上述预测模型的基本方法与过程，运用灰色预测模型和三次指数平法预测方法对朔黄铁路运量进行

2、了预测分析，并对传统预测模型的特点及其适用条件进行了初步探讨。关键词：货物运输;通道;预测模型;铁路运量.中图分类号：U260.1311引言货运需求预测在国家和区域经济发展规划中具有十分重要的作用，是货物运输通道规划与建设的重要环节。由于货物运输和地方经济及企业发展的紧密联系，科学准确的运输需求预测是货物运输持续、迅速、健康发展的有效保障，是各级决策部门制定发展战略和规划的重要依据。尤其在我国运输网络快速发展的时期，在市场经济条件下对不断变化的运输需求进行迅捷、灵敏地预测，显得尤为迫切与重要。国内外研究学者曾采用多种不同的方法，对货物运输

3、需求做过大量研究工作。传统的运量预测方法主要有定性预测、定量预测以及两者相结合的综合预测方法，比如时间序列平滑预测模型[1]、回归预测模型[2]、灰色预测模型[3]、马尔科夫预测模型[4，5]以及组合预测模型[6，7]等，其中多数是以各种运输方式自身的发展轨迹预测未来的走势，属于统计型预测方法。在进行运输通道规划或者扩能改造时，中远期货运量的定量预测是重要的设计指标。一般地，定量预测方法通过大量系统完备、充分准确的统计数据基础上，根据供需分析和自身特点结合实际经验和客观条件，选择或建立定量化的数学模型，通过分析和计算，推断运量的发展变化趋

4、势。本文在分析了传统预测模型的基本方法及特点，并以朔黄铁路运量为研究对象进行了案例分析，并对各种预测模型的适用条件进行了初步探讨。2货运通道运量预测模型2.1指数平滑预测模型指数平滑法预测是时间序列平滑预测法的一种，假定研究对象的发展变化规律未发生质变的情况下，运用整个时间数列的全部资料，通过指数进行加权平均，对事物的未来发展趋势进行预测。指数平滑法的基本公式为:()11????+=tttSySαα(1)1本论文得到了教育部创新团队项目(IRT0605)，国家自然科学基金重点项目(60634010)，上海铁路局科学研究计划项目(20060

5、16).高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20060004014)资助。-1-//.paper.edu中国科技论文在线式中，表示t时期的指数平滑数，tSα为平滑系数，01<α<，ty为t的实际值。由公式我们可以看出，采用指数平滑法进行预测，只需一个t时期的实际值ty与前一个指数平滑平均值和一个α值。指数平滑法可以分为一次指数平滑法、二次指数平滑法和多次指数平滑法。当实际序列显示出非线性变动趋势时，一般可采用三次指数平滑法建立非线性模型进行预测。三次指数平滑法的预测模型：2??TcTbaytttTt++=+(2)式中的参数

6、分别为：??????????????????????+????????=??????????????????????=????=)2()1()1(2])34()45(2)56[(233)3()2()1(222)3()2()1()3()2()1(ttttttttttttSSScSSSbSSSa(3)其中，、、分别表示一、二、三次指数平滑值；{(1)tS(2)tS(3)tS}ty表示时间序列，即：(1)(1)1(2)(1)(2)1(3)(2)(1)1(1)(1)(1)tttttttSySSSSSSSαααααα??tt??????=+????

7、=+??????=+????(4)指数平滑法的优点是计算过程比较简单、不需对数据进行预处理、对实际变化反应比较灵敏、预测结果比较平稳、在预测时所需的观测值不多，一般适用于中短期预测。其缺点是加权系数的确定比较困难，当数据不到15-20个样本时，初始值对预测的影响很大、很敏感，另外该方法在长期预测中可能会引起较大误差。2.2回归预测模型回归预测是基于事物之间相关关系的一种数理统计预测方法，对这种相关关系定量描述的数学模型为回归模型。回归预测的基本思路：①分析一组统计数据，确定几个特定的变量之间的数学关系式的形式。②对变量关系式中的参数进行估

8、计和统计检验，分析影响因素与预测目标之间关系强弱和影响程度，确定各个变量哪些是主要因素哪些是次要因素以及它们的关系。③根据所得到的回归方程和自变量的值预测因变量未来的值，并且分析和研究预测结果