煤炭物流園區發展及運量預測問題研究

楊 杰

神華集團戰略規劃部

煤炭物流園區發展及運量預測問題研究

楊 杰

神華集團戰略規劃部

煤炭物流園區是提升煤炭物流水平的重要基礎設施。文章在分析煤炭物流園區專業特性的基礎上指出依托鐵路樞紐發展煤炭物流園區是未來產地型煤炭物流園區的建設方向，而貨運量將是影響園區規劃建設的重要因素。鑒于煤炭物流園區的動態開放性，文章以園區上下游運輸拓撲結構為基礎分析了煤炭資源單向圈層式集聚特征，從供求維度和區域維度兩方面提出了園區貨運量預測思路，從園區運量構成角度詳細研究了各鐵路車站鐵路、公路達到運量的預測方法，并借鑒物理學經典的“場論”，提出了未來物流園區集聚預測的研究方向。

煤炭物流園區；鐵路；預測；集聚

引言

我國資源稟賦決定了未來以煤炭為主體的能源生產和消費格局不會發生大的變化。減少資源運輸損耗、提升運輸效率，增加產品附加價值是發展煤炭物流的重要任務?！段锪鳂I發展中長期規劃(2014—2020年)》明確提出“發展鋼鐵、煤炭、汽車等專業類物流園區，發揮物流園區的示范帶動作用”，規劃建設煤炭物流園區將成為提高煤炭物流產業整體效益的有效途徑。

一、煤炭物流園區特征及分類

煤炭物流園區是以煤炭為單一服務對象的專業性園區，是提升煤炭產業鏈價值的高水平服務綜合體[1][2]。它通過提供篩分、洗選、檢測、混配、儲存、裝運等技術作業以及供應鏈金融、商品交易、信息管理等附加服務，形成標準統一、品質穩定、用途明晰、去向明確的煤炭產品。園區流程圖見圖1。

圖1 煤炭物流園區作業流程示意圖

煤炭物流園區具備物流園區的典型特征[1]，又具備鮮明的專業特性。首先是服務對象的專一性和多樣性：它以煤炭為單一服務對象，但入園煤炭多樣，運輸方式各異，園區相關設備需要依據煤種獨立配置；其次是時間集中性和空間集聚性：園區依據客戶需求在一定時間提供增值服務，它既是煤炭物流的空間聚集地，也是商流、資金流、信息流相互交融的場所。第三是園區的服務性和客觀性：作為服務載體它不限制入園煤炭的種類和品質，完全依據市場需求提供相應服務，它不是煤炭所有者，不擁有入園煤炭權屬。

按照煤炭流轉區域的不同，煤炭物流園區可在產地、銷地、中轉地按照不同類型分別建設[1]。產地型煤炭物流園區靠近煤炭產區，運輸條件是影響園區競爭力的關鍵，鐵路運輸作為目前煤炭運輸最主要的方式，未來產地型煤炭物流園區建設將圍繞鐵路運輸規劃建設。而鐵路貨運樞紐又具有形成煤炭物流園區的先天優勢[3]，先進的設施、良好的作業條件和高效的運輸效率，將有效吸引并聚集煤炭資源。同時園區引入的物流管理理念和經驗，將進一步規范煤炭物流流程，提升鐵路煤運競爭力,又強化了煤炭物流園區優勢。

二、園區運量預測思路與情景

為實現煤炭物流園區的整體規劃、分步實施，需掌握未來園區煤炭物流需求。物流需求以物流量為預測對象，物流量是園區一定時間內輸入或輸出的物料數量以及為此所發生作業量的總和[4]。園區規劃目的只是確定系統的規模而并非對園區作業系統進行詳細配置，可將此時園區達到量視為物流量。它在一定程度上反映了物流系統的作業強度，是園區所有“量”的源泉。

現有園區運量預測主要采用回歸和時間序列等預測方法[5][6][7]?；貧w預測依據變量個數的不同可分為一元回歸和多元回歸，依據自變量和因變量相關關系可分為線性回歸和非線性回歸；常用的時間序列預測方法包括移動平均、指數平滑、增長率等，根據采用的工具和手段不同又可分為灰色預測、神經網絡、混沌與分形、自組織等預測模型。

煤炭物流園區是一個與外界不斷進行能量交互的非線性、多變量、多重反饋的高階動態系統，區域經濟、產業政策、能源需求等外部因素影響園區發展，同時園區發展水平又改變了區域能源供求關系，直至動態平衡。園區運量預測不同于一般經濟預測，實際中可能由于缺少園區相關歷史數據，如園區歷年貨運量、周邊煤炭需求等，使預測工作難以推進，需要理清預測思路，研究預測方法。文章將主要研究依托鐵路樞紐的產地型煤炭物流園區預測問題。

2.1 預測基本思路

產地型鐵路煤炭物流園區對煤炭資源的吸引具有明顯的運輸方式性和上下游區域性。預測思路可分為間接預測和直接預測兩種，但無論哪種預測方法，都需要充分考慮上述資源吸引特征，兼顧歷史數據獲取的可行性。

間接預測是從區域供需平衡的維度，通過預測區域所有煤礦的產量和區域煤炭銷量，兩者相減獲得進入園區的煤炭外運量；直接預測是從宏觀區域角度，通過分析影響運量變化的主要因素，建立符合區域特征的預測模型預測未來，兩種預測方法并非完全割裂，而可以相互修正，提升預測精度。預測思路如下：

圖2 鐵路煤炭物流園區貨運量預測流程圖

間接預測需要結合區域經濟發展、能源需求、產業政策等宏觀因素詳盡調查園區輻射范圍內現有礦井的產量和銷量，并預測未來區域產銷基本情況，預測方法以市場調研為主；直接預測按照不同吸引區域，以園區歷年的公路到達量和園區及上游鐵路車站歷年的鐵路到達量為基礎數據，分別預測公路到達量和鐵路達到量，從而獲得未來園區貨運量。

2.2 預測情景分析

產地型物流園區的到達運量本質上是園區所依托的鐵路干線對沿線煤源的吸引，使煤炭資源以各種方式向園區單向圈層式集聚。圈層是指以園區為核心的公路集聚區域(陰影部分)和上游鐵路裝車站為核心的鐵路集聚區域。公路集聚區范圍??；鐵路集聚圈層由于下游運輸組織等原因，反向至園區的運量較少，主要向鐵路上游單向延伸，以鐵路車站為中心，吸引半徑R內的區域資源，最終通過鐵路進入園區。

圖3 產地型煤炭物流園區吸引范圍及鐵路車站拓撲結構示意圖

從拓撲結構看，上游鐵路車站有干線車站和支線車站之分。作為鐵路煤炭專用線上的車站C、D直接與主要礦井相連，吸引范圍主要是專用線連接的煤炭以及周邊通過公路或是皮帶運達的煤炭，干線車站A、B的達到運量一方面是由車站所連接專用線提供，另一方面還吸引了周邊通過其他運輸方式直接達到干線車站的資源由于某些支線煤炭運輸采用直達方式至園區，并未經過相連的干線車站編組，鐵路物流園區的煤炭達到量為支線車站直接連接的煤炭與所有車站其他運輸方式的吸引量之和：

因此，園區運量的直接預測問題就轉化為與鐵路專用線車站直接相連各礦資源預測和鐵路所有車站以及園區吸引范圍內通過公路等其他運輸方式吸引的煤炭資源預測問題。

三、園區預測方法研究

由于與鐵路專用線直接連接，這些資源都將依托鐵路外運。支線各鐵路車站具備詳實的發送量統計數據，以每年礦井到達鐵路車站的發送量為預計基礎，以各礦井產能為約束，結合區域經濟發展和能源需求情況，使用時間序列或是回歸預測，便可獲得未來與車站直接相關的煤炭通過鐵路車站的發送量。

相比于與鐵路支線相連的煤炭裝車量，公路到達主要與運輸經濟性密切相關，不確定性更強。由于鐵路車站有詳細的公路達到統計，仍可使用時間序列或是回歸預測。但由于物流園區并區域內非單一的物流節點，各物流節點的存在對區域內貨運量分布具有重要影響，只考慮園區單個對象預測精度稍差。為提高預測精度，本文從區域物流角度[7][8]探討鐵路物流園區的公路吸引問題。

(1)按照每個車站所處區位的差異，初步確定經濟預測區域，并按照一定的經濟吸引中心進行區域劃分；

(2)以區域煤炭公路運量統計為基礎，利用時間序列等總量預測方法，預測未來區域煤炭公路運量；

(3)以劃分的小區中心的距離為基本參數，利用區域經濟理論，建立重力模型或其他改進模型，預測小區間的煤炭運量分布，確定各小區煤炭運量比重。

(4)按照鐵路物流園區吸引半徑r，將包括在吸引半徑范圍內的小區煤炭運量相加，即可獲得物流園區吸引范圍內的煤炭運量。

(5)以各小區區位、技術裝備、管理水平、發展定位等因素作為影響因子，可通過層次分析法[7]或其他方法分析預測區域物流節點綜合競爭力，以此為基礎測算小區對區域運量吸引程度，修正鐵路物流園區吸引范圍內公路煤炭到達量。

3、對園區預測研究方向的思考

積聚與擴散伴隨于區域中心產生發展的全過程。單個煤源的運動難以用規律進行描述，當區域中心的作用逐漸顯現時，個體隨意性開始減弱，向區域中心運動的概率逐漸增大。因此鐵路物流園區的出現使區域煤炭資源集聚成為可能。

把區域范圍內的煤源初始位置稱為“貨流源點”，借鑒物理學“場論”，區域內按照某種有序規則連接若干個“貨流源點”的貨流運動就構成了典型的“貨流場”。從區域維度看，圈層范圍內不同區位場強并非一成不變，越靠近中心，強度越大；從時間維度看，同一區位的場強會隨著集聚效應的深入逐步增強。未來，可借鑒“場論”理論，對煤炭物流中心的吸引問題深入研究。

四、結束語

鐵路煤炭物流園區利用鐵路運輸優勢，通過園區作業提升煤炭附加價值，是優化煤炭資源配置的有效手段，也是鐵路煤炭運輸向煤炭物流轉型的全新實踐，內蒙、陜西等煤炭資源富集區已經建成運營并積累了相關經驗。運量預測是園區規劃的重要內容，是指導園區建設的基礎性工作。但沒有一種模型能夠精確描述現狀并預測未來發展，園區運量預測需要在全面收集資料數據的基礎上結合定量預測與定性分析，應充分考慮區域宏觀經濟、能源需求等不可量化因素的影響，對預測結果進行適當調整和修正，更加系統地指導園區建設。

[1]錢平凡 溫琳 煤炭智能物流園區建設精要與政策建議 中國煤炭第39卷第1期2013年1月；15-18

[2]石繼梅 我國煤炭物流園區運營管理模式研究 山西煤炭 第34卷第6期201 4年6月；77-79

[3]鄭芳 鐵路貨物運輸融入現代物流的探討[J] 鐵道運輸與經濟 2005年第10期；83-85

[4]吳永強 結構性物流需求預測方法研究[J] 商業時代 2008年第16期；14-15

[5]高婧 物流園區的規劃及其貨流量預測方法研究[J] 活力 2005.10；74-75

[6]王玲 物流中心物流量預測及實例分析[J] 企業與經濟管理 2006.9；82-83

[7]賀政綱 帥斌 物流中心貨運需求預測[J] 物流技術 2004.1；30-32

[8]彭京平，孫遜，賀政綱 物流園區物流需求預測方法研究 物流工程與管理 2013年第十期 第35卷，總232期；1-2

楊杰(1981-)，男，福建，漢，神華集團戰略規劃部專員，研究方向為鐵路運輸與物流產業規劃。