铁路物流能力与产业结构的灰色控制系统研究

张 诚，于兆宇

（华东交通大学 经济管理学院，江西 南昌 330013）

在交通运输体系中，铁路网络的物流能力是整个物流业的主要支柱，提高铁路物流能力、推动物流业快速发展，对于实现铁路物流能力和产业经济的协调发展，增强铁路物流能力和国民经济可持续发展都具有重要的现实意义。但是，如果简单地建立铁路货运量、铁路从业人员等变量与经济变量的函数关系，很难真实地描述系统变化规律。而通过采用灰色系统理论中的 GM (1,N) 模型建立二者之间的灰色因果关系模型，以第一、第二、第三产业经济 GDP 值作为状态变量，铁路物流能力的3个关键指标作为控制变量，建立铁路物流能力与产业经济的灰色控制系统，可以研究铁路物流能力要素对产业经济的拉动效应，以及铁路物流能力与经济增长的关系。

1 铁路物流能力和产业经济指标

1.1 铁路物流能力

铁路物流能力是以铁路主干线开展物流业务，在接受客户需求、订单处理、货物分拣和交付客户的全过程中创造和开发资源、满足用户需求，实现响应速度、物流成本、订单准时性和服务质量等方面的综合能力，从而追求更好服务绩效。铁路物流能力表现在成本、质量、递送、柔性和创新等方面，可以通过铁路运输能力、配送能力、运作能力、信息处理和市场服务能力等表现出来[1]。考虑到数据的解释力度、可信度和可获得性，选择铁路物流能力要素中的3个指标来反映。

（1）铁路货车拥有量。铁路货车拥有量是铁路货物运输的基础，体现铁路物流运输能力。

（2）铁路货物周转量。铁路货物周转量是指在一定时期内，由铁路运输方式运送的货物数量与其相应运输距离乘积的总和。该指标可以反映铁路运输业生产的总成果，也是计算铁路运输效率、劳动生产率的基础。

（3）铁路营业里程。铁路营业里程反映铁路运输业基础设施的发展水平，在很大程度上体现铁路物流能力。

1.2 产业经济

国民经济由第一、第二、第三产业构成，选择产业经济的 GDP 值作为其状态变量。通过对 GDP值进行平减处理，消除价格因素影响。

2 铁路物流能力与产业经济的灰色控制系统

铁路物流能力和产业经济是一个不断演变的复杂系统，具有系统内含的多变量、多目标、多层次、强耦合的基本特征，难以找到一个简单的函数表达系统内的复杂变化关系[2]。同时由于在铁路物流能力构建时的信息不完整及系统时间跨度小所导致的样本量小，使得变量具有灰色特征。因此，采用多因素相互制约、相互联系的灰色系统建模方法进行研究。

2.1 建立线性定常态状态方程

设系统中的控制变量P(t) 表示铁路货车拥有量，R(t) 表示铁路货物周转量，M(t) 表示铁路营业里程数；Ei(t) 表示状态变量国民经济三个产业的 GDP 值，其中i＝1,2,3，分别表示第一、第二、第三产业。根据灰色系统理论中的GM(1,N)模型，建立铁路物流能力与国民经济三个产业的 GM(1,3) 模型。

公式⑴中的上标表示系统变量的一阶累加量，将其写出矩阵形式，则有

2.2 连续系统的离散化

公式⑵中的线性定常态状态方程将系统看作连续系统，由于铁路物流能力和产业经济系统的时间序列是离散的，需要将连续系统进行离散化处理。按一个等采样周期T的采样过程处理，将t转变为kT，其中T为采样周期，而k＝1,2,3,…，为正整数，得到新的离散时间状态方程。

式中：G(1)、H(1)为常数矩阵。

采用周期为T时，应满足 Shannon 定理，由于所应用时间序列数据的周期为1年，因此取T＝1，且满足T＜π/1＝π，它能保证离散模型的精度，于是有：

对公式⑷进行一阶累加的还原处理，可得：

公式⑸即为铁路物流能力与产业经济的灰色控制模型。公式⑹中的h11、h21、h31分别表示铁路货车拥有量对第一、第二、第三产业 GDP 的弹性；h12、h22、h32分别表示铁路货运周转量对第一、第二、第三产业 GDP 的弹性；h13、h23、h33分别表示铁路营业里程对第一、第二、第三产业 GDP 的弹性。

3 实证分析

根据 2003—2009 年的数据，经过 Matlab7.0 编程处理和计算，得到以下铁路物流能力与产业经济的灰色控制模型：

由公式⑺可以看出，铁路物流能力的3个关键要素对第二产业和第三产业的拉动幅度最大。对上述数据进行处理，得到铁路物流能力对产业经济增长弹性的比值和排名，如表1所示。

表 1 铁路物流能力对产业经济增长弹性比值及排名

4 基本结论

（1）铁路物流能力的3个要素对第二产业影响最大，符合我国目前正处于工业化前中期的实际情况。增加铁路物流能力可以为实现国民经济又好又快发展和产业结构优化升级奠定良好的物流基础。

（2）铁路货车拥有量对产业经济增长弹性的排名顺序是第二产业、第三产业、第一产业。铁路货车主要用于工业原材料、工业产成品，以及第三产业消费终端产品的运输。因此，增加铁路货车数量，有利于铁路基础物流能力的增强，提高铁路运输总体运能，更好地为产业经济发展提供保障。

（3）铁路货物周转量对产业经济增长弹性的排名顺序是第二产业、第三产业、第一产业。对于第二、第三产业，在煤电、钢材、工业等原材料和消费品的运输上都涉及铁路货物周转活动，该要素对第二、第三产业的拉动幅度更加明显。

（4）铁路营业里程对产业经济增长的弹性排名顺序是第三产业、第二产业、第一产业。增加铁路营业里程可以拉动第二、第三产业的快速发展，新的铁路建设投资可以产生经济正外部性，形成短期物流需求和长期物流供给，快速拉动第二产业发展，有效带动包括交通运输、批发仓储、邮政业等和铁路密切相关的第三产业发展。

5 结束语

选取铁路物流能力的3个关键要素作为控制变量，以第一、第二、第三产业的 GDP 值作为状态变量，建立铁路物流能力与产业经济的灰色控制系统，通过 2003—2009 年数据的实证分析，模型能较好地分析铁路物流能力与产业经济的实际情况。铁路物流能力的3个关键指标对第一、第二、第三产业的增长弹性的分析，为探索增强铁路物流能力、促进国民经济发展、实现产业结构调整和优化升级，以及铁路企业发展物流与制定产业经济协调发展政策提供参考。

[1] 王德占，何世伟，吴林强. 铁路物流能力的概念与构成要素的研究[J]. 铁道货运，2007，25 (7)：8-10.

[2] 周 泰，王亚玲，叶怀珍. 区域物流能力与产业经济的灰色控制系统[J]. 武汉理工大学学报，2009，31(19)：168-171.