繆 巖，蔣大治

(1. 江蘇省交通運輸廳航道局，南京 210004； 2. 江蘇未來網(wǎng)聯(lián)交通研究院有限公司，南京 210001)

江蘇省位于長江下游，河流眾多。全省內(nèi)河通航里程達24 365公里，擁有等級航道8 708公里、干線航道75條。在這75條干線航道上，共布設(shè)了131個船舶流量觀測點，其中，連續(xù)點50個，間隙點81個。由于航線眾多，本文主要對蘇北運河航線進行研究分析。在京杭運河蘇北段航線中，共設(shè)有10個觀測點，即解臺船閘、劉山船閘、皂河船閘、宿遷船閘、劉老澗船閘、泗陽船閘、淮陰船閘、淮安船閘、邵伯船閘和施橋船閘等，全部為連續(xù)觀測點。蘇北運河起于蘇魯界，南至揚州六圩口入江，其中，大王廟以北分為東西兩支，全長474.5公里，包括湖西航道、中運河和徐揚段等三個部分[1]。蘇北運河是我國重要的水運大動脈，也是我國南水北調(diào)工程的重要通道，在推動我國經(jīng)濟發(fā)展方面發(fā)揮著積極的作用。根據(jù)江蘇省統(tǒng)一標準，該航段間歇點的觀測時間為1月、4月、8月和11月的1～ 15日，進行全年連續(xù)觀測。

1 內(nèi)河航道交通運行特性分析

本文從時間分布、空間分布和貨物分布等三個方面對蘇北運河內(nèi)河航道交通運行特性進行研究分析[2-3]。從時間分布來看，除了邵伯船閘、施橋船閘的船舶通過量和載重量呈現(xiàn)出上升趨勢外，其他觀測點的船舶通過量和載重量均呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢；從空間分布來看，各觀測點的船舶通過量和載重量上下行皆較為均衡；從貨種分布來看，京杭運河航道主要以煤炭和礦建材料運輸為主。

1.1 時間分布

時間分布主要指各觀測點船舶通過量和載重量在時間上的變化趨勢。京杭運河蘇北段各觀測點在2012～2017年的船舶通過量和載重量如圖1～2所示。

圖1 2012～2017年船舶通過量

圖2 2012～2017年船舶總載重量

由圖1可知，船舶通過量總體呈下降趨勢，尤其在2014～2016年間，船舶通過量下降趨勢最為明顯。其中，解臺船閘船舶通過量是所有船閘中最低的，除邵伯船閘和施橋船閘的船舶通過量在這六年中相對均衡外，其他各船閘均呈現(xiàn)出下降的趨勢。

由圖1～2可知，船舶載重量和通過量的趨勢較為一致。其中，解臺船閘的船舶載重量最低，而邵伯船閘和施橋船閘在船舶通過量不變的情況下，載重量卻在不斷增長，且增長幅度較為明顯。早在2012年，邵伯船閘和施橋船閘的船舶載重量相對于其他船閘還是比較低的，然而，經(jīng)過六年的發(fā)展，其船舶載重量已位于所有船閘的前列。由此可知，邵伯船閘和施橋船閘的發(fā)展較為迅速，而其他船閘并沒有明顯的發(fā)展，部分甚至呈現(xiàn)出倒退的趨勢。

1.2 空間分布

空間分布主要指船舶通過量、總載重噸、重載載重噸和空載載重噸等四個指標在內(nèi)河航道各觀測點上下行方向的分布情況，具體分布系數(shù)如表1所示[4]。

表1 京杭運河蘇北段各觀測點船舶流量方向分布系數(shù)

由表1可知，船舶通過量和總載重噸在上下行方向的分布相對均衡，而重載載重噸和空載載重噸則呈現(xiàn)出明顯的方向不均衡性。船舶通過量和總載重噸方面的最大方向分布系數(shù)為0.542，表明船舶去程和返程的路徑相對比較固定；而在重載載重噸方面，皂河船閘、宿遷船閘、劉老澗船閘、泗陽船閘和淮陰船閘的方向分布系數(shù)均在0.6以上；在空載載重噸方面，除劉山船閘外，其他觀測點的方向分布系數(shù)也均在0.6以上。

1.3 貨種分布

貨種分布主要指貨物種類分布。貨物種類有鋼材、木材、煤炭、石油、水泥、礦建材料、糧食、金屬礦和化肥農(nóng)藥等，其分布情況如圖3所示。上下行貨物種類對比如圖4所示。

由圖3～4可知，內(nèi)河航道運輸主要以大宗貨物為主，其中，煤炭和礦建材料占比較大，煤炭運量占38%，礦建材料占33%。在上行貨物運輸中，主要以礦建材料為主，占運輸總量的60%；下行貨物運輸中，煤炭運量占據(jù)較大比重，為運輸總量的59%。由此可見，內(nèi)河航道為煤炭和礦建材料等大宗貨物的運輸提供了便利。

對比2016年與2017年的貨物通過量可知，京杭運河蘇北段總體貨運量上漲了8.03%，除劉山船閘外，其余船閘均呈現(xiàn)上升趨勢。其中，以劉老澗船閘和淮陰船閘的上升趨勢最為明顯，二者的增長率都在14%左右?；窗泊l、邵伯船閘和施橋船閘的過閘貨物量在整個蘇北段占比較大。

圖3 京杭運河蘇北段貨物種類分布

圖4 京杭運河蘇北段上下行貨物種類對比

2 內(nèi)河航道交通運行特性預(yù)測

2.1 預(yù)測方法

本文采用時間序列法和灰色理論法對船舶通過量和載重量進行預(yù)測分析[5-7]。時間序列法是根據(jù)過去和現(xiàn)在的數(shù)據(jù)來預(yù)測未來將要發(fā)生的數(shù)據(jù)，具有時序性?；疑碚摲ㄊ悄壳皯?yīng)用最為廣泛、影響最大的預(yù)測方法，其實質(zhì)是指數(shù)模型，具有無限增長性，只適用于船舶通過量和載重量的短期預(yù)測。

為有效衡量不同預(yù)測模型的預(yù)測精度，本文將選取均方誤差(MSE)、平均絕對誤差(MAE)和平均絕對百分比誤差(MAPE)等三種常見的誤差指標來評估預(yù)測結(jié)果[8]。

(1)

(2)

(3)

2.2 船舶通過量預(yù)測結(jié)果與分析

根據(jù)相關(guān)資料，京杭運河蘇北段宿遷船閘在2012～2017年的船舶通過量如表2所示。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，分別運用時間序列法和灰色模型理論法進行預(yù)測，對比分析預(yù)測結(jié)果，找出預(yù)測最為準確的一個方法。兩種方法的預(yù)測結(jié)果及精度對比情況如表3所示。

表2 宿遷船閘2012～2017年船舶通過量

表3 兩種方法預(yù)測結(jié)果及精度對比

由表3可知，在對宿遷船閘船舶通過量的預(yù)測中，灰色模型理論法的預(yù)測效果較好，其均方誤差值、平均絕對誤差值和平均絕對百分比誤差值均小于線性回歸法的預(yù)測結(jié)果。因此，宿遷船閘應(yīng)首選灰色理論模型法進行船舶通過量預(yù)測。

運用灰色模型理論法對未來四年宿遷船閘的船舶通過量進行預(yù)測，預(yù)測結(jié)果如表4所示。

表4 宿遷船閘2018～2021年船舶通過量預(yù)測值

由表4可知，宿遷船閘的船舶通過量在未來四年呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢。運用同樣的方法對京杭運河蘇北段各個船閘2018～2021年的船舶通過量進行預(yù)測，預(yù)測結(jié)果如表5所示。

表5 京杭運河蘇北段各船閘船舶通過量預(yù)測值 (艘)

由表5可知，除邵伯船閘和施橋船閘的船舶通過量呈上升趨勢且上升趨勢較為明顯外，其他觀測點的船舶通過量均呈現(xiàn)下降趨勢。鑒于邵伯船閘和施橋船閘船舶通過量的上升趨勢較為明顯，政府和企業(yè)應(yīng)加大對這兩個船閘的建設(shè)投入，以滿足后期船舶通行的需求。

2.3 船舶載重量預(yù)測結(jié)果與分析

運用灰色模型理論法，對未來四年京杭運河蘇北段各觀測點的船舶載重量進行預(yù)測分析，預(yù)測結(jié)果如表6所示。

表6 京杭運河蘇北段各船閘船舶載重量預(yù)測值 (萬噸)

由表6可知，淮安船閘、邵伯船閘和施橋船閘的船舶載重量呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢，而其他各船閘則呈現(xiàn)下降趨勢。結(jié)合表5可知，未來四年淮安船閘的船舶載重量雖然呈現(xiàn)出上升趨勢，但其船舶通過量卻在下降；與此同時，邵伯船閘及施橋船閘的船舶通過量和載重量均呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，因此，政府和企業(yè)應(yīng)加大對這兩個船閘的建設(shè)投入，以滿足后期即將擴大的通航需求，進而促進京杭運河蘇北段各航道暢通、高效、平安、綠色和持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語

本文從時間分布、空間分布和貨物分布等三個方面對京杭運河蘇北段內(nèi)河航道交通運行特性進行了研究分析，并采用時間序列法和灰色理論法對各觀測點的船舶通過量和載重量進行了預(yù)測。通過預(yù)測，可知未來四年邵伯船閘和施橋船閘的船舶通過量及載重量均有明顯的上升趨勢，政府和企業(yè)應(yīng)予以重視，并加大對這兩處船閘的建設(shè)與投入，以便滿足其即將擴大的運行需求，進而促進整個內(nèi)河航道的暢通及可持續(xù)發(fā)展。