王艷　鐘銘

【摘 要】 為更好地預(yù)測陸島水路客運量，采用系統(tǒng)動力學(xué)方法，建立因果關(guān)系圖和流程圖，運用格蘭杰因果關(guān)系檢驗找出陸島水路客運系統(tǒng)主要影響因素，并應(yīng)用葫蘆島市陸島水路客運相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)對模型進行仿真和驗證，結(jié)果證明該模型有效可行。應(yīng)用該模型對葫蘆島市的陸島水路客運量進行預(yù)測，并在此基礎(chǔ)上提出陸島水路客運發(fā)展建議：加大水運投資力度;做好旅游高峰期陸島運輸保障預(yù)案;提高陸島水路客運企業(yè)集約化水平。

【關(guān)鍵詞】 陸島運輸;水路客運;系統(tǒng)動力學(xué);預(yù)測

水路運輸是陸島間重要的運輸方式，也是社會經(jīng)濟系統(tǒng)的重要組成部分，其與居民生活及島嶼旅游業(yè)發(fā)展密切相關(guān)。經(jīng)濟發(fā)展和人口增長給陸島水路客運系統(tǒng)帶來了巨大的壓力，客運量的大幅增加和安全運輸?shù)膰栏褚?，對陸島水路客運能力提出了更高的要求。

目前學(xué)者的研究大多集中于水路貨物運輸方面，如：殷慧等[1]利用系統(tǒng)動力學(xué)方法對我國水路貨物運輸系統(tǒng)進行研究，通過模型建立和模擬檢驗，提出我國水路貨物運輸發(fā)展若干建議;趙振鵬等[2]通過對國際干散貨運輸市場供需以及價格進行仿真模擬，并對未來干散貨航運市場狀況進行展望;李倩雯等[3]從系統(tǒng)動力學(xué)角度分析集裝箱航線運輸系統(tǒng)，并預(yù)測未來全球集裝箱海運網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。在其他交通運輸系統(tǒng)研究方面有：唐麗敏等[4]參照社會經(jīng)濟發(fā)展及道路運輸相關(guān)規(guī)劃目標，構(gòu)建遼寧省道路運輸能源需求系統(tǒng)動力學(xué)模型;齊杉等[5]基于系統(tǒng)動力學(xué)建立鐵路客運量中長期預(yù)測模型;任新惠等[6]引入計量經(jīng)濟學(xué)來建立模型的數(shù)學(xué)方程，通過系統(tǒng)動力學(xué)模型可以較好地反映民航客運的實際需求。

為了更好地預(yù)測陸島水路客運量，本文構(gòu)建系統(tǒng)動力學(xué)模型來反映陸島水路客運系統(tǒng)內(nèi)部各因素之間、系統(tǒng)與外部因素之間的相互作用關(guān)系，利用葫蘆島市的歷史數(shù)據(jù)對模型的有效性進行驗證，并對陸島水路客運量進行建模分析和預(yù)測。

1 陸島水路客運系統(tǒng)分析

1.1 水路客運系統(tǒng)特點

陸島水路客運是遼寧省水路客運的重要組成部分，是島上優(yōu)勢資源開發(fā)和旅游經(jīng)濟發(fā)展的重要支撐，同時也影響著人們的日常生活。遼寧省農(nóng)村水路客運系統(tǒng)具有以下特點：

（1）公益性為主，兼具商業(yè)性。農(nóng)村水路客運主要用于滿足島上居民的日常出行需求和外來旅客的交通需求。水路客運具有公共交通的屬性，是重要的政府民生工程和島嶼經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，隨著島嶼經(jīng)濟開發(fā)建設(shè)和島嶼旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展，水路客運逐漸顯現(xiàn)出商業(yè)性的特點。隨著旅游業(yè)的不斷發(fā)展，旅客運輸量大幅增長，陸島水路客運經(jīng)營性旅游的特點也日益凸顯。

（2）陸島水路客運具有一定的周期性。水路客運的不平衡主要是由供需波動及經(jīng)濟發(fā)展不平衡導(dǎo)致的，其中包括時間的不平衡性和空間的不平衡性，主要表現(xiàn)在：①時間的不平衡性。由于島上旅游業(yè)受季節(jié)影響較大，運輸需求隨時間產(chǎn)生波動，“淡季無客，旺季無船”的現(xiàn)象時有發(fā)生。②空間的不平衡性。因為島嶼的地理位置、人口分布、地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平及運輸條件的差異，各地陸島水路客運基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展水平參差不齊。此外，旅游旺季從陸地向島嶼方向的客運需求旺盛，此時游客成為主要客運對象;旅游淡季從陸地向島嶼方向的運輸需求冷淡，此時島上居民成為主要客運對象。

（3）服務(wù)對象的需求差異性。作為陸島水路客運的主要服務(wù)對象，島上居民和游客在對陸島水路客運的時間、速度、運價及相關(guān)服務(wù)的要求上存在很大差異。對于島上居民來說，陸島水路客運首先要滿足的是他們的日常出行需求，因此他們有陸島水路客運基本的安全保障、更高的航班密度和速度，以及更低的票價等要求。游客更多關(guān)注的是陸島水路客運的安全性和舒適性。

1.2 需求分析

本文選取客運需求量（P）與區(qū)域生產(chǎn)總值（L）以及客運量（P）與區(qū)域人口數(shù)（R）進行格蘭杰因果關(guān)系檢驗。在實際應(yīng)用格蘭杰因果關(guān)系檢驗之前，首先要證明隨機變量是平穩(wěn)序列。兩兩變量滯后1期的VAR模型見圖1（單位圓中的點表示AR特征根的倒數(shù)的模，若這些點都落在單位圓內(nèi)，則VAR模型是平穩(wěn)的，否則VAR模型是不平穩(wěn)的）。

圖1中的每個模型共有2個特征根，建立的VAR模型通過穩(wěn)定性檢驗，因此認為模型是穩(wěn)定的。

由P與L、P與R的格蘭杰因果關(guān)系檢驗結(jié)果（表1）可見，在10%置信水平條件下， L和R為P的格蘭杰原因，且L對P的影響大于R對P的影響。

2 水路客運系統(tǒng)因果關(guān)系

2.1 基本因果關(guān)系

由陸島水路客運系統(tǒng)基本因果關(guān)系（圖2）可見，以客運船舶運力子系統(tǒng)和客運需求子系統(tǒng)為核心，陸島水路客運政策、人口數(shù)量均為陸島水路客運系統(tǒng)發(fā)展的外部影響因素，其中，箭頭指示各變量之間的因果鏈，正負號分別指示因果鏈的極性，重要回路由正負反饋回路的標識符標注。

2.2 系統(tǒng)中的因果反饋環(huán)

依圖2梳理出4個主要因果反饋環(huán)，由此分析陸島水路客運系統(tǒng)內(nèi)部各要素間的相互作用方式。

（1）反饋環(huán)1：區(qū)域總體經(jīng)濟水平（GDP）↑→旅游業(yè)發(fā)展、人民收入和消費水平↑→乘客運輸需求↑→運力供給短缺↑→區(qū)域總體經(jīng)濟水平（GDP）↓。

該反饋環(huán)為負反饋環(huán)，反映了水路客運需求與區(qū)域總體經(jīng)濟水平間的因果反饋機制。

（2）反饋環(huán)2：區(qū)域總體經(jīng)濟水平（GDP）↑→水路客運投資↑→航線船舶運力供給↑→運力供給短缺↑→區(qū)域總體經(jīng)濟水平（GDP）↑。

該反饋環(huán)為負反饋環(huán)，反映了船舶運力供給與區(qū)域總體經(jīng)濟水平間的因果反饋機制。

（3）反饋環(huán)3：航線船舶運力供給↑→客運量 ↑→班輪公司收益↑→航線船舶運力↑。

該反饋環(huán)為正饋環(huán)，反映了海上客貨運輸系統(tǒng)的自我發(fā)展機制。

（4）反饋環(huán)4：客運需求↑→客運量↑→班輪公司收益↑→航線船舶運力供給↑→客運需求↑。

該反饋環(huán)為正反饋環(huán)，反映了船舶運力供給與客運需求間的因果反饋機制。

3 基于系統(tǒng)動力學(xué)模型的陸島 水路客運供需

根據(jù)因果反饋關(guān)系，將主要的反饋回路進行組合，得到陸島水路客運系統(tǒng)流（見圖3）。

基于系統(tǒng)動力學(xué)模型的陸島水路客運供需的主要方程如下：

= +t （a b）

= +t （c d）

式中： 為當前客運需求量;為以往客運需求量;為當前船舶運力;為以往船舶運力; t為以往與當前或當前與未來之間的時間長度; a為客運需求增長率;b為客運需求流失率;c為船舶運力增長率;d為船舶報廢率。

4 模型仿真及驗證

4.1 樣本數(shù)據(jù)選取及模型參數(shù)選擇

本文采用系統(tǒng)動力學(xué)軟件Vensim PLE對陸島水路客運系統(tǒng)進行模擬，以葫蘆島市為例，數(shù)據(jù)取自遼寧省統(tǒng)計年鑒和遼寧省港航局資料。模型參數(shù)取值見表2。

4.2 模型的有效性檢驗

為了驗證模型所獲得的信息是否較好地反映出實際系統(tǒng)的本質(zhì)特征和變化規(guī)律，可將歷史參數(shù)輸入模型，將運行后的仿真結(jié)果與同期實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行比較，分析其預(yù)測誤差。本文選取2010―2017年的相關(guān)數(shù)據(jù)進行模型的有效性檢驗，即以2010年為基準年，仿真間隔時間即步長為1年，運行模型預(yù)測2010―2017年的陸島水路客運量，并與同時期客運量實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行比較，驗證該系統(tǒng)動力學(xué)模型的可靠性和準確性。模型預(yù)測結(jié)果及誤差值見表3。

由表3可以看出：該模型預(yù)測結(jié)果平均誤差絕對值為5%，具有較高的可信度，因此該模型可用于預(yù)測和分析陸島客運系統(tǒng);GM（1，1）和二元線性回歸預(yù)測結(jié)果誤差絕對值的平均值分別為5.9%和13.6%。此外，研究過程中還采用傳統(tǒng)的預(yù)測統(tǒng)計方法分析了2010―2017年期間預(yù)測值與統(tǒng)計數(shù)據(jù)的誤差。綜合分析，系統(tǒng)動力學(xué)模型的仿真結(jié)果與統(tǒng)計數(shù)據(jù)之間誤差絕對值的平均值最小，誤差浮動較小。

本文以2010―2017年統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，運用上述模型對葫蘆島市未來5年陸島水路客運量進行預(yù)測，結(jié)果見表4。

4.3 系統(tǒng)發(fā)展趨勢

從客運量的預(yù)測結(jié)果可以看出，客運需求量在不斷增長，而葫蘆島市目前的船型標準化現(xiàn)狀依然落后于時代發(fā)展的需要，老舊船舶較多、船隊整體技術(shù)水平低下，與需求不相適應(yīng)，嚴重影響著陸島水路客運系統(tǒng)的發(fā)展。目前客運需求量交通規(guī)劃理論在客運站、航線、運力優(yōu)化配置方面的研究相對欠缺，是造成陸島客運供需矛盾的主要原因之一。因此，有必要采取一些外部措施來改善系統(tǒng)，使供需關(guān)系趨于合理化。

4.3.1 加大水運投資力度

為實現(xiàn)水運跨越式發(fā)展，應(yīng)充分利用國民經(jīng)濟快速發(fā)展的機遇，堅持“政府投資、業(yè)主籌資、多元融資、利用外資”的投融資體制，拓寬融資渠道，調(diào)整水運投資分配比例，加大公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入。葫蘆島市內(nèi)河航道大多處于自然狀態(tài)，技術(shù)等級低、通過能力差，航道條件限制著船舶大型化發(fā)展。因此，投資基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、改善船舶通航條件勢在必行。

4.3.2 做好旅游高峰期陸島水路客運保障預(yù)案

做到“一條線一個預(yù)案，一個點（碼頭/客運站）一個方案”。在旅客、車輛大量滯港時，應(yīng)當及時啟動陸島水路客運保障應(yīng)急預(yù)案進行緊急疏運。

科學(xué)預(yù)測陸島水路客運最大的承載量，不僅要考慮到陸島水路客運量，還要考慮到陸島水路客運的基礎(chǔ)設(shè)施配置情況、配套服務(wù)能力、天氣情況、不同島嶼的游客承載量，分析游客的心理承受能力、旅游心理體驗，并及早做好防止滯留事件發(fā)生的預(yù)案。

4.3.3 提高陸島水路客運企業(yè)集約化水平

有關(guān)部門應(yīng)鼓勵企業(yè)向規(guī)模化、集約化發(fā)展，引導(dǎo)企業(yè)做大做強。通過調(diào)整運力結(jié)構(gòu)、運輸結(jié)構(gòu)和資本結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)企業(yè)合作經(jīng)營陸島旅客運輸，對未來客運市場發(fā)展、海島經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進行全方位把握，合理選擇投資方向，注重開發(fā)相關(guān)市場;通過企業(yè)規(guī)?；?jīng)營降低邊際成本，實現(xiàn)企業(yè)在陸島客運市場中經(jīng)營效益的控制，從而構(gòu)建較為合理的運輸網(wǎng)絡(luò)，提高企業(yè)抗風險能力。

5 結(jié) 語

與傳統(tǒng)方法相比，將系統(tǒng)動力學(xué)模型應(yīng)用于陸島水路客運系統(tǒng)客運量的動態(tài)預(yù)測和定量分析，較為全面地考慮了不同因素對陸島水路客運需求的影響。系統(tǒng)動力學(xué)模型的有效性檢驗結(jié)果與灰色預(yù)測和二元回歸預(yù)測結(jié)果相比，能更準確地預(yù)測未來5年的旅客運輸量。

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