周俊快, 周紅梅, 董 楊, 周勁凱

(武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 430063)

0 引 言

湖北地處中國中部，自古以來就是九省通衢之地，具有得天獨厚的交通區(qū)位優(yōu)勢?！笆濉逼陂g湖北客運交通發(fā)展也取得一系列積極成果，然而與高質(zhì)量客運發(fā)展、交通強國的發(fā)展要求相比，湖北客運發(fā)展還存在一定差距。因此開展湖北客運需求分析及預(yù)測研究，對未來客運需求進行“量”的預(yù)測和“質(zhì)”的趨勢分析，以促進交通運輸供給側(cè)改革，落實交通強國戰(zhàn)略，明確湖北未來客運需求規(guī)模，為湖北“十四五”交通運輸發(fā)展戰(zhàn)略提供有效決策支撐。

1 客運需求“量”的遠(yuǎn)期預(yù)測

考慮到客運需求“量”的預(yù)測受多因素影響，且預(yù)測的值能為湖北“十四五”交通運輸發(fā)展規(guī)劃提供依據(jù)，精度應(yīng)以偏高為宜，因此本文考慮使用基于R語言的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。R語言擁有優(yōu)秀的統(tǒng)計能力和許多機器學(xué)習(xí)程序包，在數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域大放異彩，R語言中的neuralnet包能智能優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始權(quán)重與閾值，選擇最優(yōu)權(quán)重值和閾值進行預(yù)測，進而簡化了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆向傳輸階段。

參考運輸統(tǒng)計理論與方法[1]，影響客運需求的因素主要涵括社會經(jīng)濟和交通運輸兩個方面，對交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)而言，各種客運方式的通行里程是一個重要參數(shù)，但湖北公路、水路、鐵路尤其是高鐵的營業(yè)里程已達(dá)到一定的規(guī)模，基本滿足了湖北客運需求的通行能力，不再是制約客運需求發(fā)展的主要因素，同時也考慮數(shù)據(jù)的可得性及量化分析的可行性，預(yù)測指標(biāo)的相關(guān)自變量原始數(shù)據(jù)為2000-2018年湖北省GDP(X1)、城鎮(zhèn)化率(X2)、私人汽車保有量(X3)、常住人口(X4)和收入水平(X5)，因變量的參數(shù)選定為四大交通方式的客運量及客運周轉(zhuǎn)量。數(shù)據(jù)來源于湖北省交通廳及統(tǒng)計年鑒，能確保其真實性?？紤]到神經(jīng)元個數(shù)較多會造成訓(xùn)練時間增加且隱含層個數(shù)太少不能建立合理權(quán)重值，經(jīng)一定次數(shù)的訓(xùn)練模擬得到10個神經(jīng)元逼近效果最好，故確定隱含層的個數(shù)為10；相比神經(jīng)元個數(shù)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)的影響較小，且3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)便于調(diào)整和優(yōu)化，故層數(shù)設(shè)定為3；threshold參數(shù)設(shè)置為0.005，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)率決定了權(quán)重更新的快慢，設(shè)置為0.1。使用歸一化后的2000-2015年數(shù)據(jù)進行模型仿真訓(xùn)練；使用歸一化后的2016-2018年數(shù)據(jù)進行模型檢驗。以四種運輸方式客運量為例即公路客運量(Y1)、鐵路客運量(Y2)、航空客運量(Y3)、水路客運量(Y4)，仿真訓(xùn)練如圖1所示。

圖1 客運量預(yù)測訓(xùn)練模型

圖1中，深色線條顯示每個層與淺個連接上的權(quán)重之間的連接，淺色顯示每個步驟中添加的偏差項。模型訓(xùn)練誤差為3.3%，訓(xùn)練步數(shù)為1 072步，表明該訓(xùn)練算法已經(jīng)收斂，該模型可以使用。經(jīng)模型驗證得到客運量MAPE檢驗值，見表1。

表1 四大客運方式的客運量MAPE檢驗值

對客運量平均絕對百分比誤差檢驗結(jié)果取平均值，得到檢驗的精度為4.93%，為高精度預(yù)測。同理，將模型的輸出變量修改為各運輸方式客運周轉(zhuǎn)量進行二次模擬，其余基本參數(shù)保持不變，可得到客運周轉(zhuǎn)量模型，最后經(jīng)計算得到的模型精度為6.8%，也為高精度。使用該模型預(yù)測目標(biāo)年2020-2035年的4種運輸方式的客運量或客運周轉(zhuǎn)量，預(yù)測結(jié)果及分析見下文。

1.1 客運量預(yù)測結(jié)果

湖北不同運輸方式客運量預(yù)測結(jié)果見表2。

表2 湖北不同運輸方式客運量預(yù)測(單位：萬人)

從各運輸方式客運量變化趨勢來看，各運輸方式的客運量均呈增長的趨勢，但增長幅度均逐漸減小。其中，鐵路和航空有較高的增長幅度，這得益于鐵路建設(shè)中高鐵網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、省內(nèi)航空航線的拓展延伸和機場的規(guī)劃建設(shè)之快等。雖然鐵路增長量大于航空，但由于鐵路客運量基數(shù)大，航空基數(shù)小，鐵路客運量年均增長率將低于航空。雖然公路增長量最大，但同樣由于基數(shù)最大，年均增長率并不顯著。

從客運量占比變化分析來看，公路客運占比逐年降低，從2020年到2035年約下降6%，下降幅度不大，2025年以后趨向穩(wěn)定，但仍然占據(jù)綜合交通運輸體系的最大比例，居于絕對的主導(dǎo)地位。鐵路和航空的占比逐年增加，從2020年到2035年分別上漲5.7%和0.6%左右，鐵路和航空上漲的客運資源均來源于公路，當(dāng)人們收入水平達(dá)到一定的高度以后，鐵路和航空能更好地滿足人們便捷性和舒適性的需求，鐵路和航空是未來客運的主流趨勢，鐵路和航空在未來的體系中將發(fā)揮重大作用，水路基本呈現(xiàn)穩(wěn)中微幅上升的趨勢，占比變化可忽略不計。

1.2 客運周轉(zhuǎn)量預(yù)測結(jié)果

湖北客運周轉(zhuǎn)量預(yù)測見表3。

表3 湖北不同運輸方式客運周轉(zhuǎn)量預(yù)測(單位：億人千米)

同理，經(jīng)客運周轉(zhuǎn)量變化分析得知，公路呈現(xiàn)輕微下降的趨勢，下降程度逐年減少，與公路客運量變化趨勢同步，鐵路和航空占比穩(wěn)步提升，鐵路周轉(zhuǎn)量在綜合交通運輸體系中的占比最大，占據(jù)重要領(lǐng)跑地位，上升幅度同樣最大但依次減少，航空的上升幅度第二，水路的上升變化依舊微弱。

2 客運需求“質(zhì)”的趨勢分析

參考相關(guān)文獻[2],馬斯洛需求層次論按照從低到高，將人類需求劃分為五個層次，分別為生理、安全、歸屬、尊重和自我實現(xiàn)需求。唯有低層次的需求得到滿足之后才能有中高級層次的需求。生理和安全需求是最初級的；歸屬和尊重需求屬于中級層次；自我實現(xiàn)乃最高級的層次，各個層次密不可分、相互依存。將該理論用作客運需求變化可劃分為五個層次：可行性需求、安全需求、經(jīng)濟性需求、便捷性需求和舒適性需求。基于馬斯洛需求層次論建立客運需求層次模型，如圖2所示。

圖2 湖北客運需求層次模型

其中，可行性需求和安全需求是保障旅客在人身安全的前提下抵達(dá)目的地，屬于客運需求的最初級需求；經(jīng)濟性需求和便捷性需求是在滿足初級需求的情況下，盡可能降低交通運輸服務(wù)價格以及減少旅行時間成本，屬于客運需求的中級需求；舒適性需求是旅客出行對乘車環(huán)境、餐飲休閑服務(wù)等擁有高標(biāo)準(zhǔn)以滿足其心理需求，是客運需求的高級需求。旅客在低層次需求得到滿足后，會更加注重經(jīng)濟、便捷和舒適等中高層次的交通需求。

從需求層次論的角度分析四大運輸方式的變化趨勢可知，未來旅客的在滿足便捷性需求和經(jīng)濟性需求的前提下，會選擇更加舒適的運輸方式，會更加傾向于高鐵和航空出行方式，進而導(dǎo)致在未來的趨勢下鐵路和航空的客運量和客運周轉(zhuǎn)量將明顯上升，考慮到航空的運輸成本和客運運價較高，鐵路的上升幅度將高于航空；由于未來部分旅客向鐵路和航空進行分流，公路的客運需求增幅逐漸放緩；水路客運以發(fā)展旅游業(yè)為主，在整個客運體系占比微弱?；诳瓦\需求預(yù)測的結(jié)果及需求變化趨勢分析，本文認(rèn)為湖北客運需求“質(zhì)”的發(fā)展趨勢如下：

(1) 不同客運方式的供給結(jié)構(gòu)需要進一步優(yōu)化。預(yù)測結(jié)果表明，鐵路和航空的增速要高于水路和公路。考慮到未來公路客運需求仍會保持較高的增幅，同時水運作為一種環(huán)保型客運服務(wù)，所以增速低于鐵路航空，仍應(yīng)該通過完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)使其健康發(fā)展。為支撐鐵路和航空的高速發(fā)展，應(yīng)大力推進湖北的鐵路綜合樞紐和民航客運機場的發(fā)展，進一步提高湖北高鐵客運樞紐的覆蓋面，民航客運機場由武漢的單點向包括鄂州在內(nèi)的多點機場方向發(fā)展，拓展機場輻射能力，水路需進一步加快武漢長江中游航運中心的發(fā)展。通過不同客運方式基礎(chǔ)設(shè)施的差異性發(fā)展來提升湖北綜合客運基礎(chǔ)設(shè)施的整體供給能力。

(2)客運組織模式的定制化與多樣化。目前旅客聯(lián)程運輸服務(wù)的發(fā)展不夠，與實現(xiàn)“一站購票”“一票出行”仍存在較大的差距，因地制宜的城際公交、長途接駁運輸、節(jié)點運輸?shù)冉M織模式有待推廣，旅游客運線網(wǎng)尚不完善、品質(zhì)不高、體驗性不強和問題較為突出，湖北綜合立體交通優(yōu)勢發(fā)揮不夠充分。

(3)客運服務(wù)的品質(zhì)化與一體化?？瓦\供需結(jié)構(gòu)調(diào)整任務(wù)艱巨，與高質(zhì)量發(fā)展要求不相適應(yīng)。綜合客運樞紐建設(shè)仍需加強，設(shè)施銜接不暢已成為制約運輸轉(zhuǎn)換效率提高的重要因素，與實現(xiàn)客運零距離換乘仍有差距。對標(biāo)人民群眾對美好生活的出行需求，全省客運服務(wù)水平和質(zhì)量有待提升。

(4)旅游客運與智慧交通的融合。交通是旅游產(chǎn)業(yè)的催生素，是旅游客運發(fā)展的重要引擎。在國家大力發(fā)展智慧交通，推動交通由傳統(tǒng)要素向注重創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)變的背景下，湖北將以智慧化、信息化賦能旅游客運事業(yè)，積極打造智慧旅游服務(wù)平臺，為交通大數(shù)據(jù)平臺提供有力的數(shù)據(jù)支撐。旅游為交通創(chuàng)造了新的發(fā)展空間，未來旅游客運與智慧交通相融合的趨勢也將越來越強勁。

3 結(jié) 論

從“量”的預(yù)測來看，預(yù)測到2035年，湖北客運量達(dá)126 701萬人，客運周轉(zhuǎn)量達(dá)3 264億人千米，未來公路客運占比將逐年降低，鐵路和航空客運勢頭正旺，占比逐年攀升，水路客運穩(wěn)重有增，始終占有一席之地。從“質(zhì)”的趨勢來看，以需求層次論和預(yù)測結(jié)構(gòu)為理論基礎(chǔ)，不同客運方式的供給結(jié)構(gòu)優(yōu)化、客運組織模式的定制化與多樣化、客運服務(wù)的品質(zhì)化與一體化、旅游客運與智慧交通的融合等方面是未來湖北客運需求變化的主要方向。本論文中“量”的預(yù)測結(jié)論和“質(zhì)”的趨勢分析能為湖北未來客運資源的合理配置、“十四五”交通運輸戰(zhàn)略制定提供決策依據(jù)。