河南省2012—2020年交通客运量预测与分析

第31卷第4期河南科学VoL31 No.42013年4月HENAN SCIENCEApr. 2013文章编号: 1004- -3918(2013)04 -0472-05河南省2012--2020年交通客运量预测与分析范贺花，周永卫(郑州航空工业管理学院数理系，郑州450015)摘要:以1998-2011年河南统计年鉴中列出的河南省历年交通客运量数据为研究对象,运用时间序列模型(指数平滑和ARIMA模型)和非线性回归方法,对河南省2012-2020年的交通客运总量以及各交通运输方式客运量做出预测.预测结果显示:未来几年公路交通客运在河南省仍占主导地位，河南省交通客运总量2012年达到215 219.29万人，其中公路.铁路、民航、水运客运总量分别为204 873.13. 9493.39. 526.99.313.61万人,2020年客运总量将达到579 099.71万人.关键词:客运量预测;时间序列;指数平滑; ARIMA 模型中图分类号: U; 0 211.6.文献标识码: AForecasting and Analysis of Transit Passenger Volume inHenan Province During 2012- 2020Fan Hehua，Zhou Yongwei(Department of Math and Physics, Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management, Zhengzhou 450015, China)Abstract: The thesis regards the transit passenger volume data of Henan Province which are listed in StatisticalYearbook of Henan in 1998- -2011 as the objective of research. The paper predicts the total and diferent transpor-tation passenger traffie volume in 2012- 2020 by means of time series model (exponential smoothing and ARIMAmodel) and nonlinear regression. Predict results show that highway passenger transportation is the dominant modein the future couple years, the total passenger trafic volume of Henan Province will reach 2 152.192 9 million in 2012,where the passenger volume of highway , railway , civil aviation and water way will reach 2 048.731 3,94.933 9,5.269 9,3.136 1 million respectively ，and the total passenger traffic volume will reach to 5 790.997 1 million in2020.Key words: passenger traffic volume prediction; time series; exponential smoothing; ARIMA model交通运输客运量是衡量旅客运输生产劳动量的重要尺度-2),是统计期内运送的旅客数量,也是评价运输组织效果的重要指标，交通运输客运量体现了运输组织方式满足社会需要程度的大小.对河南省交通客运量及其发展趋势进行预测与分析,可以有效地规划和组织河南省旅客运输,为河南省交通运输规划提供决策的理论依据,提高交通运输经济效益和社会效益,为建设中原经济区、加快中原崛起、河南振兴提供重要的交通支持.1河南省历年交通客运量变化趋势分析河南省位于黄河中下游，东接安徽、山东,北界河北、山西，西连陕西，南临湖北。全省总面积16.7万km',总人口9667万,辖18个省辖市.河南省是全国最重要的陆路交通枢纽之一,交通区位优势十分明显、经过多年建设,河南省交通运输的规模、方式发生了巨大变化,现已形成集公路、铁路、水运、航空为一体的综合中国煤化工收稿日期: 2013-01-11MHCNMHG基金项目:国家自然科学基金(71171027);河南省政府招标课题(2012B689);河南省自然科学基金(22300410181);河南省教育厅自然科学基金(13A1 10399) ;郑州航院青年基金资助(20121 1300)作者简介:范贺花(1978-),女,河南周口人,讲师,硕士,研究方向为马尔可夫过程及其应用.2013年4月范贺花,等:河南省2012- -2020 年交通客运量预测与分析运输体系.2011年，全省主要交通运输方式共完成客运量19.38 亿人时，是1952年1032万人的187.8倍、改革开放初期(1978年)1.11亿人的17.5 倍.其中公路客运量为18.42亿人,占河南省交通客运总量的95.06%,铁路客运量为8804万人(表1),占河南省总客运量的4.5%,表明公路旅客运输在河南省整个客运交通运输体系中据主导地位.表1河南省1998- 2011 年历年客运量Tab.1 The total transportation passenger raffce volume of Henan Province during 1998- 201110+人年份客运总量 公路铁路民航水运1998 74 25769 9174214715:200598 13691 92058792409199978 10673 4934462757e2006 108 212101 345 6465971052000 84 02379 0174838 .77912007 122 594 115 4606622352160200185 52480 2595092789:2008 130 436 122 414 7476356190200290 45585 078520682009 144 659 136 279 7718456206200381 32376 30148646:2010 167 641 158 6308338418255200491 01385 0165695218842011 193 781184 2138804496268注:资料来源于河南统计年鉴(1999- -2012) .河南省交通客运量1998年至2011年这14年来5↑增加119 524万人，平均年增长率为11.5%。这一-过10程中,客运量增长率总体趋势在上升,但上升趋势有所减缓.1998 年至今交通客运量的变化趋势主要表必(现为:交通客运量总数逐年增长,各年之间增长相对軒-5|-平稳，1998一2005 年,年增长幅度比较小，年增长速-10 t度比较平缓,年平均增长率为3.67%,但2003年却比2002年客运量有所减少(图1),减少11.25%,这是因1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010年份为2003年“非典”疫情的影响，交通运输业是受“非典”疫情影响较大的行业之一-,当年全国范围内出现图1河南省历年客运总量增长率了交通客运量下降的情形，河南也不例外。2003 年Fig. 1 The growth rate of total transportation passenger taff河南省的公路、铁路、水运客运量与2002年相比都有volume of Henan Province during 1998- -2011所减少(图2).2006- 2011 年,客运增长较为平稳，总体呈现较快增长趋势,年平均增长率约为10.68%.随着河南省经济的快速发展，未来相当长的一段时间内，河南省交通客运量将维持持续增长,并且交通客运总量将迅速增加.2客运量预测关于客运量预测的文献有很多,但大都集中在对公路客运量和城市公交客运量(45进行预测,其预测方法也多样化,最常见的是CM(1,1)及其改进模型[,但CM(1,1)对数据一定要求间,否则误差较大.结合河南省1998年以来的交通客运量历史数据情况,本文拟借助于SPSS20.0,采用时间序列预测和回归分析的方法来预测未来规划期内河南省的交通客运量.河南省较为完整的交通客运量统计资料为未来客运量预测提供了充分依据，本文首先选择交通客运.总量为指标，以1998年以来的交通客运量历史数据进行客运总量预测，需要说明的是,2003年受“非典”影响,导致交通客运量的下降,属于偶然因素造成的数据异常,E中国煤化工3年的数据剔除,以减少其对预测结果的影响、本文以1998- -2011 年客运量数据;HCNMHG2.1 时间序列模型时间序列分析是根据系统观测得到的时间序列数据,通过曲线拟合和参数估计来建立数学模型的理论和方法。时间序列分析在国民经济宏观控制、区域综合发展规划、企业经营管理、市场潜量预测等方面得到了广泛应用.-474-河南科学第31卷第4期1515 F10父10重s-个暂(器0对-10海B -515七-101998 2000 2002 2004 2006 2008 2010年份60 F4040F20-020 F里-20--40图2河 南省历年不同运输方式客运量增长率Fig.2 The growth rate of total passenger trafie volume of Henan Province to different transportation mode during 1998- -2011在SPSS 20.0中心,将历年客运总量输入后,首先点数据-→定义日期,再选择“年份”，初始年填1998 即可，经过反复试验后,本文分别选择Holt指数平滑模型和ARIMA模型进行客运量预测.在SPSS 20.0中,再选分析→预测-→创建模型，在时间序列建模器对话框,变量选择“指数平滑法”或“ARIMA",即可.最后得到两种模型检验值,指数平滑模型中a=0.905, y=0.929, R2=0.975; ARIMA模型中p=q=0,d=2,R2=0.956.从R2值来看,两种模型的预测效果比较好,表2是各年的交通客运总量的预测数据.表2河南省2012--2020年交通客运量预测Tab.2 The prediction of total transportation passenger trffic volume of Henan Province during 2012一2020指数平滑ARIMA年份.客运量/(万人)客运量/ (万人)2012219 543201750 924222 154397 5192013245 8192018377 200013252 761439 2912014272 0952019403 477014285 600483 2972015298 3722020429 753320 673529 5362016324 648357 9792.2非线性回归从表2可以看出,虽然以上两种模型拟合效果较好，但预JYH中国煤化工其是2020年预测结果差别很大,做出历年客运总量散点图,可以看出客运总量随.CNMHGpss20.0输出的利用二次、三次曲线拟合效果图.横轴表示年份序号(1998为1, 1999为2,2000为3,以此类推).从表3可以看出二次、三次曲线拟合效果要比指数平滑和ARIMA效果要好。表4是利用非线性回归对2012--2020年的交通客运总量的预测数据.2013年4月范贺花，等:河南省2012- -2020 年交通客运量预测与分析-475-。已规测二谈180000 .1500005120000 .90000600001997 20002003200620092012年份图3河南省 历年客运总量的曲线拟合效果Fig.3 The curve ftting effect of total passenger trffic volume of Henan Province during 1998- 2011表3曲线拟合 模型概述和参数估计Tab.3 The model summary and parameter estimates of curve ftting模型汇总参数估计值方程R2值F值 第一自由度 第二自由度 显著性水平 常数项系数1系数2系数3二次0.980 241.2421(0.00086 617.08 -5 277.26883.8三次0.996 806.9367 778.65 7 694.61-1 180.890.8表4河南省2012- 2020 年交通客运量预测Tab.4 The prediction of total transportation passenger traffie volume of Henan Province during 2012- 2020二次曲线三次曲线客运量/ (万人)客运量/(万人)客运量/ (万人) .206 318.62017334 601.5 .224 120476 108.22013228 439.92018365 561260 708.7549 944.52014252 328.82019398 288.2303 656.8632 865.62015277 985.42020432 783353 509.4725 416.42016305 409.6410 811.5.3 模型验证以下通过2005- 2011 年交通客运量实际统计值和预测值作比较,得出不同预测方法的相对误差(表5).表5 4 种模型预测值及误差Tab.5 The predict value and eror of the four models年份.统计值指数平滑ARIMA/(万人)预测值/(万人)相对误差/% 预测值/(万人) 相对误差/% 预测值/(万人)相对误差/% 预测值/万人)相对误差/%2005 98 13689 528-8.7786 640-11.71100963.72.88100277.82.182006 108 212102 340-5.43107 492-0.67中国煤化工107 612.3-0.552007 122 594-4.06120 521-1.69CNMHG 117 490.74.162008 130 436136 2684.47139 209 .6.73135 509.93.89130 458.20.022009 144 659140 238-3.06.140511-2.87150 560.64.08147 059.81.662010 167 641 .157 200-6.23161 115-3.89167 379-0.16167 840.60.122011 193 781188386-2.78192 856-0.48185 964.9-4.03193 345.7-0.22河南科学第31卷第4期通过误差的对比分析,得到指数平滑的平均相对误差为--3.69%，ARIMA模型的平均相对误差为-2.08%,.二次曲线的平均相对误差为1.24%,三次曲线的平均相对误差为-0.14%,这说明用二次曲线和三次曲线曲线模拟预测较好，模拟精度也比时间序列模型更精确.这也说明时间序列模型对河南省交通客运总量预测并不是特别理想.故本文采用二次曲线和三次曲线客运量预测的平均值作为最终预测结果.3预测结果本文采用两种非线性回归的平均值作为客运量预测结果,预测在2012年河南省交通客运总量将达到215 219.29万人，2020年将达到579 099.71万人,交通客运总量增长总体呈现出较快的状态(表6).利用同样的方法，可以对河南省2012--2020年公路、铁路、民航、水运客运量进行预测，预测结果如表6.需要说明的是:在建模之前，公路、铁路、水运客运量均剔除了2003年的数据:按照平均相对误差较小的原则，公路客运量、铁路客运量最终预测值为二次曲线和三次曲线客运量预测的平均值,民航客运量最终预测值为指数平滑和ARIMA模型客运量预测的平均值,水运客运量最终预测值为ARIMA模型和三次曲线客运.量预测的平均值.表6河南省2012--2020年交通客运量预测值Tab.6The prediction of total transportation passenger taffie volune of Henan Province during 2012- -2020 万 人年份客运总量公路民航水运2012215219.29204 873.139 493.39526.99313.612013244 574.28233 450.7710 192.89561.60354.762014277 992.79266 029.7110 955.525596.20400.79315747.36302 879.7111 784.87630.81452.08 .2016358 110.53344 270.5412 684.55665.425092017405 354.82390 471.9513 658.15700.03571.922018457 752.76441 753.7214 709.27734.64641.232019515 576.88498 385.6115 841.50769.24717.292020579099.71560 637.3817 058.43803.85800.47从预测结果可以看出，随着河南省经济的快速发展，未来一段时间内，人们出行将更加频繁,不同运输方式的客运量保持较快的增长趋势,公路交通客运在河南省仍占主导地位，因此,河南省交通运输规划部门应着力提高旅客运输服务效率和质量,加快转变交通发展方式，做到各种运输方式协调发展，以方便人们快捷出行为目标，建管并重,为把河南建成全国重要的现代综合交通枢纽提供重要的交通支持.参考文献:[1]霍娅敏,李德刚.成都市公路客运量预测[0].交通标准化，2005,11(3):161-164.[2] 朱文亭,刘海林.基于灰色- -马尔科夫链理论的公路客运量预测[D].交通科技与经济, 2009(6):12- -14.[3] 河南省统计局.河南统计年鉴: 1999- 2012[M].北京,中国统计出版社,2012.[4]康海贵 ,李明伟,周鹏飞,等.基于混沌自适应遗传v- SVR的城市客运量预测[].大连理工大学学报, 2012,52(2):227- -232.[5]凌海兰, 郗恩崇.基于随机波动条件的公交客运量预测模型[].长安大学学报:自然科学版，2012,32(1):85- 88.[6] 刘长虹,黄 虎，陈力华.客运量预测方法的探讨[].上海工程技术大学学报, 2004, 18(3):236 -238.[7]范贺花, 周永卫.郑州市2009- -2020 年人口预测与分析[J].河南科学, 2009,27(7):783-786.[8] 朱红兵.应用统计与SPSS应用[M].北京，电子工业出版社, 2011.中国煤化工MHCNMHG(编辑张松林)