基于多因素影响分析的铁路粮食运量预测及发展对策研究

Research on Forecasting and Development Strategies of Railway Grain Transportation Based on Multifactor Impact Analysis

摘要

为充分发挥铁路在粮食物流中的骨干作用，提高铁路粮食运输质量，促进铁路粮食运输增量，系统分析粮食运输市场，总结铁路粮食运输特征，分析铁路粮食运输格局，研究市场、政策、行业竞争等方面对铁路粮食运量具有影响的关键因素及其作用方式，基于多影响因素构建铁路粮食运量预测模型，对铁路粮食运量进行预测并提出未来发展趋势，结合铁路粮食运输现状及未来发展要求，研究提出铁路应提升粮食运输产品服务质量、拓展粮食运输全程物流服务、加强粮食铁海联运无缝衔接、扩大粮食铁路直通运输比例、提高粮食运输安全性、加强营销力度、提升粮食运输能力保障等发展对策，支撑铁路粮食运输提质增效。

Abstract

In order to fully leverage the backbone role of railways in grain logistics, improve the quality of railway grain transportation, and promote the increment of railway grain transportation, this paper systematically analyzed the grain transportation market, summarized the characteristics of railway grain transportation, analyzed the pattern of railway grain transportation, and studied the key factors and ways in which market, policy, and industry competition have an impact on railway grain transportation volume, Based on multiple influencing factors, a forecasting model for railway grain transportation volume is constructed. The study forecasts the volume of railway grain transportation, proposes future development trends, and, considering the current status and future development requirements of railway grain transportation, puts forward development strategies. These strategies include enhancing the quality of grain transportation product services, expanding end-to-end logistics services for grain transportation, strengthening seamless integration of grain transportation between railways and seas, increasing the proportion of direct railway transportation for grain, improving the safety of grain transportation, enhancing marketing efforts, and ensuring the capacity guarantee for grain transportation. These strategies support the improvement and efficiency of railway grain transportation.

Graphical abstract

关键词

铁路粮食运输 / 影响因素 / 神经网络 / 预测 / 发展对策

Key words

Railway Grain Transportation / Influencing Factors / Neural Network / Forecasting / Development Strategies

从2023年以来，国务院多次强调要注重粮食安全，从各个环节确保我国粮食健康发展。铁路运输在粮食物流中发挥着重要作用，超过40%的跨省粮食运输由铁路承担，同时粮食也是铁路运输的主要货物品类之一。《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》(国发〔2021〕27号)提出要进一步提高大宗粮食铁路运输比例，扩大粮食铁路直达运输份额^[1]。这对铁路粮食运输提出更高的要求，因此分析铁路粮食运输特征，研究预测铁路粮食运输需求及发展趋势，有助于制定铁路粮食运输发展对策，支撑铁路粮食运输提质增效。

1　铁路粮食运输发展现状

1.1　粮食运输市场分析

（1）我国粮食市场总体情况。从产量看，2022年我国粮食产量6.87亿t，同比增长0.5%，近10年我国粮食产量趋势如图1所示。分品类看，稻谷产量2.09亿t，减产2.0%，小麦产量1.38亿t，增产0.6%，玉米产量2.78亿t，增产1.7%，大豆产量2 028万t，增产23.7%。分省市看，黑龙江、吉林、辽宁等13个粮食主产区总产量占全国的78%以上。从进出口看，我国为粮食进口大国，2022年我国进口粮食1.47亿t，同比下降10.7%，其中大豆一直为我国主要进口粮食品种，进口9 108万t，占粮食总进口量的60%，主要来源于巴西和美国；进口玉米数量自2021年起大幅增长，2022年进口玉米2 062 t，主要来源国为美国和乌克兰。从消费看，近5年我国粮食消费量稳步增长，食用消费、饲料消费、工业消费分别约占比40%，40%，20%左右。

（2）粮食物流格局特征分析。一是跨省粮食物流量占比较小。我国粮食物流组织模式分为省内物流组织和跨省物流组织，从近年数据来看，粮食省内物流量逐步升高，约占总物流量的50%以上，跨省粮食物流量由于粮食储备体系的不断完善，近年占比已不足50%，跨省粮食物流相较来说更适用于铁路运输方式。二是跨省粮食物流中铁路运输占比较高。2021年调查显示跨省粮食物流运输方式中，主要以铁路和水路为主，其中铁路占比50%，水路占比40%，公路占比10%。三是粮食物流以8大粮食物流通道为核心。东北通道、西北通道、黄淮海通道、长江中下游通道、华东沿海通道、华南沿海通道、西南通道、京津冀通道构成我国粮食物流体系的主动脉，其中铁路运输在东北通道、黄淮海通道、西南通道粮食运输中占比较高。

1.2　铁路粮食运输特征分析

（1）铁路粮食运量及运距。铁路运输是粮食运输的重要运输方式之一，适用于中远距离，因此在我国跨省粮食运输方面占据重要位置。近10年来，铁路粮食运输呈现先降后增的趋势，2013年之前铁路粮食运量保持在10 000万t左右，2013—2015年铁路粮食运量下滑，下降至5 825万t，主要原因是粮食物流体系建设阶段性完成，大批量集中到达的粮食运输需求减少，如粮食移库需求逐步减少，加之水运粮食运输体系逐步完善，2015年起成为粮食物流的主要运输方式，分流了铁路粮食运量。2016年起在铁路运输供给侧结构改革带动下，货物运量大幅增长，铁路粮食运输产品不断升级，粮食物流形势向好，同时受粮食流通推进及汽运限载政策的影响^[2]，近几年粮食运量基本又回到10 000万t左右。运距方面，近年来粮食运距逐步加大，2021年平均运距为2 224 km，较2012年增长了22.4%。近10年铁路粮食运量及平均运距情况如图2所示。

（2）铁路粮食运输品类。铁路粮食运输品类较为集中，以玉米、大豆、大米、小麦等7类为主的粮食运量占比达到95%以上；其中运量在前3位的是玉米、大豆和大米，这3种品类运量占粮食运输的70%以上；玉米是铁路粮食运输的首要品类，近3年运量占比基本在50%以上。铁路粮食运输主要品种占比情况如表1所示。

（3）铁路粮食运输形式。近年来，中国国家铁路集团有限公司大力推动集装箱发展，铁路粮食运输入箱比例大幅提升，集装箱粮食运量占比从2019年的17.9%增长至2021年的34.5%。铁路粮食运输形式占比情况如图3所示。随着“散改集”等政策的不断深化，未来集装箱粮食运输比例仍有增长潜力。从车型看，棚车、集装箱车、粮食车及敞车等车型参与粮食运输，其中棚车、集装箱车及粮食车为运输粮食的主要车型，占比超过96%以上。

1.3　铁路粮食运输格局

我国铁路粮食运输主要集中在中国铁路沈阳局集团有限公司(以下简称“沈阳局集团公司”)、中国铁路哈尔滨局集团有限公司(以下简称“哈尔滨局集团公司”)、中国铁路上海局集团有限公司、中国铁路济南局集团有限公司、中国铁路武汉局集团有限公司、中国铁路郑州局集团有限公司，从2019—2021年数据情况来看，6个铁路局集团公司粮食运量占全路粮食运量的80%以上。其中沈阳局集团公司和哈尔滨局集团公司粮食发送量较大，合计占比超过55%。铁路粮食运输的流量流向较为稳定，“北粮南运”是我国粮食运输的主要方向，按照运输组织方式可以分为铁路直通运输、铁水联运、公水联运及公路运输。其中直通运输主要流向为东北地区入关粮食和华北地区向川渝地区运输的粮食；铁水及公水联运线路多为东北地区铁路集港，由海运至广州、北部湾等南方港口，再由公路、铁路进行疏港运输，3种方式中铁水联运占比最大，超过50%以上。

2　铁路粮食运量影响因素分析及预测

2.1　铁路粮食运量影响因素分析

影响铁路粮食运量的因素可以分为市场因素、政策因素和行业竞争因素3类。市场因素主要包括粮食产销、库存、价格、进出口等，政策因素主要包括粮食拍卖、移库等，行业竞争因素主要包括公路、水运与铁路运输的竞合关系，具体分析如下。

（1）市场因素。①粮食产量、消费量。粮食产量和消费量代表了粮食流通的需求，粮食的产量和消费量越大，表明粮食流通需求越大，粮食物流总量可能会因此升高。②库存要求。依据国家粮食市场整体情况，国家每年会下达粮食库存储备量，通常储备粮食会选择就地或者距离较近的仓库进行储存，国家粮食储备量要求越大，当前相应的市场货源越少，粮食流通越少，越不利于铁路运量增长。③市场价格。粮食市场价格代表着市场需求，由于我国“北粮南运”的格局，区域间的价格差是粮食流通量的重要影响因素，当北方粮食价格高于南方价格时，东北地区粮食运输需求变小，铁路粮食运量减少；当北方价格低于南方价格，形成有利的价格差时，南方销区通常会加大库存，粮食需求增加，铁路粮食运量增加。④进出口量。粮食进出口量增加，集疏港运量增大，利于铁路运量增长。我国是粮食进口大国，进口量升高时，需要疏港的粮食增加，铁路粮食运量增加，反之需要疏港粮食量减少，铁路粮食运量减少。

（2）政策因素。铁路粮食运量与国家政策有较大的关系，移库计划、政策性粮食交易都会对铁路粮食运量产生较大的影响。此外粮食的流通政策及储备政策对于铁路粮食运输相对影响较大。①政策性粮食拍卖。为将粮食价格稳定在一定合理区间，我国采用托市收购(涵盖小麦、稻谷)、政策性粮食拍卖(所有粮油品种)、生产者补贴和临储(涵盖菜籽、大豆、玉米)、目标价格补贴措施(涵盖玉米、大豆、稻谷)等。当粮食价格过高，国家及省市会以最低价拍卖政策性粮食，当粮食成交后，即产生运输需求，铁路粮食货源增多，利于铁路粮食运量增长。②粮食移库。粮食移库能够产生整批粮食货源。随着我国粮食物流体系的不断完善，当前粮食移库计划基本在省内进行，跨省移库计划较少。③储备粮轮换。储备粮轮换例如中储粮等大型企业进行粮食轮换时，会产生运输需求，但当前轮换粮食基本在省内进行，远距离调运较少。④宏观政策调控。由于粮食宏观政策会有力地调控市场供需和价格，因此相关政策实施对铁路粮食运量影响很大，如粮食进出口配额、最低收购价执行方案等，都会对铁路粮食运量产生影响，需要重点关注。

（3）行业竞争因素。铁路粮食运输与其他运输方式既存在竞争也存在合作，其他运输方式的产品质量、运行情况、行业政策等都对铁路粮食运输产生影响。①公路。公路与铁路在粮食运输领域存在激烈竞争，依据调研，当公路超载等执法力度加强、过路费优惠政策取消时，铁路粮食运量会明显上升；反之则会下降。此外一些突发事件造成公路停发时，铁路运量也会明显增长，但当公路停运过于严重时，也会对铁路短驳造成一定影响。②水运。铁路与水运在粮食运输中是竞合关系，一方面粮食集疏港是铁路粮食运量中重要的构成，另一方面北方港口粮食通过水运到南方港口的运量巨大，使得铁路粮食入关的运量比例较小。总体而言，铁路粮食运输需要在运价和时效上形成一定优势，提高综合竞争力，将会促进铁路粮食运量增长。

2.2　铁路粮食运量预测

（1）模型选择。通过对铁路粮食运量和相关影响因素进行观察和收集，选取适合的模型进行运量预测。基础数据年度为2012—2021年，预测年度为2025年。分析历史数据可知，铁路粮食运量波动较大，呈现非线性趋势，时间序列法、回归预测法及灰色预测法等难以表述其非线性变化，因此基于铁路粮食运量的影响因素分析，收集有关粮食市场、政策及竞争等方面的相关数据，综合比选后采用神经网络模型预测。

（2）模型简介。人工神经网络通过学习训练数据，将样本输入至神经网络，并将训练数据与需要输出的变量以最好的方式关联起来，计算得到实际输出，进而较为准确地预测出铁路粮食运输需求非线性变化^[3]，其模型表示如下。

y=f\left(\omega \left(\mathrm{2}\right)\left(f\left(\omega \left(\mathrm{1}\right)x+b\left(\mathrm{1}\right)\right)\right)+b\left(\mathrm{2}\right)\right)⑴

式中：y为函数值；\omega \left(\mathrm{1}\right)为输入层到隐藏层的权重；b\left(\mathrm{1}\right)为输入层到隐藏层的偏置；\omega \left(\mathrm{2}\right)为隐藏层到输出层的权重；b\left(\mathrm{2}\right)为隐藏层到输出层的偏置；激活函数f为隐藏层定义输出，通常采用sigmoid函数。

（3）数据准备。综合铁路粮食运量影响因素分析，通过国家统计局、交通部网站、粮食物资与储备局等网站进行数据搜集筛选，最终选取近10年来粮食产量、收购量等6项数据进行预测。其中，在市场影响因素方面，选择粮食产量及粮食进出口量，市场价格因素对短期影响较大，由于本次预测时间周期较长，暂不选用；在政策影响因素方面，选择粮食收购量及粮油类成交额，其中粮食收购量能够反映粮食宏观政策调控、粮食储备等，粮油类成交额能够反映粮食政策性拍卖情况；在行业竞争因素方面，选择主要港口粮食吞吐量及粮食物流总量，能够一定程度上反映水运、公路的粮食运输情况。铁路粮食运量影响因素如表2所示。

（4）计算及校验。以2012—2021年铁路粮食运量数据作为测试样本数据，以相对误差表示预测有效性，对2021年运输需求进行预测并与实际值对比，经过多次模型校验及参数调整，得到预测精度较高的结果。人工神经网络模型预测误差分析如表3所示，2021年预测相对误差为0.02%，且从历年拟合程度来看，平均相对误差为0.96%，与实际值偏差较小，预测精度较高，该模型可以作为铁路粮食运量预测模型。

（5）预测结果分析。充分考虑铁路粮食运量影响因素，采用神经网络模型得出预测结果。铁路粮食运量2025年预测结果如表4所示。未来3年，全球粮食供应趋紧，粮食总体流通量有限，加之我国粮食物流体系越来越完善，长距离运输需求不断减少；东北地区各大粮食主产区粮食深加工有序推进，东北地区粮食外运量基本趋于稳定。但《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》(国发〔2021〕27号)明确提出要进一步提高大宗粮食铁路运输比例，扩大粮食铁路直达运输份额，加快实现粮食运输“公转铁”“散改集”和“集港转直达”运输^[4]。因此综合预测粮食运量总体呈现稳步小幅增长的趋势，到2025年铁路粮食运量预计将在1.0亿~1.1亿t之间。

3　铁路粮食运输发展对策

步入新时期，我国发展的外部环境和内部条件正在发生着复杂衍变。向外看，新冠疫情与俄乌冲突相叠加，“世界粮仓”乌克兰受到严重影响^[5]，导致粮食价格高位震荡，深刻影响全球粮食物流与供应格局。向内看，我国已进入高质量发展阶段，正在推动加快形成“国内国际双循环”新发展格局^[6]。铁路运输作为我国粮食物流的骨干力量，预计下一阶段粮食运量将继续保持增长态势，应主动谋划，着力提升粮食运输质效，为我国粮食物流安全提供有力保障。因此，提出铁路粮食运输发展对策如下。

3.1　优化运输产品

（1）提升粮食运输产品服务质量。一是推动粮食运输产品多样化，针对不同种类、品质的粮食设计不同产品，更好地满足客户需求。例如，对高端农产品和粮食深加工产品等高附加值产品，可以优先推出集装箱精品班列运输，根据客户需求规划设计针对性运输方案。二是不断提升粮食运输产品的时效性和经济性，实施“一口价”粮食平台和量价捆绑项目等运价策略，提升服务质量，提高铁路运输产品综合竞争力。

（2）拓展粮食运输全程物流服务。一是推动铁路粮食全程物流发展，提升物流服务质量，为客户提供装卸、仓储、堆存、接取送达等物流服务，制定个性化粮食运输方案^[7]。二是发展粮食物流增值服务。从客户的生产源头入手，深刻把握客户需求，将运输融入到客户产业链、物流链条中去。优化设计物流方案，减少作业环节，进一步降低物流成本，实现双方共赢。

（3）加强粮食铁海联运无缝衔接。粮食铁海联运占比很大，但目前由于海铁衔接不紧密，还存在粮食倒装损耗、运输成本高等问题。建议进一步在基础设施、运输组织、信息协同等方面加强铁海无缝衔接，一体化规划建设粮食物流设施，持续优化港口粮食集疏运体系建设，提高粮食转运效率，降低全程物流成本^[8]。

（4）扩大粮食铁路直通运输比例。铁路直通运输不仅能够减少途中倒装产生的粮食损耗，也能有力提升铁路运输收益。建议通过加强营销和提高服务质量等手段扩大粮食铁路直通入关运输份额，推动大宗粮食“公转铁”，减少粮食中间转运环节的落地、进出仓等，实现铁路效率效益双提升^[9]。

（5）提高粮食运输安全性。一是倡导全程运输，优化粮食运输环节，减少粮食落地和进出仓。二是大力发展散粮运输，散粮运输具有效率高、成本低、损耗少和无污染等优势。三是不断提升粮食集装化程度^[10]。提高散粮入箱比例，尤其提高35 t敞顶集装箱装粮比例，增加装载量。对于袋装粮食来说，推动采用标准化托盘、集装笼等设施设备，统一多式联运标准，降低粮食倒装环节作业难度，减少包装破损。

3.2　加强营销力度

（1）加大与粮食企业对接力度。一是建议铁路局集团公司货运营销人员深入对接粮食企业，准确把握客户需求，为粮食企业精准制订“一企一策”货运组织方案。二是派驻专业人员到粮食企业，准确掌握粮食运输需求，实时掌握粮食竞拍情况，建立信息互通机制，及时妥善处理与铁路对接中遇到的问题。

（2）优化客户关系管理方案。一是实施有效分类管理。建立科学指标对客户进行分级管理，对大、中、小客户分别实施不同管理和提供不同服务，如大客户可以实施重点管理，掌握企业产运需求，实现铁路调度与企业运输计划无缝对接^[11]，为企业提供个性化服务，对小客户实施以推介为重点的管理方式，及时更新客户联系方式，确保客户及时接收铁路政策宣传、产品推介或议价推荐。二是提高对粮库客户的重视度。粮库客户是铁路运输的重要来源之一，加强对粮库客户的管理能够及时掌握粮食调拨政策及调运计划、粮食拍卖进度及去向，以提前做好确保调运质量的准备工作，在行业竞争中获取更多优势。

（3）优化运价机制。针对粮食铁水联运，一是不断优化运价策略，加强与港口合作力度，推动形成价格联动机制，降低港杂费、堆存费等，提高铁路班列运价竞争力；二是针对重去空回、重去重回等不同形式出台运价优惠政策，鼓励集疏港双向货源经铁路疏运。针对铁路粮食直达运输，一是鼓励采用多元化价格手段，灵活运用量价捆绑、阶梯下浮等运价策略；二是推进铁路局集团公司间施行区域联动政策，提升中长运距跨局项目运价优势。例如，可以鼓励哈尔滨局集团公司、沈阳局集团公司共同商讨研究粮食运输运价策略，在充分考虑海运方式竞争影响因素的同时，对不同区域给予不同的运价优惠，并根据季节与节日需求及时进行调整。

3.3　提升能力保障

（1）提升粮食运输设备现代化水平。一是大力推动应用新型多用途粮食散装运输车、铁路散粮车、散装运输船、35 t敞顶箱、港口专用装卸机械设备，提高粮食运输整体效率，降低粮食损耗^[12]。二是根据粮食运输的特点，加快研发适合粮食运输的新箱型、新装备，加强技术装备对粮食运输的支撑。

（2）提高粮食运输信息化水平。鼓励大型粮食运输企业建设信息交换平台^[13]，推动粮食企业、铁路、海运、物流公司等相关主体扩大信息交换，整合货主、货源、价格、物流、需求等多维度信息，促进粮食市场主体和物流运输主体的信息共享。运用5G、大数据、人工智能等先进技术全面提高粮食运输信息化水平^[14]，提升粮食物流效率和管控水平。

4　结束语

粮食事关国运民生，粮食安全是国家安全的重要基础。铁路作为粮食国内物流关键环节，随着以中欧班列为代表的铁路国际联运产品发展，在粮食进出口等方面也将扮演更重要角色，因此应持续加强对粮食运输的关注，不断优化粮食运输产品、加强营销力度、提升能力保障^[15]，进一步提高粮食运输质量和效率，更加注重粮食运输安全，为铁路在粮食安全国家战略中发挥更大作用提供有力支撑。

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基金资助

中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(K2022X025)

中国铁道科学研究院集团有限公司科研项目(2022YJ004)