織金鐵路煤炭專用線運(yùn)輸需求影響 關(guān)鍵要素分析

胥曉璠

(中鐵二院工程集團(tuán)有限公司 土木建筑設(shè)計(jì)研究三院，四川 成都 610031)

貴州省有“西南煤?！敝Q，是我國南方煤炭資源最豐富的省區(qū)，是國家“十三五”能源發(fā)展規(guī)劃建設(shè)的西南能源基地的重點(diǎn)。貴州省位于西南和中南各缺煤省區(qū)的結(jié)合部，隨著周邊省區(qū)煤炭資源的枯竭及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，未來對(duì)煤炭的需求會(huì)快速增長，為貴州省煤炭資源的發(fā)展提供了巨大空間。織金縣處于貴州三大煤田之一的織納煤田區(qū)域內(nèi)，煤炭資源豐富，已探明無煙煤可開采量 107 億 t，開發(fā)潛力巨大，勘探程度較高，具備建設(shè)大、中型采煤基地的條件，是規(guī)劃待開發(fā)的大型無煙煤基地。貴州省煤炭運(yùn)輸量和調(diào)出量穩(wěn)步上升，運(yùn)力結(jié)構(gòu)不合理等造成的“運(yùn)輸難”問題，在一定程度上制約了貴州省煤炭行業(yè)的發(fā)展。織金鐵路煤炭專用線的規(guī)劃建設(shè)，有利于突破運(yùn)輸瓶頸，改善織金地區(qū)煤炭運(yùn)輸條件，提高運(yùn)輸效率，打通織金地區(qū)煤炭外運(yùn)通道，為貴州煤炭外銷創(chuàng)造優(yōu)良條件。鐵路專用線需求除了受到自身內(nèi)部的影響，也受到外部諸多因素的影響，對(duì)于這種非線性問題，可以從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，運(yùn)用系統(tǒng)工程的理論和研究方法，對(duì)以鐵路煤炭專用線運(yùn)輸需求影響關(guān)鍵要素為整體的系統(tǒng)進(jìn)行深入探究，理清各影響要素間的關(guān)系，為鐵路煤炭專用線建設(shè)及發(fā)展規(guī)劃提供參考依據(jù)[1-3]。

1 運(yùn)輸需求影響關(guān)鍵要素系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

1.1 確定系統(tǒng)要素

鐵路煤炭專用線運(yùn)輸需求體現(xiàn)了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及煤炭資源開發(fā)利用對(duì)鐵路運(yùn)輸設(shè)施能力的需求程度，運(yùn)輸需求除了最直觀地體現(xiàn)在運(yùn)輸量上，還反映出在國家宏觀政策及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大背景下，區(qū)域社會(huì)對(duì)鐵路煤炭專用線運(yùn)輸需求的本質(zhì)和內(nèi)涵。鐵路煤炭運(yùn)輸需求受到眾多因素影響，如社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口因素、國民收入、居民消費(fèi)水平、人口結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸服務(wù)及價(jià)格、交通運(yùn)輸發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)政策等[4-8]。選取運(yùn)輸需求影響因素，構(gòu)成含有n個(gè)影響要素的系統(tǒng)要素集S，記為S={si|i= 1，2，…，n}，其中si表示第i個(gè)影響要素。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的矩陣表達(dá)

系統(tǒng)內(nèi)要素間存在一定的關(guān)系，這種關(guān)系可以是“影響”“取決于”“先于”“需要”“導(dǎo)致”或其他含義，用鄰接矩陣A，表示為A= (aij)n×n，來描述元素間的關(guān)系。鄰接矩陣的元素aij可以表示為

矩陣經(jīng)過運(yùn)算，可以反映出系統(tǒng)的一些深層關(guān)系。通過矩陣的演算可以進(jìn)一步研究各要素之間的關(guān)系，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定性與定量相結(jié)合的分析，從而判斷要素間的相互關(guān)系對(duì)系統(tǒng)整體的影響。記矩陣A1=A+ I 描述了各節(jié)點(diǎn)間經(jīng)過長度不大于 1 的通路后的可達(dá)程度，其中A為鄰接矩陣，I 為單位矩陣。記矩陣A2= (A+ I)2，即A2= (A1)2，用布爾代數(shù)運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行運(yùn)算后可得矩陣A2，矩陣A2描述了各節(jié)點(diǎn)之間經(jīng)過長度不大于 2 的通路后的可達(dá)程度。以此類推，當(dāng)自乘結(jié)果不會(huì)再發(fā)生改變時(shí)，即公式 ⑵ 成立時(shí)，得到的矩陣M即為可達(dá)矩陣。

鄰接矩陣A反映的是元素間直接的二元關(guān)系，經(jīng)過傳遞某些元素或許可以建立起間接影響關(guān)系，因而通過最終的可達(dá)矩陣M可發(fā)現(xiàn)這些間接傳遞關(guān)系。

2 織金鐵路煤炭專用線運(yùn)輸需求影響關(guān)鍵要素分析

2.1 系統(tǒng)要素集內(nèi)部各元素間的關(guān)系

根據(jù)織金地區(qū)煤炭產(chǎn)業(yè)概況及鐵路煤炭運(yùn)輸需求等方面的研究成果[3-7]，選取 8 個(gè)因素作為系統(tǒng)要素，即系統(tǒng)要素集S={si|i= 1，2，…，8}，其中s1為國民經(jīng)濟(jì)，s2為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，s3為生產(chǎn)力布局，s4為鐵路區(qū)域路網(wǎng)，s5為煤炭價(jià)格，s6為鐵路運(yùn)輸價(jià)格，s7為相關(guān)政策，s8為環(huán)境保護(hù)。

在確定系統(tǒng)要素集后，通過專家咨詢及頭腦風(fēng)暴法可以得到系統(tǒng)要素集內(nèi)部各要素間的關(guān)系，如表 1所示。

表1 系統(tǒng)要素集內(nèi)部各元素間的關(guān)系表Tab.1 Influencing factors am ong the elem ents of the system

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)表 1 所列的 8 個(gè)要素及其相互之間的直接二元關(guān)系用公式 ⑴ 進(jìn)行表述，得到鄰接矩陣A為

在鄰接矩陣A的基礎(chǔ)上，對(duì)矩陣A+ I 經(jīng)布爾代數(shù)運(yùn)算，根據(jù)公式 ⑵ 得到：M= (A+ I)6= (A+ I)5≠ (A+ I)4≠(A+ I)3≠ (A+ I)2≠ (A+ I)?？蛇_(dá)矩陣M為

得到可達(dá)矩陣M后，可以對(duì)矩陣進(jìn)行層級(jí)劃分，以便得到系統(tǒng)要素間的進(jìn)一步關(guān)系。定義可達(dá)集R(si) 為在矩陣M中因素si所對(duì)應(yīng)的行中，mij= 1 的列所對(duì)應(yīng)的元素組成的集合，即

先行集A(si) 指在矩陣M中因素si所對(duì)應(yīng)的行中，mji= 1 的行所對(duì)應(yīng)的元素的集合，即

層級(jí)劃分的判斷條件為

通過公式 ⑶ 和公式 ⑷ 判斷可達(dá)矩陣M中矩陣因素si的可達(dá)集R(si) 和先行集A(si)，結(jié)果如表 2 所示。

表2 要素的可達(dá)集與先行集Tab.2 Reachability set and antecedent set of elements

根據(jù)判斷條件公式 ⑸ 可以確定要素的層級(jí)結(jié)構(gòu)。根據(jù)判斷條件可知：系統(tǒng)第一層級(jí)L1的元素為s5，s6，即L1= {s5，s6}。得到第一層級(jí)后，劃掉第一層級(jí)元素所在的行和列，根據(jù)判斷條件進(jìn)行第二層級(jí)劃分，得到第二層級(jí)元素為s8，即L2= {s8}。得到第二層級(jí)后，劃掉第二層級(jí)元素所在的行和列，根據(jù)判斷條件進(jìn)行第三層級(jí)劃分，得到第三層級(jí)元素為s7，即L3= {s7}。得到第三層級(jí)后，劃掉第三層級(jí)元素所在的行和列，根據(jù)判斷條件進(jìn)行第四層級(jí)劃分，得到第四層級(jí)元素為s2，s3，s4，即L4= {s2，s3，s4}。得到第四層級(jí)后，劃掉第四層級(jí)元素所在的行和列，得到第五層級(jí)元素為s1，即L5= {s1}。

根據(jù)層級(jí)劃分結(jié)果，可以將系統(tǒng)要素劃分為 5 個(gè)層級(jí)，得到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。

2.3 影響要素系統(tǒng)分析

從圖 2 可以看到，系統(tǒng)劃分為 5 個(gè)層次,分別為直接因素層、間接因素層、過渡因素層、核心因素層及根本因素層。

（1）直接因素層。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次劃分結(jié)果來看，煤炭價(jià)格和鐵路運(yùn)輸價(jià)格會(huì)直接影響鐵路煤炭專用線的運(yùn)輸需求，為系統(tǒng)的直接因素。價(jià)格的波動(dòng)必然會(huì)引起市場的需求變化，市場對(duì)煤炭需求發(fā)生變化最直接的體現(xiàn)在其對(duì)鐵路煤炭專用線的需求程度上，通過調(diào)整煤炭及鐵路運(yùn)輸價(jià)格可以調(diào)控地區(qū)對(duì)鐵路煤炭專用線的需求。煤炭價(jià)格和鐵路運(yùn)輸價(jià)格為系統(tǒng)表層現(xiàn)象原因，這 2 個(gè)要素受到下面層級(jí)要素的影響。

（2）間接因素層。間接因素為環(huán)境保護(hù)。近年來隨著國家對(duì)環(huán)境保護(hù)的高度重視，無煙煤在電煤消費(fèi)中所占比例逐年增加，織金地區(qū)無煙煤儲(chǔ)量豐富，未來我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展對(duì)無煙煤的需求將提升織金煤炭產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，進(jìn)而影響織金煤炭價(jià)格走勢，有力地推動(dòng)深入挖掘織金煤炭資源優(yōu)勢的力度。同時(shí)鐵路運(yùn)輸具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，契合了國家節(jié)能減排、構(gòu)建綠色運(yùn)輸?shù)囊?。環(huán)境保護(hù)手段是影響系統(tǒng)的淺層原因。

（3）過渡因素層。經(jīng)濟(jì)政策、國家調(diào)控政策、地方政策等相關(guān)政策的發(fā)布和實(shí)施影響著煤炭的價(jià)格走勢，為系統(tǒng)過渡因素。通過宏觀調(diào)控，可以對(duì)煤炭交易市場的供給情況及價(jià)格進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而優(yōu)化煤炭從生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)戒N售的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的長遠(yuǎn)發(fā)展，過渡因素起到了十分重要的調(diào)控及系統(tǒng)優(yōu)化作用。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 System construction draw ing

（4）核心因素層。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)力布局、鐵路區(qū)域路網(wǎng)構(gòu)成核心因素層。從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來看，煤炭是我國基礎(chǔ)型能源，在未來很長一段時(shí)間內(nèi)，煤炭仍是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展所依賴的主要能源，無論是政策導(dǎo)向還是運(yùn)輸配置，都將保持煤炭價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定、鐵路運(yùn)輸能力相對(duì)充足的發(fā)展趨勢。從生產(chǎn)力布局來看，我國普遍存在煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)地分離的狀況，而鐵路承擔(dān)了煤炭運(yùn)輸主力軍的重任。因此，織金鐵路煤炭專用線的建設(shè)，可以較好地適應(yīng)織金地區(qū)煤炭產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)男枨螅档兔禾窟\(yùn)輸費(fèi)用，提高運(yùn)輸效率，增強(qiáng)企業(yè)競爭力。根據(jù)織金地區(qū)總圖規(guī)劃，地區(qū)南北通道為隆黃鐵路 (隆昌—黃桶) 黃桶至織金段、織金至畢節(jié)段；林織鐵路 (林歹—織金)、織納鐵路 (織金—納雍) 構(gòu)成地區(qū)東西通道，最終形成銜接 4 個(gè)行車方向、客貨分站作業(yè)的“十字形”鐵路地區(qū)格局?？椊痂F路煤炭專用線是畢節(jié)地區(qū)，乃至貴州省路網(wǎng)的支線網(wǎng)絡(luò)重要組成部分，其建設(shè)具有良好的外部運(yùn)輸通道條件?？椊鸬貐^(qū)鐵路路網(wǎng)的不斷完善和通達(dá)，有利于進(jìn)一步發(fā)揮鐵路運(yùn)輸?shù)牡蛢r(jià)格、高效性、便捷性、全天候等優(yōu)勢，提高織金煤炭產(chǎn)業(yè)的競爭力。這些核心要素是影響系統(tǒng)的深層原因，將對(duì)鐵路專用線的需求產(chǎn)生廣泛影響。

（5）根本因素層。國民經(jīng)濟(jì)增長，會(huì)帶動(dòng)煤炭消費(fèi)增長，拉動(dòng)煤炭運(yùn)輸需求，為根本因素?？椊痂F路煤炭專用線的運(yùn)行將改變接軌站——織金北站無貨運(yùn)作業(yè)的現(xiàn)狀，兼具運(yùn)輸生產(chǎn)生活物資的功能，開拓織金北站貨運(yùn)市場的新局面。與織金鐵路煤炭專用線同期建設(shè)的還有煤炭交易中心，建成后可以完成煤炭從集散、儲(chǔ)備、配煤、洗煤、檢化驗(yàn)、交易、結(jié)算、監(jiān)督等一條龍的功能及服務(wù)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展與煤炭交易中心的發(fā)展將起到相互促進(jìn)、相互帶動(dòng)的作用。隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，將帶動(dòng)區(qū)域貨運(yùn)需求增長，伴隨交通基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，貨物流通速度快速提高，將誘發(fā)潛在的運(yùn)輸需求，鐵路專用線需求也將節(jié)節(jié)攀升，鐵路專用線的建設(shè)對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的帶動(dòng)作用更會(huì)日益顯著。國民經(jīng)濟(jì)會(huì)影響煤炭價(jià)格、鐵路運(yùn)輸價(jià)格、煤炭需求、鐵路運(yùn)輸需求等，國民經(jīng)濟(jì)歸根結(jié)底才是影響鐵路專用線需求的最根本決定要素。

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中不難看出，系統(tǒng)最容易受到煤炭價(jià)格及鐵路運(yùn)輸價(jià)格影響，這是最直接的原因，最容易引起系統(tǒng)的變化。而國民經(jīng)濟(jì)是系統(tǒng)的終極影響要素，這說明經(jīng)濟(jì)發(fā)展與鐵路專用線需求變化緊密關(guān)聯(lián)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展能夠推動(dòng)鐵路建設(shè)發(fā)展、提高地區(qū)貨運(yùn)效率，對(duì)鐵路需求產(chǎn)生深遠(yuǎn)的促進(jìn)作用。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中還可以看到，根本因素傳遞到核心因素后會(huì)產(chǎn)生不同的傳遞路徑，并與過渡因素、間接因素及直接因素構(gòu)成完整的傳遞鏈，并最終對(duì)鐵路專用線需求產(chǎn)生影響。對(duì)這些影響關(guān)鍵要素進(jìn)行分析，可以在專用線建設(shè)規(guī)劃時(shí)更準(zhǔn)確地把控影響因素，推進(jìn)鐵路建設(shè)發(fā)展。

3 結(jié)束語

采用系統(tǒng)工程方法分析影響鐵路煤炭專用線需求的關(guān)鍵要素，通過構(gòu)建系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層級(jí)模型，獲得影響鐵路煤炭專用線需求各層面的因素。通過對(duì)關(guān)鍵要素的研究，分析鐵路煤炭專用線的建設(shè)必要性、經(jīng)濟(jì)效益及發(fā)展前景，有利于整合煤炭專用線自身市場，吸引民間資本的注入，緩解路網(wǎng)建設(shè)資金短缺的問題[9-13]。在國家放開鐵路貨運(yùn)市場、鐵路貨運(yùn)改革的契機(jī)下，對(duì)專用線進(jìn)行需求分析、整體規(guī)劃，還有利于優(yōu)化煤炭運(yùn)輸資源配置，穩(wěn)定鐵路在煤炭運(yùn)輸行業(yè)中作為主力軍的位置，加強(qiáng)煤炭鐵路運(yùn)輸通道建設(shè)，積極發(fā)展多式聯(lián)運(yùn)，提升鐵路煤炭運(yùn)輸競爭力，改善煤炭運(yùn)輸軟、硬件條件，與此同時(shí)還應(yīng)整合資源，探索鐵路煤炭運(yùn)輸發(fā)展新趨勢，促進(jìn)關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展[14-15]。

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