原 靜,吳智偉

(長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院,陜西 西安 710064)

基于DEA模型的高鐵站換乘效率研究

原 靜,吳智偉

(長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院,陜西 西安 710064)

為了提高高鐵站的綜合換乘效率，以平均換乘時(shí)間、平均換乘距離兩個(gè)指標(biāo)為輸入指標(biāo)；乘客換乘滿意度、換乘方式吸引度兩個(gè)指標(biāo)為輸出指標(biāo)，運(yùn)用DEA(數(shù)據(jù)包絡(luò)分析)理論建立相應(yīng)的DEA非均一評(píng)價(jià)模型。分別對(duì)西安北站內(nèi)地鐵、出租車、公交車3種換乘方式進(jìn)行換乘效率評(píng)價(jià)與研究。

高鐵站；DEA模型；換乘效率；換乘方式

隨著高鐵的快速發(fā)展和新型高鐵站的出現(xiàn)，研究高鐵站內(nèi)不同換乘方式的換乘效率顯得十分重要。1978年，E.Rhodes給出了評(píng)價(jià)決策單元相對(duì)有效性的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法[1](Data Envelopment Analysis，簡(jiǎn)稱DEA)。該方法是目前評(píng)價(jià)具有多目標(biāo)輸入和多指標(biāo)輸出系統(tǒng)較為有效的方法。2003年，盧艷秋、金俊武首次將DEA應(yīng)用于鐵路運(yùn)輸價(jià)格評(píng)價(jià)中，他們?cè)诮?jīng)典DEA模型的基礎(chǔ)上增加了多個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則,從而對(duì)運(yùn)輸價(jià)格的合理性進(jìn)行有效評(píng)價(jià)[2]。2004年，Yoshida應(yīng)用DEA模型于日本機(jī)場(chǎng)效率的比較，驗(yàn)證了1950年后日本機(jī)場(chǎng)的建設(shè)遭受過度投資[3]。以上的研究都是應(yīng)用DEA單一評(píng)價(jià)方法。本文將傳統(tǒng)的DEA模型與層次分析法相結(jié)合建立DEA非均一評(píng)價(jià)模型[4]，并將關(guān)注點(diǎn)置于特定方式的換乘效率，提出更能表征換乘效率的換乘吸引率作為輸出指標(biāo)。

1 非均一的DEA評(píng)價(jià)模型

假設(shè)現(xiàn)有n個(gè)決策單元Uk(k=1,2,...n),每個(gè)決策單元都有m種類型的投入(m種資源的消耗)以及s種類型的產(chǎn)出(s種產(chǎn)品)，分別用向量Xk=(x1k,x2k,...,xik,...,xmk)T和Yk=(y1k,y2k,...,yrk,...,ysk)T表示。其中，xik表示第k個(gè)決策單元對(duì)第i種資源的消耗量；yrk表示第k個(gè)決策單元對(duì)第r種類型產(chǎn)品的輸出量。

(1)

式中：ur、vi分別為相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)；Ek為Uk的效率值[5]適當(dāng)選取u、v可使Ek<1.0，并且Ek越大說明第k種換乘方式換乘效率越高。因此第k0種換乘方式換乘效率評(píng)價(jià)指數(shù)可以由數(shù)學(xué)規(guī)劃模型的最優(yōu)值確定。

(2)

(3)

式中：權(quán)重向量u、v是規(guī)劃模型的決策變量，其最優(yōu)解有利于第k0種換乘方式換乘效率指標(biāo)的權(quán)重分配。通過引入Chames-Cooper變換以及線性規(guī)劃的對(duì)偶原理有：

min[θ-ε(eTs-+eTs+)]

(4)

(5)

(6)

式中：θ為第k0種換乘方式換乘效率的評(píng)價(jià)指標(biāo)；λk為相對(duì)于第k0種換乘方式構(gòu)造一種有效換乘方式組合中第j種換乘方式的組合比例；s-、s+為松弛變量。

2 評(píng)價(jià)分析方法

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

通過對(duì)換乘系統(tǒng)的分析研究，將選取的換乘評(píng)價(jià)指標(biāo)為：輸入指標(biāo)包括平均換乘時(shí)間和平均換乘距離。輸出指標(biāo)包括乘客換乘滿意度和換乘吸引度。

3.1.1 平均換乘時(shí)間

平均換乘時(shí)間是指旅客在高鐵站完成換乘所需的平均時(shí)間，本研究中采用對(duì)乘客進(jìn)行抽樣調(diào)查得到不同換乘方式的平均換乘時(shí)間，即：

(7)

3.1.2 平均換乘距離

各換乘方式的換乘距離可由實(shí)測(cè)獲得，可以分別得到3種換乘方式的換乘距離分別為l地鐵、l公交車、l出租車。

3.2 乘客換乘滿意度

3.2.1 換乘滿意度的指標(biāo)選取

換乘滿意度是乘客的主觀感受，乘客會(huì)對(duì)換乘方式服務(wù)的各個(gè)方面做出主觀評(píng)價(jià)，這里選擇舒適度、方便與快捷、乘車環(huán)境3個(gè)方面進(jìn)行分析，用層次分析法分析這3個(gè)方面對(duì)乘客選擇換乘方式的影響程度。

3.2.2 層次分析法

層次分析法通過分析復(fù)雜問題所包含的因素及其相互關(guān)系，將問題分為不同的要素，并將這些要素歸為不同的層次，從而形成多層次結(jié)構(gòu)。① 構(gòu)造判斷矩陣：根據(jù)層次結(jié)構(gòu)模型每層中各因素的相對(duì)重要性，給出判斷數(shù)值列表，形成判斷矩陣。② 計(jì)算層次單排序：層次單排序是根據(jù)判斷矩陣，計(jì)算對(duì)上一層某元素而言，本層次與之有聯(lián)系的元素的重要性次序的權(quán)值。③ 計(jì)算各層元素組合權(quán)重：利用同一層次中所有層次單排序的結(jié)構(gòu)，可以計(jì)算具體指標(biāo)層各元素關(guān)于目標(biāo)層的權(quán)重。④ 一致性檢驗(yàn)：計(jì)算各層次元素對(duì)于目標(biāo)層的總排序權(quán)重并對(duì)層次進(jìn)行組合一致性檢驗(yàn)。

3.2.3 各指標(biāo)權(quán)重的確定

根據(jù)調(diào)查資料并通過層次分析法進(jìn)行計(jì)算，對(duì)其進(jìn)行一致性檢驗(yàn)的結(jié)果，RI=0.078<0.1，判斷矩陣的一致性達(dá)到了要求，可得各指標(biāo)的權(quán)重如表1所示。

表1 指標(biāo)權(quán)重

3.2.4 換乘滿意度的計(jì)算

換乘滿意度的調(diào)查采用5分制的Liker量表，1分～2分表示高度滿意，3分表示一般，4分～5分表示低度滿意。具體計(jì)算如下：

(8)

式中：αm為m指標(biāo)的權(quán)重；gmpi為i出行方式對(duì)m指標(biāo)的打分；q為調(diào)查總?cè)藬?shù)；Li為i出行方式出行滿意度總評(píng)分。

3.2.5 換乘吸引度

設(shè)i種換乘方式的吸引度為ki，i種換乘方式實(shí)際小時(shí)客運(yùn)量為vi，i種換乘方式的小時(shí)運(yùn)營(yíng)能力Vi，則有：

ki=vi/Vi

(9)

4 實(shí)例分析

以西安北站為例，分析地鐵、公交車和出租車的換乘效率。本次調(diào)查采用在公交車站、地鐵進(jìn)出口和出租車?？奎c(diǎn)隨機(jī)抽樣，現(xiàn)場(chǎng)收發(fā)問卷的方式。共采集調(diào)查樣表263份，經(jīng)篩選后合格231份。經(jīng)統(tǒng)計(jì)可得評(píng)價(jià)指標(biāo)初始值如表2所示。

表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)初始值

將表2中得到的數(shù)據(jù)分別代入DEA模型中，應(yīng)用DEAP2.1軟件并對(duì)結(jié)果進(jìn)行整理，得到西安北站各換乘方式運(yùn)行效率評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所示。

表3 西安北站各換乘方式運(yùn)行效率評(píng)價(jià)結(jié)果

從表3可以看出，只有公交車一種換乘方式的綜合技術(shù)效率、純技術(shù)效率、規(guī)模效率達(dá)到了DEA有效，而地鐵和與出租車兩種換乘方式只有純技術(shù)效率達(dá)到了DEA有效，綜合技術(shù)效率與規(guī)模效率未達(dá)到DEA有效。地鐵與出租車綜合技術(shù)效率較低的原因是因?yàn)槠湟?guī)模效率沒有達(dá)到最優(yōu)。綜合效率、純技術(shù)效率、規(guī)模效率的分析如下：

(1)綜合效率分析。

DEA方法下的技術(shù)效率是換乘方式的綜合效率指標(biāo)，是純技術(shù)效率與規(guī)模效率的乘積。從表3可以看出，從綜合技術(shù)效率來看，公交車的綜合技術(shù)效率達(dá)到了有效，地鐵以及出租車的綜合技術(shù)效率較低，存在較多的資源浪費(fèi)，說明這兩種換乘方式的投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)不合理。

(2)純技術(shù)效率分析。

從純技術(shù)效率層面看，3種換乘方式的純技術(shù)效率都達(dá)到最優(yōu)，說明各換乘方式的資源組合達(dá)到最優(yōu)。

(3)規(guī)模效率分析。

規(guī)模效率表示系統(tǒng)在最大產(chǎn)出下，技術(shù)效率的生產(chǎn)邊界的投入量與最優(yōu)規(guī)模下投入量的比值，可以衡量在投入導(dǎo)向下，各換乘方式的換乘效率是否處于最優(yōu)生產(chǎn)規(guī)模。從規(guī)模層面看，地鐵和出租車的規(guī)模效率沒有達(dá)到最優(yōu)，說明投入規(guī)模過大，從另一方面來講，說明地鐵和出租車的換乘潛力并沒有完全挖掘出來，可以通過改進(jìn)管理措施進(jìn)一步提高其換乘效率。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文利用DEA非均一評(píng)價(jià)模型建立了高鐵站不同方式換乘效率的評(píng)價(jià)模型，以平均換乘時(shí)間，平均換乘距離為輸入指標(biāo)，應(yīng)用DEAP2.1軟件輸出乘客換乘滿意度、換乘方式吸引度兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。并且對(duì)西安北站不同換乘方式的換乘效率做了實(shí)例分析。從評(píng)價(jià)結(jié)果來看，本文得到的結(jié)論與現(xiàn)實(shí)情況基本吻合。利用DEA非均一評(píng)價(jià)方法不僅可以定性的評(píng)價(jià)出各換乘方式的優(yōu)劣，還能夠給出不同換乘方式優(yōu)劣的差距來源。DEA非均一評(píng)價(jià)模型評(píng)價(jià)結(jié)果能夠指導(dǎo)今后的交通管理與投資。

[1] 郭謙，吳殿廷，鮑捷.基于換乘效率指數(shù)的北京軌道交通網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性評(píng)價(jià)及其成因分析[J].經(jīng)濟(jì)地理,2012.32(11):39-44.

[2] 郭琴，王元慶.公共自行車與軌道交通換乘效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[J].交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2014,12(1)：11-16

[3] 郝晉峰，楊擴(kuò). 軌道交通樞紐換乘效率評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建[J]. 軍事交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2015,4(6):56-60.

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[7] 周強(qiáng)，秦菲菲，吳戈.基于DEA方法的城市軌道交通系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)研究[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2014,36(2):79-83.

Research on Transfer Efficiency of High-Speed Rail Station Based on DEA Model

YUAN Jing, WU Zhiwei

(Chang′ an University,Xi′an 710064, China)

In order to improve the comprehensive transfer efficiency of high-speed rail station, the average transfer time and the average distance of transfer are thought of as input indicators, and satisfaction of passenger transfer and transfer attract are taken as output indicators. Corresponding DEA non uniform evaluation model is based on the theory of DEA (Data Envelopment analysis) theory. The transfer efficiency of subway station, taxi and bus in Xi′an railway station are researched and evaluated.

high-speed rail station; DEA model; transfer efficiency; transfer method

2016-11-30

原靜(1992-)，女，陜西渭南人，在讀碩士研究生，主要從事交通規(guī)劃方面的研究.

10.3969/i.issn.1674-5403.2017.01.014

U491

A

1674-5403(2017)01-0048-04