沈瑞峰，楊家其，楊香傳（武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 430063）

長吉圖區(qū)域綜合交通網(wǎng)運(yùn)營效率評價(jià)

沈瑞峰，楊家其，楊香傳
（武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 430063）

運(yùn)用DEA模型及離散系數(shù)綜合評價(jià)法對長吉圖綜合交通網(wǎng)各種運(yùn)輸方式的效率、運(yùn)輸方式之間的協(xié)同效率進(jìn)行了綜合評價(jià)，結(jié)果顯示長吉圖地區(qū)綜合運(yùn)網(wǎng)效率在不斷提升但整體水平不高。找出了長吉圖區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)航道條件有待提升，鐵路運(yùn)網(wǎng)待完善，貨運(yùn)場站待整合等薄弱環(huán)節(jié)，提出了改善長吉圖綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)運(yùn)營效率的對策建議，可以為長吉圖區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營層確定未來的發(fā)展思路以及建設(shè)重點(diǎn)提供一定的參考。

長吉圖；區(qū)域綜合交通網(wǎng)；DEA；變異系數(shù)綜合評價(jià)法；綜合運(yùn)營效率

1 引言

對綜合交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營效率進(jìn)行評價(jià)有利于了解其運(yùn)營的運(yùn)行情況及存在的問題，對改善綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營結(jié)構(gòu)、提高運(yùn)營效率具有重要意義。對此國外學(xué)者在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)配流、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)、交通網(wǎng)絡(luò)管理策略、交通網(wǎng)絡(luò)特征與性質(zhì)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面都有廣泛而深入的研究。YU Shijun等嘗試應(yīng)用信息墑理論對區(qū)域運(yùn)輸結(jié)構(gòu)演變及其發(fā)展規(guī)律進(jìn)行定量研究[1]。Akio Imai等提出了基于遺傳算法的港口樞紐運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的非線性優(yōu)化模型解決運(yùn)輸結(jié)構(gòu)失衡[2]。 Bell構(gòu)建了交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D形[3]。James等對評價(jià)網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)的指標(biāo)進(jìn)行分析，并提出了一種基于路徑長度離散分布的計(jì)算方法[4]。國內(nèi)學(xué)者主要側(cè)重于區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)評價(jià)、交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)等方面,大多以定性、框架型的研究為主。文獻(xiàn)[5-7]主要研究了綜合交通運(yùn)輸系統(tǒng)分析理論與中國綜合交通運(yùn)輸體系和建設(shè)相關(guān)問題。程美玲對長江三角洲進(jìn)行研究時(shí)，構(gòu)建了區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)層次分析模型、交通網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化模型、綜合交通樞紐優(yōu)化建設(shè)模型以及綜合交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型[8]。高楊斌對綜合交通需求、方式結(jié)構(gòu)的宏觀預(yù)測方法、綜合交通體系發(fā)展規(guī)模和綜合交通網(wǎng)絡(luò)宏觀布局四個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行了詳細(xì)的研究與計(jì)算[9]。姜革鋒建立了區(qū)域綜合交通運(yùn)輸一體化的評價(jià)指標(biāo)體系，從硬連接和軟連接方面提高區(qū)域綜合交通運(yùn)輸一體化效率[10]。

長吉圖綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)是一個(gè)多輸入多輸出的復(fù)雜系統(tǒng)，鑒于常使用的層次分析法與模糊綜合評價(jià)法主觀性太強(qiáng)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法需要大量的樣本數(shù)據(jù)，DEA模型具有解決此類問題的優(yōu)勢，因此本文選擇運(yùn)用DEA模型對長吉圖運(yùn)輸網(wǎng)中各種運(yùn)輸方式的效率進(jìn)行評價(jià)，運(yùn)用離散系數(shù)綜合評價(jià)法對綜合交通網(wǎng)運(yùn)營效率進(jìn)行評價(jià)。

2 區(qū)域綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)運(yùn)營效率評價(jià)模型

根據(jù)區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)本文采用C2R模型和C2GS2模型結(jié)合的方法，對單種運(yùn)輸方式效率進(jìn)行評價(jià)。將收集和選取的各個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)代入DEA模型中，利用各種軟件進(jìn)行計(jì)算，最后根據(jù)計(jì)算的結(jié)果判斷各DMU是否為(弱）DEA有效，并進(jìn)行規(guī)模收益情況和目標(biāo)輸入輸出分析；同時(shí)可借助投影方法對造成那些非DEA有效或弱DEA有效的原因進(jìn)行分析，提出應(yīng)改進(jìn)的方向和建議。

2.1 單種運(yùn)輸方式評價(jià)模型及指標(biāo)體系

DEA模型是現(xiàn)有效率評價(jià)模型中最為有效的方法之一。其基本思想是把每一個(gè)被評價(jià)單位作為一個(gè)DMU（決策單元）構(gòu)成被評價(jià)群體，通過對投入和產(chǎn)出比率的綜合分析，以DMU的各個(gè)投入和產(chǎn)出指標(biāo)的權(quán)重為變量進(jìn)行評價(jià)運(yùn)算，判斷DMU是否具有相對有效性，即DEA有效。其一般步驟為：（1）確定評價(jià)目的；（2）明確評價(jià)對象，即確定決策單元((DMU）；（3）建立指標(biāo)評價(jià)體系；（4）DEA模型的選擇，根據(jù)DMU的實(shí)際經(jīng)濟(jì)背景和評價(jià)目的來選擇模型；（5）DEA評價(jià)分析。

C2R模型作為DEA模型中最為基本的模型，其建立與運(yùn)算都相對快捷有效，設(shè)有n個(gè)待評價(jià)的決策單元(DMU)，每個(gè)DMU都有m種輸入和s種輸出。模型以第j 個(gè)DMU的效率指數(shù)作為目標(biāo)，以所有DMU的效率指數(shù)作為約束，設(shè)第j決策單元的x輸入向量和y輸出向量分別為xj=(x1j,x2j,...,xmj)T＞0，yj=(y1j,y2j,...,ymj)T＞0，其中：j=1,2,...,n，引入松弛變量s+和剩余變量s-，則非阿基米德無窮小的C2R模型如下：

式中：θ為資源配置效率，x為輸入指標(biāo)，y為輸出指標(biāo)，λ為輸入變量系數(shù)。

推動(dòng)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，應(yīng)以提高交通運(yùn)營層效率和效益水平為內(nèi)在要求，實(shí)現(xiàn)效率最高，成本最低，資源耗費(fèi)最少的終極目標(biāo)。具體的區(qū)域綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)運(yùn)營效率評價(jià)指標(biāo)體系見表1。

2.2 多運(yùn)輸方式協(xié)同效率評價(jià)模型

針對多種運(yùn)輸方式之間的效率，可采用以下方法進(jìn)行評價(jià)。

（1）單運(yùn)輸方式對其他單方式的銜接有效性效度。假設(shè)a,b為兩個(gè)交通運(yùn)輸方式，且DEA評價(jià)模型中的輸入指標(biāo)設(shè)置成a方式的，輸出指標(biāo)設(shè)置成b方式的，由此可構(gòu)建出評價(jià)a方式對b方式綜合有效性的“交叉”輸入輸出表。構(gòu)成這種交叉輸入輸出表的決策單元必須是同類型的，用來反映子系統(tǒng)之間的數(shù)量關(guān)系。引進(jìn)以下參數(shù)：

①Ch(a/b)為方式a對方式b的銜接效度，數(shù)值區(qū)間為[0,1]，反映兩系統(tǒng)之間銜接的協(xié)調(diào)程度。若Ch(a/b)越接近于1，說明方式a對方式b的協(xié)調(diào)程度效果越好。

②Dh(a/b)為方式a對方式b的有效發(fā)展效度，若Dh(a/b）＞1，則a方式的投入增加，會(huì)使b方式收益明顯增長;否則不能帶來b方式收益的明顯增長。計(jì)算公式為：

③Sh(a/b)為方式a對方式b的銜接有效發(fā)展的綜合效度，計(jì)算公式為：

綜合效度從整體上反映方式a，b之間的協(xié)調(diào)發(fā)展程度，通常情況下，方式a對方式b的綜合效度不等于方式b對方式a的綜合效度，即Sh(a/b)≠Sh(b/a)。

（2）單運(yùn)輸方式對其他兩種方式的銜接有效性效度。假設(shè)綜合系統(tǒng)中存在a,b,c三個(gè)子系統(tǒng)，則a方式對b,c方式的協(xié)調(diào)發(fā)展模型中DEA評價(jià)模型中的輸入指標(biāo)設(shè)置成a系統(tǒng)的，輸出指標(biāo)設(shè)置成(b，c)方式的,其計(jì)算同上文。

表1 綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)運(yùn)營層效率評價(jià)指標(biāo)體系

2.3 區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)綜合運(yùn)營效率評價(jià)模型

變異系數(shù)綜合評價(jià)法是一種基于變異系數(shù)求權(quán)重的綜合評價(jià)方法。該綜合評價(jià)法是直接利用各項(xiàng)指標(biāo)所包含的信息通過計(jì)算得到指標(biāo)權(quán)重，是一種客觀賦權(quán)并通過綜合計(jì)算對評價(jià)對象做出一個(gè)總體的評價(jià)。它具有結(jié)果清晰，系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，基于大量數(shù)據(jù)適合進(jìn)行綜合評價(jià)問題的分析?；静襟E如下：

（1）綜合評價(jià)指標(biāo)的構(gòu)建。

（2）采用倒數(shù)法對所有逆指標(biāo)進(jìn)行正向化，采用極差法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，計(jì)算公式如下：

其中Yij表示經(jīng)過無量綱化處理的第i個(gè)評價(jià)對象的第j個(gè)評價(jià)指標(biāo)值，minXj和maxXj分別為第j個(gè)評價(jià)指標(biāo)的最小值與最大值。

（3）計(jì)算各指標(biāo)的平均數(shù)Yj和標(biāo)準(zhǔn)差Sj，計(jì)算公式如下：

（4）計(jì)算各指標(biāo)的變異系數(shù)Vj和權(quán)重Wj，計(jì)算公式如下：

（5）計(jì)算各評價(jià)對象的總指數(shù)得分Fi，計(jì)算公式為

3 長吉圖區(qū)域綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)綜合運(yùn)營效率評價(jià)

3.1 區(qū)域綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)各種運(yùn)輸方式運(yùn)營效率評價(jià)與分析

（1）基于DEA模型的單種運(yùn)輸方式運(yùn)營效率評價(jià)。應(yīng)用DEA法對各種單運(yùn)輸方式進(jìn)行效率評估。根據(jù)各種運(yùn)輸方式的特點(diǎn)以及調(diào)研與收集的數(shù)據(jù)結(jié)果得到五年的基本數(shù)據(jù)。由于各指標(biāo)數(shù)據(jù)度量單位不同，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和綜合化處理，以消除指標(biāo)受計(jì)量單位的影響而帶來不可公度性。對每組數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后將指標(biāo)進(jìn)行綜合，求得系統(tǒng)DEA評價(jià)中的輸入指標(biāo)，見表2。

為了對系統(tǒng)運(yùn)輸有效性進(jìn)行全面的評價(jià)，準(zhǔn)確判斷其規(guī)模有效性和技術(shù)有效性，采用C2R模型和C2GS2模型同時(shí)進(jìn)行求解。由此，各種運(yùn)輸方式系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果見表3。

表2 各種運(yùn)輸方式DEA輸入輸出指標(biāo)數(shù)據(jù)量化表

表3 各種運(yùn)輸系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果

此外，各種運(yùn)輸系統(tǒng)綜合有效性和技術(shù)有效性近5年的變化趨勢如圖1所示。

圖1 各種運(yùn)輸系統(tǒng)綜合有效性和技術(shù)有效性變化趨勢圖

根據(jù)表3的計(jì)算結(jié)果，在近5年長吉圖區(qū)域四種運(yùn)輸方式的相對效率值中，2016年C2R模型的最優(yōu)值θ*= 1，且滿足S*-=S*+=0，說明綜合利用效率是DEA有效的，即同時(shí)滿足規(guī)模有效性和技術(shù)有效性，系統(tǒng)內(nèi)部完全協(xié)調(diào)。對于其余4個(gè)非C2R有效的年份采用C2GS2模型作進(jìn)一步分析，公路與水路在2012年，鐵路在2015年，航空在2012與2013年C2GS2模型的最優(yōu)值θ*=1，說明各種運(yùn)輸系統(tǒng)在對應(yīng)的年份是技術(shù)有效的，在組織、協(xié)調(diào)、管理等方面是有效的。其余幾個(gè)年份，既非規(guī)模有效也非技術(shù)有效。

由圖1可以看出，長吉圖公路運(yùn)輸DEA綜合效率指數(shù)在近5年內(nèi)出現(xiàn)了小幅度波動(dòng)，波動(dòng)之中整體水平較高；鐵路與航空運(yùn)輸指數(shù)在近5年內(nèi)出現(xiàn)了穩(wěn)定增長；水路運(yùn)輸指數(shù)在近5年內(nèi)由于經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響出現(xiàn)了較大波動(dòng)。說明長吉圖區(qū)域各種運(yùn)輸方式系統(tǒng)協(xié)調(diào)性較好，效率有明顯提高。

（2）各種運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)模效益分析。根據(jù)表4，2016年長吉圖各種運(yùn)輸方式的C2R有效性均達(dá)到1，即規(guī)模收益是不變的，其余4年均大于1，即規(guī)模收益是遞增的。表明過去5年里，長吉圖公路、鐵路、水路、航空運(yùn)輸系統(tǒng)總體上投入不足，應(yīng)加大各種運(yùn)輸方式的投資建設(shè)力度。

（3）各種運(yùn)輸系統(tǒng)投入剩余和產(chǎn)出虧空分析。根據(jù)表4，可計(jì)算使長吉圖公路運(yùn)輸效率非DEA有效年份的投入剩余和產(chǎn)出虧空量，以及這些投入剩余及產(chǎn)出虧空量占其實(shí)際值的百分比。由計(jì)算結(jié)果S*-=S*+=0可知，鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)4個(gè)非C2R有效年份的產(chǎn)出虧空量均為零；在4個(gè)投入指標(biāo)上都存在投入剩余的問題，但其所占比重均相同。對結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，匯總于表4中。

表4 各種運(yùn)輸方式投入產(chǎn)出結(jié)果表

從表4中可以看出，各種運(yùn)輸方式的4個(gè)指標(biāo)投入剩余量占實(shí)際值的比重隨著年份增加呈下降趨勢，說明近年來長吉圖各種運(yùn)輸系統(tǒng)在生產(chǎn)要素上均是有所優(yōu)化的，運(yùn)輸系統(tǒng)逐步趨于協(xié)調(diào)發(fā)展。同時(shí)，由S*-=S*+=0可知所有產(chǎn)出虧空量均為零，說明在運(yùn)輸過程中，各個(gè)輸出指標(biāo)的產(chǎn)出效率較高。

3.2 各運(yùn)輸方式協(xié)同效率與區(qū)域綜合交通網(wǎng)運(yùn)營綜合效率評估結(jié)果分析

根據(jù)上文敘述的方法，可進(jìn)一步計(jì)算四個(gè)運(yùn)輸子系統(tǒng)各個(gè)決策單元的協(xié)調(diào)效度、發(fā)展效度和綜合效度值，其在5年間的變化如圖2所示。各種運(yùn)輸方式的所有指數(shù)均隨著年份增加呈現(xiàn)上升狀態(tài)，2016年達(dá)到效度最高狀態(tài)，說明長吉圖近幾年各種交通運(yùn)輸之間的協(xié)調(diào)性、發(fā)展性和綜合性均有所提高;協(xié)調(diào)效度曲線和綜合效度曲線發(fā)展趨勢大致相同，發(fā)展效度曲線變化較為平緩，說明系統(tǒng)協(xié)調(diào)效度對綜合效度的變化起決定作用；綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展效度低于系統(tǒng)協(xié)調(diào)效度，說明幾種運(yùn)輸方式在發(fā)展規(guī)模上，其比例還不甚適當(dāng)。

圖2 各運(yùn)輸方式綜合效度5年變化對比圖

圖3 長吉圖綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)營運(yùn)效率變化趨勢圖

根據(jù)調(diào)研結(jié)果和相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，對各個(gè)三級指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，并運(yùn)用變異系數(shù)求得各三級指標(biāo)的權(quán)重，之后運(yùn)用變異系數(shù)綜合評價(jià)法進(jìn)行計(jì)算，求得2012年到2016年的長吉圖綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)的營運(yùn)效率評價(jià)值，如圖3所示，分別為0.308 7，0.392 2，0.455 1，0.567 1和0.685 7。說明長吉圖綜合交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展水平近十年來一直處于不斷上升、不斷完善的過程。但是，從數(shù)值上看目前長吉圖綜合交通運(yùn)輸發(fā)展水平只是剛剛進(jìn)入中級階段，總體上還比較落后。主要表現(xiàn)在現(xiàn)有的交通基礎(chǔ)設(shè)施總體規(guī)模仍較小，特別是在主要運(yùn)輸通道上公路、鐵路客貨運(yùn)輸能力不足，不能滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對交通運(yùn)輸不斷增長的需求。運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)密度落后于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域，與東北地區(qū)其他省份的主要經(jīng)濟(jì)區(qū)域比較也有較大的差距。

4 結(jié)語

本文通過建立基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）方法的各種運(yùn)輸方式及多種運(yùn)輸方式協(xié)同評價(jià)模型和基于變異系數(shù)綜合評價(jià)法的綜合交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營效率評價(jià)模型，對長吉圖區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營效率進(jìn)行了評價(jià)，得出長吉圖地區(qū)綜合交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展規(guī)律和運(yùn)營效率水平，找出其運(yùn)營過程的薄弱環(huán)節(jié)，并根據(jù)問題所在提出以下四點(diǎn)策略：長吉圖區(qū)域綜合交通網(wǎng)的銜接要以綜合運(yùn)輸和多式聯(lián)運(yùn)為發(fā)展方向，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的貨物運(yùn)輸通道；加速形成長吉圖區(qū)域快速客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)，提高運(yùn)輸市場組織化程度，進(jìn)一步加大運(yùn)輸市場的引導(dǎo)、監(jiān)管和調(diào)控，促進(jìn)傳統(tǒng)運(yùn)輸業(yè)向現(xiàn)代物流業(yè)轉(zhuǎn)型；加快建設(shè)長吉圖區(qū)域綜合運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的信息化平臺(tái)，積極推廣智能交通技術(shù)；建立面向綜合效率和綜合效益的銜接管理體系，加強(qiáng)對多種運(yùn)輸方式、多路徑選擇以及運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)配流的整體優(yōu)化研究，協(xié)調(diào)綜合交通運(yùn)輸中多方之間的經(jīng)濟(jì)協(xié)作關(guān)系。

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Assessment of Operational Efficiency of Com prehensive Traffic Network of Chang-Ji-Tu Region

Shen Ruifeng,Yang Jiaqi,Yang Xiang chuan
(Wuhan University of Technology,Wuhan 430063,China)

In this paper, we used the DEA model and discrete coefficient comprehensive evaluation method to assess the efficiency and collaboration of the transportation modes of the comprehensive traffic network of the Chang-Ji-Tu region, identified the existing problems, and at the end, proposed the countermeasures and suggestions to improve the operational efficiency of the comprehensive traffic network of the region.

Chang- Ji- Tu; regional comprehensive traffic network; DEA; mutated coefficient comprehensive evaluation method;comprehensive operational efficiency

F252.27;F224.0

A

1005-152X(2017)04-0063-05

2017-03-06

吉林省交通廳科技計(jì)劃項(xiàng)目“長吉圖綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)評估及優(yōu)化分布技術(shù)”（45121011）

沈瑞峰（1962-），男，武漢理工大學(xué)交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理專業(yè)碩士研究生，研究方向：交通運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化分析。

doi∶10.3969/j.issn.1005-152X.2017.04.016