薛 鋒，黃 倩，李 書，路紅衛(wèi)，張厚紅

基于改進(jìn)DEA方法的中歐班列開行方案評(píng)價(jià)

薛 鋒1,2，黃 倩1，李 書3，路紅衛(wèi)4，張厚紅5

（1. 西南交通大學(xué)，交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，成都 611756；2. 綜合交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，成都 611756；3.中國(guó)鐵路太原局集團(tuán)有限公司，貨運(yùn)部，太原 030013；4.大秦鐵路股份有限公司，科學(xué)技術(shù)研究所，太原 030013；5. 南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京 210031）

對(duì)中歐班列開行方案進(jìn)行合理評(píng)價(jià)，有助于開行方案的調(diào)整及優(yōu)化。選取15個(gè)具有代表性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用C2R模型、錐比率模型、交叉效率以及熵權(quán)法等方法有機(jī)結(jié)合，對(duì)DEA評(píng)價(jià)模型進(jìn)行改進(jìn)，以提高其評(píng)價(jià)效果及可靠度，使評(píng)價(jià)過(guò)程不依賴主觀結(jié)果，能夠有效解決多投入多輸出的評(píng)價(jià)問(wèn)題。運(yùn)用改進(jìn)的DEA模型對(duì)中歐班列開行方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：對(duì)選取的5個(gè)中歐班列開行方案進(jìn)行有效性評(píng)價(jià)并排序，其中有4個(gè)是有效的，即目前的開行方案是可行的；有1個(gè)方案是無(wú)效的，即需要對(duì)方案進(jìn)行改正。通過(guò)實(shí)例分析證明了該方法的實(shí)用性，可為中歐班列開行方案的評(píng)價(jià)過(guò)程及結(jié)果的制定及優(yōu)化提供依據(jù)和參考。

中歐班列；開行方案；改進(jìn)DEA模型；評(píng)價(jià)

0 引 言

中歐班列的開行使得我國(guó)改革開放由東向西延伸，形成海陸聯(lián)動(dòng)、互聯(lián)互通、貿(mào)易暢通的對(duì)外貿(mào)易新格局，是“一帶一路”倡議落到實(shí)處的成功典范。近年來(lái)，中歐班列的開行數(shù)量快速增長(zhǎng)，但開行方案比較單一，貨源組織難度較大。對(duì)當(dāng)前中歐班列的開行方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，有利于明確中歐班列開行的現(xiàn)狀，同時(shí)可以為優(yōu)化開行方案提供一定依據(jù)。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)中歐班列開行方案開展了大量研究，主要體現(xiàn)在運(yùn)行現(xiàn)狀分析、開行方案優(yōu)化、運(yùn)輸方案設(shè)計(jì)等方面。中歐班列開行方案評(píng)價(jià)的研究結(jié)果較少，少部分文獻(xiàn)分析了中歐班列的評(píng)價(jià)指標(biāo)，大部分的開行方案評(píng)價(jià)集中在鐵路客運(yùn)。文獻(xiàn)[1]指出了評(píng)價(jià)中歐班列是否高質(zhì)量發(fā)展的指標(biāo)；文獻(xiàn)[2]通過(guò)分析華南地區(qū)中歐班列最近幾年開行的數(shù)據(jù)，闡述華南地區(qū)中歐班列的開行現(xiàn)狀及特征；文獻(xiàn)[3]從規(guī)模、時(shí)效、運(yùn)輸效能、經(jīng)貿(mào)貢獻(xiàn)、貨運(yùn)安全五個(gè)方面構(gòu)建了指標(biāo)體系；文獻(xiàn)[4]利用改進(jìn)的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法（Data Envelopment Analysis，DEA）評(píng)價(jià)高速列車開行方案，并對(duì)各開行方案進(jìn)行排序、優(yōu)化；文獻(xiàn)[5]運(yùn)用DEA方法對(duì)城際鐵路列車開行方案進(jìn)行了評(píng)價(jià)；文獻(xiàn)[6]構(gòu)建了高速鐵路列車的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)體系，運(yùn)用模糊DEA對(duì)其開行方案進(jìn)行了評(píng)價(jià)；文獻(xiàn)[7]通過(guò)SAGAFCM與主成分-熵相結(jié)合的方法，構(gòu)建列車開行方案的指標(biāo)體系，避免了指標(biāo)之間的重復(fù)信息影響。

目前學(xué)者對(duì)中歐班列的研究大多從政策機(jī)制出發(fā)，分析中歐班列運(yùn)行的現(xiàn)狀與問(wèn)題，少部分研究通過(guò)構(gòu)建模型對(duì)中歐班列開行方案進(jìn)行優(yōu)化，但對(duì)于中歐班列開行方案的評(píng)價(jià)研究較少。DEA方法是一種非參數(shù)定量方法，不受人的主觀思想所影響，應(yīng)用比較成熟，而且能夠更加客觀、全面地反映研究對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)。因此，本文采用DEA方法對(duì)中歐班列開行方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，為決策者制定或調(diào)整開行方案提供參考。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

影響中歐班列開行方案的因素很多，指標(biāo)的科學(xué)選擇關(guān)乎能否正確反映評(píng)價(jià)對(duì)象的重要屬性及全面性，參考高速列車、鐵路貨運(yùn)等開行方案的評(píng)價(jià)研究以及《中歐班列高質(zhì)量發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)》等文件，從效益、技術(shù)及服務(wù)3個(gè)方面構(gòu)建中歐班列開行方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

1.1 效益指標(biāo)

中歐班列的開行具有特殊性，不能僅從成本和收益方面來(lái)評(píng)判。中歐班列更大的效益是促進(jìn)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)走向世界，帶動(dòng)中歐班列沿線國(guó)家發(fā)展，故本文采用以下效益指標(biāo)進(jìn)行評(píng)判。

（1）運(yùn)輸貨值

中歐班列的運(yùn)輸貨值是指通過(guò)中歐班列運(yùn)輸?shù)呢浳飪r(jià)值，需要逐箱按照進(jìn)出口，以美元為單位計(jì)算（本文計(jì)算總的出口貨值）。該指標(biāo)體現(xiàn)了中歐班列在國(guó)際貿(mào)易中的地位。

（2）單位國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)箱貨值

單位國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)箱是指通過(guò)中歐班列運(yùn)輸?shù)呢浳?，按照每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)箱計(jì)算平均價(jià)值。該指標(biāo)體現(xiàn)了中歐班列的物流市場(chǎng)精細(xì)化。

（3）重點(diǎn)品類占比

按照中歐班列運(yùn)輸貨物品類的商品總值計(jì)算，商品總值排名前5的貨物國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的發(fā)送量與總的集裝箱發(fā)送量之比。

（4）回程占比

回程占比是指在同一出入鐵路口岸站回程的班列占出入境總班列數(shù)的比例，反映了全程的中歐班列貨源組織能力，影響中歐班列全程物流費(fèi)用控制。

1.2 技術(shù)指標(biāo)

（1）平均旅速

中歐班列的運(yùn)輸距離與運(yùn)行時(shí)間的比值，可分別按照境外段平均旅速、境內(nèi)段平均旅速、全程平均旅速計(jì)算。

（2）運(yùn)輸時(shí)間

運(yùn)輸時(shí)間指站到站的時(shí)間，是體現(xiàn)中歐班列核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)，公式如下：

（3）發(fā)送列數(shù)

中歐班列開行的所有列車數(shù)，按年度計(jì)算。

（4）換算列數(shù)

換算列是指實(shí)際運(yùn)輸?shù)募b箱數(shù)按照每列車滿載運(yùn)行82TEU折算出的中歐班列數(shù)，有利于中歐班列貨源組織的優(yōu)化。公式如下：

（5）自動(dòng)化程度

中歐班列在口岸站停留的時(shí)間占全程耗時(shí)的30%，通過(guò)信息化的管理方式以及自動(dòng)化的工作形式可以大大提高中歐班列的通關(guān)效率，科技化和信息化是大勢(shì)所趨。

1.3 服務(wù)指標(biāo)

（1）發(fā)送箱數(shù)

中歐班列實(shí)際運(yùn)載的集裝箱數(shù)，按年度計(jì)算。

（2）能力利用率

能力利用率可以反映出市場(chǎng)對(duì)于中歐班列的實(shí)際需求，計(jì)算公式如下：

（3）計(jì)劃兌現(xiàn)率

計(jì)劃兌現(xiàn)率反映了中歐班列的運(yùn)行質(zhì)量，計(jì)算公式如下：

（4）安全事故率

安全事故率是指單位時(shí)間內(nèi)，某一中歐班列由于安全事故而停開的列車數(shù)占總的運(yùn)營(yíng)列車數(shù)比例。

（5）投訴業(yè)務(wù)數(shù)

投訴業(yè)務(wù)數(shù)量直接反應(yīng)了客戶體驗(yàn)。今年來(lái)，中歐班列快速發(fā)展，各行各業(yè)未做好充分的準(zhǔn)備，特別是基礎(chǔ)設(shè)施落后，造成了擁堵和晚點(diǎn)問(wèn)題。投訴業(yè)務(wù)數(shù)是單位時(shí)間內(nèi)，管理部門接收到的投訴業(yè)務(wù)數(shù)量。

（6）業(yè)務(wù)辦理便捷程度

業(yè)務(wù)辦理便捷程度是提升中歐班列客戶體驗(yàn)的有效方法，通過(guò)設(shè)立“中歐班列便捷通道”，簡(jiǎn)化通關(guān)流程，提升過(guò)關(guān)效率，既有助于中歐班列的管理又提升了中歐班列的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。業(yè)務(wù)辦理便捷程度由專家打分法獲得。

2 改進(jìn)的DEA模型

DEA是典型的多輸入、多輸出評(píng)價(jià)方法。將上述的指標(biāo)分為輸入指標(biāo)和輸出指標(biāo)，運(yùn)用DEA模型可以評(píng)價(jià)出一個(gè)方案是否有效。但傳統(tǒng)的DEA方法沒(méi)有克服指標(biāo)權(quán)重之間的差異性問(wèn)題，且評(píng)價(jià)結(jié)果只顯示方案的有效性，無(wú)法評(píng)判方案的相對(duì)優(yōu)劣。因此，本文借助錐比率模型對(duì)權(quán)重進(jìn)行處理，再運(yùn)用C2R模型求解。而且，通過(guò)熵權(quán)法確定輸入、輸出的指標(biāo)權(quán)重，可以改善指標(biāo)權(quán)重的主觀性評(píng)價(jià)，然后再計(jì)算交叉效率，從而確定方案的順序。

2.1 DEA的C2R模型

s.t.

有效性的判斷定理[8]如下：

2.2 錐比率模型[9, 10]

其中、為轉(zhuǎn)換矩陣，在錐比率模型中，?。?/p>

2.3 DEA的交叉效率

2.4 利用熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重

熵權(quán)法的適用范圍較廣，可以運(yùn)用到一切評(píng)價(jià)問(wèn)題的指標(biāo)求和中。本文運(yùn)用熵權(quán)法確定DEA方法中的輸入指標(biāo)和輸出指標(biāo)權(quán)重。

3 算例分析

3.1 輸入輸出指標(biāo)確定

通過(guò)對(duì)影響中歐班列生產(chǎn)和效益的因素進(jìn)行分析，并結(jié)合中歐班列開行方案的編制過(guò)程，以每條線路作為決策單元，輸入指標(biāo)為平均旅速、運(yùn)輸時(shí)間、發(fā)送列數(shù)、換算列數(shù)、安全事故率、投訴業(yè)務(wù)數(shù)、自動(dòng)化程度；輸出指標(biāo)為運(yùn)輸貨值、單位標(biāo)準(zhǔn)集裝箱貨值、重點(diǎn)品類占比、發(fā)送箱數(shù)、能力利用率、計(jì)劃兌現(xiàn)率、回程占比、業(yè)務(wù)辦理便利程度。以成都開往羅茨的班列為例，現(xiàn)假設(shè)有五種開行方案，分別為：① 由成都出發(fā)經(jīng)過(guò)霍爾果斯口岸站，開行直達(dá)班列；② 以霍爾果斯口岸站為集結(jié)中心，由成都向口岸站集結(jié)；③ 由成都出發(fā)，在霍爾果斯口岸站補(bǔ)軸；④ 以二連浩特口岸站為集結(jié)中心，由成都向口岸站集結(jié)；⑤ 在成都開行直達(dá)班列，從二連浩特出境[11-14]，具體情況如表1所示。

表1 某運(yùn)營(yíng)時(shí)段中歐班列開行方案的輸入輸出指標(biāo)

續(xù)表1

3.2 有效性評(píng)價(jià)

利用熵權(quán)法得到指標(biāo)權(quán)重如表2所示：

表2 投入產(chǎn)出指標(biāo)權(quán)重

表3 評(píng)價(jià)結(jié)果

3.3 結(jié)果分析

由表3可以得出，DMU5是無(wú)效的，各個(gè)決策單元的綜合排名為DMU2≥DMU4≥DMU3≥DMU1≥DMU5。由此可見，中歐班列的開行可以參照方案1~4，成都的直達(dá)中歐班列一般從阿拉山口出境，方案五的線路太繞。中歐班列的開行方案可參考已經(jīng)進(jìn)入常態(tài)化運(yùn)行的中歐班列：重慶—杜伊斯堡、成都—羅茲、鄭州—漢堡等中歐班列[15]。依據(jù)決策單元在前沿上的投影可對(duì)無(wú)效的決策單元進(jìn)行調(diào)整使其有效。

4 結(jié) 論

本文結(jié)合中歐班列開行現(xiàn)狀，選取15個(gè)具有代表性的指標(biāo)，運(yùn)用改進(jìn)DEA法對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。DEA評(píng)價(jià)模型不依賴主觀評(píng)價(jià)，利用熵權(quán)法對(duì)其不足進(jìn)行改進(jìn)，將錐比率模型和交叉效率等有機(jī)結(jié)合，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加有效、可靠。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果可以得出，中歐班列的開行在數(shù)量上有了質(zhì)的飛躍，在質(zhì)量上還有很大的發(fā)展空間；開行方案無(wú)效的中歐班列，可以從降低安全事故率、運(yùn)輸時(shí)間，及增加旅行速度、運(yùn)輸貨值等方面入手，來(lái)達(dá)到提升能力利用率及計(jì)劃實(shí)現(xiàn)率等目標(biāo)。

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Evaluation of Transportation Plan of China Railway Express Based on Improved Data Envelopment Analysis Theory

XUE Feng1, 2, HUANG Qian1, LI Shu3, LU Hong-wei4, ZHANG Hou-hong5

（1. School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 611756, China; 2. National Engineering Laboratory of Integrated Transportation Big Data Application Technology, Chengdu 611756, China; 3. Freight Department, China Railway Taiyuan Group Co., Ltd., Taiyuan 030013, China;4. Institute of Science and Technology, Daqin Railway Co., Ltd., Taiyuan 030013, China;5. Nanjing Institute of Railway Technology, Nanjing 210031, China）

A reasonable evaluation of the transportation plan of China Railway (CR) Express will help to adjust and optimize its train operation plan. Fifteen representative evaluation indicators were selected to establish an evaluation index system. The C2R model, cone ratio model, crossover efficiency, and organic combination of the entropy weight method were applied to improve the data envelopment analysis (DEA) evaluation model and its evaluation effect and reliability. The evaluation process did not depend on subjective results and could be used to solve the problem of multi-input and multi-output evaluation effectively. The improved DEA model was used to evaluate the transportation plan of CR Express, and the results showed that the selected five transportation plans of the CR Express were ranked, out of which four were valid. In other words, the current scheme was feasible; there was one when the plan was invalid, which required correction. The evaluation process and results of the CR Express transportation plan can provide a basis and reference for its formulation and optimization.

CR Express; transportation plan; improved DEA model; evaluation

1672-4747（2020）04-0103-07

U292

A

10.3969/j.issn.1672-4747.2020.04.013

2019-12-07

中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司科技研究開發(fā)計(jì)劃重大項(xiàng)目（P2018X003）；四川省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2019YJ0211）；西南交通大學(xué)“一帶一路”研究專項(xiàng)任務(wù)項(xiàng)目（268YDYLY01）；中國(guó)鐵路太原局集團(tuán)有限公司科技研究開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（A2019Y07）

薛鋒（1981—），男，山東鄒城人，工學(xué)博士，西南交通大學(xué)副教授，從事鐵路運(yùn)輸組織理論與系統(tǒng)優(yōu)化研究，E-mail：xuefeng.7@163.com

薛鋒，黃倩，張厚紅，等. 基于改進(jìn)DEA方法的中歐班列開行方案評(píng)價(jià)[J]. 交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2020, 18(4): 103-109

（責(zé)任編輯：李愈）