不同約束條件下公路運輸效率的實證研究

許 皓，戚 波,王葉青，劉宏偉

安徽大學商學院，安徽合肥，230000

1 問題提出與相關文獻

目前，我國正處在轉變發展方式、優化供給結構的重要時期，公路作為重要的國民經濟載體，其供給的有效性需要不斷進行優化，實現公路運輸提質增效。研究發現,提高公路運輸質量有效途徑之一是對公路運輸中的非期望產出進行規制[1]。碳排放量以及交通安全都是公路運輸效率研究中非期望產出常用備選指標[2-3]。此外，考慮效率測算要盡量符合實際情景，Slack Based Measure-Undersirable是公路運輸效率研究應用比較多的模型[4-6]。在實際的公路運輸環境中，單一的非期望產出并不能有效而全面地研究公路運輸效率，如Charnes等人通過公路運輸業效率的研究發現,噪音等其他非期望產出也會對公路運輸效率造成一定的影響[7]。因此，在不同非期望產出的約束條件下對公路運輸效率進行測量，不僅可以為公路運輸行業高質量發展路徑的制定提供可參考的切入點，而且為提高中國整體交通運輸行業的效率提供理論支持。

在前人研究的基礎上，本文將超效率DEA模型引入傳統SBM-DEA模型中，建立無導向的超效率SBM模型，采用定性和定量分析相結合的方法，在考慮二氧化碳排放量、交通安全以及噪音量三個非期望產出指標的條件下，對我國31個省市地區2016年的公路運輸效率進行測度和評價,以期為行業發展提供參考。

2 模型建立和數據來源

2.1 公路運輸業效率模型

超效率DEA理論在評價某一特定決策單元時，將被評價單元本身排除在外、由其他決策單元構成參考集。因此，超效率DEA模型的效率值可以大于1，避免了可能出現多個決策單元效率值為1的情況，使得決策單元評價結果區分度大大增加。本文將超效率DEA模型引入傳統SBM-DEA模型中，得到考慮非期望產出的無導向的超效率SBM模型：

約束條件為：

(1)

本文采用公式 (1) 中的模型對我國公路運輸業的效率進行評價，既考慮了投入產出的松弛性，又正視了在實際生產過程中非期望產出對公路運輸效率的影響，有效地解決了決策單元之間的排序問題。

2.2 指標選取

參考劉宏偉、王冬冬等人的資料[8-9]，本文將從投入和產出角度進行如下指標設置。

2.2.1 投入指標的選取

本文選擇勞動投入(公路運輸業的就業人員數)、資本投入(公路里程)和公路運力投入(公路營運汽車客位數和公路營運載貨汽車噸位數)作為投入指標[8]。

2.2.2 期望產出指標

由于周轉量不僅包含運送的質量或人數還包括里程數，因此本文選擇公路旅客周轉量和公路貨物周轉量作為期望產出指標更加貼合實際[9]。

2.2.3 非期望產出指標

公路運輸的負外部性產出包括環境污染、交通事故、生態破環等，本文選取二氧化碳排放量、交通安全、噪音量作為非期望產出指標。

(1)二氧化碳排放量

由于二氧化碳的來源大多是汽車燃油的消耗，因此本文選取汽油和柴油的消耗量作為二氧化碳的來源[2]，測算公式為：

(2)

其中，LCO2代表二氧化碳的排放量(單位：萬噸)，Ai為第種能源的消耗量(單位：萬噸),CCFi是第i種能源的碳含量因子，HEi是第i種能源的等效熱，COFi是第i種能源的碳氧化系數，具體數值如表1所示。

表1 碳排放系數

(2)交通安全

在公路運輸過程當中，交通安全也會影響公路運輸效率，本文選擇安全事故發生數和直接財產損失數作為非期望產出指標[3]。

(3)噪音量

在公路運輸過程當中，噪音與人民的日常生活密切相關, 因此本文選取全國31個省市地區的重點城市的噪音檢測量作為各個省市地區的代表量，對其進行非期望產出的計算。

2.3 數據來源

本文的研究對象是單一時間截面2016年情況下我國31個省市地區的公路運輸效率。文中所涉及的數據均來源于2017年的《中國統計年鑒》《中國能源統計年鑒》《中國環境統計年鑒》以及各個省市地區的統計年鑒和《國民經濟和社會發展統計公報》。由于西藏地區二氧化碳排放量相關數據的缺失，所以在討論以二氧化碳為非期望產出時，未把西藏地區納入考慮范圍。同時，本文將非期望產出數據進行取倒數處理，這既保持了原有規劃模型的線性和凸性又不改變決策單元的有效性，各指標的描述性統計如表2所示。

表2 2016年我國31個省市地區的公路運輸的投入、產出和非期望產出值

注：二氧化碳的排放量不考慮西藏地區。

3 實證分析

本文采用DEA-Solver方法，對2016年全國31個省市地區的公路運輸業的數據進行無非期望產出條件下和考慮二氧化碳排放量、交通安全和噪音量三個不同非期望產出的約束條件下所測度的我國公路運輸業的效率值進行對比(即效率值小于1為無效，效率值大于等于1為有效)，以分析在不同約束條件下我國公路運輸業的發展情況。

3.1 非期望產出條件下公路運輸效率評價

(1)考慮碳排放量的公路運輸效率分析。由圖1可知，與不考慮非期望產出條件下相比，在考慮二氧化碳為非期望產出條件時，所有省市地區且不存在效率值從有效變為無效的情況。其中，北京、海南、重慶和青海4個省市地區的效率值由無效變為有效。此外，北京、海南、重慶、青海和寧夏5個地區的效率出現了較為明顯的上升，占全國30個省市地區的17%。其中，海南和青海2個地區的變化最為顯著，其效率值變化率分別達到了194%和102%。

圖1 考慮二氧化碳排放量為非期望產出條件下效率值變動情況

(2)考慮交通安全的公路運輸效率分析。由圖2可知，與不考慮非期望產出條件下相比，在考慮交通安全為非期望產出時，海南、重慶、西藏和青海四個地區的效率值由無效變為了有效，且西藏的變化最為顯著，變化率高達1 237%，是31個省市地區中變化率最高的。除西藏以外，上海、海南、重慶、青海的效率值變化率出現了較為明顯的上升，占全國31個省(市)的16.13%，其效率值變化量分別為：73%、45%、36%和83%。

圖2 考慮交通安全為非期望產出條件下效率值變動情況

(3)考慮噪音量的公路運輸效率分析。由圖3可知，與不考慮非期望產出條件下相比，在考慮噪音作為非期望產出的條件下，江蘇和廣西的效率值由有效變為了無效，北京、海南、重慶、西藏和青海的效率值由無效變成了有效。海南、西藏和青海的上升幅度最為明顯，其效率值的變化率分別為147%、116%和179%。31個省(市)中，有7個省(市)的效率值出現了下降，占比為23%。其中，江蘇和廣西的下降幅度最為明顯，效率值分別下降了0.23和0.20。

3.2 效率值差異原因分析

本文把我國31個省市地區劃分為東中西部(東部地區的省份：北京、天津、河北、遼寧、上海、江蘇、浙江、福建、山東、廣東、海南；中部地區省份：吉林、黑龍江、山西、安徽、江西、河南、湖北、湖南、內蒙古；西部地區省份：廣西、重慶、四川、貴州、云南、陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆、西藏)，并分別計算這3個部分的效率均值，如表3所示。

表3 東中西地區效率值

在期望條件下，東中西部的公路運輸效率均小于1，且東部的效率均值最高。在三種約束條件下，當將二氧化碳作為非期望產出指標時，東部地區的效率值最高且大于1，西部地區次之，中部地區最低；當將交通安全作為非期望產出指標時，西部地區的效率值最高，中部地區的效率值低于1，低于期望條件下的效率值；當將噪音量作為非期望產出指標時，東部地區的效率值最高，西部地區次之，中部地區最低。

地區交通運輸業發展程度的不同是造成東、西、中部的效率水平差異的主要因素。東部地區主要是經濟較為發達的地區，如上海、北京、江蘇、浙江等省份，其中2016年上海市的GDP總值達到27 466.15億元，居全國第一。經濟發展帶動公路運輸發展，但是由于經濟發展迅速可能會破壞當地環境，在環保意識逐漸增強的當下這些地區更加注重保護環境，如嚴格控制汽車尾氣排放量，同時為了減少公路運輸產生的噪音，東部地區很多省份在交通法對汽車鳴笛等做法做了詳細的規定，因此東部地區在二氧化碳和噪音量的約束條件下的效率值較高。而中部地區的經濟發展狀況一般，且由于急于追求經濟發展對環境造成了很大的影響，因此中部地區公路運輸的效率值在三種約束條件下都較低。西部地區雖然經濟較不發達，但是對生態環境的保護較好，同時由于國家政策的西部開發的支持力度加大，2016年西部地區對公路建設的投資額高達8 408.8億元；其中公路建設總投資規模最高的是貴州省，其次是云南省，這說明西部地區對公路運輸的投資力度極大。此外，由于西部地區地勢復雜，因此西部地區對交通安全的重視程度很高，故在交通安全的約束條件下西部地區的公路運輸效率值較高。

4 結論及政策建議

4.1 效率值提升建議

東部地區：由于東部地區的交通運輸業已經發展到較高水平，但是由于早期的生態環境受到了不同程度的破壞，因此東部各省份地區仍要進一步提升對生態環境的保護力度，讓生態環境與經濟的發展齊頭并進，如：加強對交通運輸業的管理和監控，大力推廣可再生能源和清潔能源在交通運輸領域的應用；運用宏觀手段調整交通運輸業的運輸結構，通過結構減排的方法降低交通運輸業的碳排放。

中部地區：雖然中部地區交通運輸的發展水平高于西部地區，但其經濟發展一定程度上給自身的生態環境帶來了消極的影響。因此，中部地區要秉承“綠水青山就是金山銀山”的發展理念，做到經濟發展與生態環境的保護一脈相承。目前中部地區對經濟發展和環境保護的同步進行已采取相關措施，如河南省出臺了“森林河南生態建設規劃”，江西省針對省內25個城市新區建成污水管網740公里，湖北省2018年城市PM2.5累計濃度均值下降9.6%。同時，中部地區可以通過和交通運輸經濟發展較好的東部地區建立區域間交流溝通的長效機制，擴大東部地區向中部地區的技術支持，從而強化中部地區的人力物力合作。

西部地區：由于西部地區交通產業的發展較為滯后，但其交通資源豐富，交通運輸業線路長度也處于全國水平之上，生態環境并未受到較大的破壞。并且隨著國家對西部地區交通運輸業的政策力度加大，其效率值也出現了上升的情況。但是西部地區的公路運輸業仍然面臨著鐵路等運輸方式對其發展的沖擊，經濟不發達和信息技術支持的匱乏等挑戰。因此，西部地區首先要妥善發揮資源豐富的生態優勢，尋找自己特有的公路運輸發展模式，如盡快通過“市市通高鐵、縣縣通高速”的基礎設施網絡布局；加大連片特困區和“老少邊窮”地區交通基礎設施的建設力度；此外，西部地區要加強公路運輸信息平臺的建設，促進公路運輸業與物流服務等其他產業的合作，以提高公路運輸的效率。

4.2 結 論

本文基于2016年我國31個省市地區的樣本數據，將碳排放、交通安全和噪音作為非期望產出指標，采用超效率的SBM-DEA模型對不同約束條件下的公路運輸效率進行測度。研究結果發現在二氧化碳排放量和噪音量作為非期望產出時，我國東部的效率均值大于西部和中部；當交通安全為非期望產出時，西部的效率均值大于東部和中部，這反應出東部地區要在發展交通運輸的同時繼續加大對生態環境的保護，西部地區要在保護生態環境的基礎上加快交通運輸業的發展，而中部地區要在發展交通運輸業的同時，對生態環境的保護進行穩步推進。