基于改進DEA方法的中歐班列開行方案評價

薛 鋒，黃 倩，李 書，路紅衛，張厚紅

基于改進DEA方法的中歐班列開行方案評價

薛 鋒1,2，黃 倩1，李 書3，路紅衛4，張厚紅5

（1. 西南交通大學，交通運輸與物流學院，成都 611756；2. 綜合交通大數據應用技術國家工程實驗室，成都 611756；3.中國鐵路太原局集團有限公司，貨運部，太原 030013；4.大秦鐵路股份有限公司，科學技術研究所，太原 030013；5. 南京鐵道職業技術學院，南京 210031）

對中歐班列開行方案進行合理評價，有助于開行方案的調整及優化。選取15個具有代表性的評價指標，建立評價指標體系，采用C2R模型、錐比率模型、交叉效率以及熵權法等方法有機結合，對DEA評價模型進行改進，以提高其評價效果及可靠度，使評價過程不依賴主觀結果，能夠有效解決多投入多輸出的評價問題。運用改進的DEA模型對中歐班列開行方案進行評價，結果表明：對選取的5個中歐班列開行方案進行有效性評價并排序，其中有4個是有效的，即目前的開行方案是可行的；有1個方案是無效的，即需要對方案進行改正。通過實例分析證明了該方法的實用性，可為中歐班列開行方案的評價過程及結果的制定及優化提供依據和參考。

中歐班列；開行方案；改進DEA模型；評價

0 引 言

中歐班列的開行使得我國改革開放由東向西延伸，形成海陸聯動、互聯互通、貿易暢通的對外貿易新格局，是“一帶一路”倡議落到實處的成功典范。近年來，中歐班列的開行數量快速增長，但開行方案比較單一，貨源組織難度較大。對當前中歐班列的開行方案進行評價，有利于明確中歐班列開行的現狀，同時可以為優化開行方案提供一定依據。

國內外學者對中歐班列開行方案開展了大量研究，主要體現在運行現狀分析、開行方案優化、運輸方案設計等方面。中歐班列開行方案評價的研究結果較少，少部分文獻分析了中歐班列的評價指標，大部分的開行方案評價集中在鐵路客運。文獻[1]指出了評價中歐班列是否高質量發展的指標；文獻[2]通過分析華南地區中歐班列最近幾年開行的數據，闡述華南地區中歐班列的開行現狀及特征；文獻[3]從規模、時效、運輸效能、經貿貢獻、貨運安全五個方面構建了指標體系；文獻[4]利用改進的數據包絡分析方法（Data Envelopment Analysis，DEA）評價高速列車開行方案，并對各開行方案進行排序、優化；文獻[5]運用DEA方法對城際鐵路列車開行方案進行了評價；文獻[6]構建了高速鐵路列車的經濟評價體系，運用模糊DEA對其開行方案進行了評價；文獻[7]通過SAGAFCM與主成分-熵相結合的方法，構建列車開行方案的指標體系，避免了指標之間的重復信息影響。

目前學者對中歐班列的研究大多從政策機制出發，分析中歐班列運行的現狀與問題，少部分研究通過構建模型對中歐班列開行方案進行優化，但對于中歐班列開行方案的評價研究較少。DEA方法是一種非參數定量方法，不受人的主觀思想所影響，應用比較成熟，而且能夠更加客觀、全面地反映研究對象的運行狀態。因此，本文采用DEA方法對中歐班列開行方案進行評價，為決策者制定或調整開行方案提供參考。

1 評價指標體系的構建

影響中歐班列開行方案的因素很多，指標的科學選擇關乎能否正確反映評價對象的重要屬性及全面性，參考高速列車、鐵路貨運等開行方案的評價研究以及《中歐班列高質量發展評價指標》等文件，從效益、技術及服務3個方面構建中歐班列開行方案的評價指標體系。

1.1 效益指標

中歐班列的開行具有特殊性，不能僅從成本和收益方面來評判。中歐班列更大的效益是促進國內產業走向世界，帶動中歐班列沿線國家發展，故本文采用以下效益指標進行評判。

（1）運輸貨值

中歐班列的運輸貨值是指通過中歐班列運輸的貨物價值，需要逐箱按照進出口，以美元為單位計算（本文計算總的出口貨值）。該指標體現了中歐班列在國際貿易中的地位。

（2）單位國際標準箱貨值

單位國際標準箱是指通過中歐班列運輸的貨物，按照每個標準箱計算平均價值。該指標體現了中歐班列的物流市場精細化。

（3）重點品類占比

按照中歐班列運輸貨物品類的商品總值計算，商品總值排名前5的貨物國際標準集裝箱的發送量與總的集裝箱發送量之比。

（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用控制。

1.2 技術指標

（1）平均旅速

中歐班列的運輸距離與運行時間的比值，可分別按照境外段平均旅速、境內段平均旅速、全程平均旅速計算。

（2）運輸時間

運輸時間指站到站的時間，是體現中歐班列核心競爭力的重要指標，公式如下：

（3）發送列數

中歐班列開行的所有列車數，按年度計算。

（4）換算列數

換算列是指實際運輸的集裝箱數按照每列車滿載運行82TEU折算出的中歐班列數，有利于中歐班列貨源組織的優化。公式如下：

（5）自動化程度

中歐班列在口岸站停留的時間占全程耗時的30%，通過信息化的管理方式以及自動化的工作形式可以大大提高中歐班列的通關效率，科技化和信息化是大勢所趨。

1.3 服務指標

（1）發送箱數

中歐班列實際運載的集裝箱數，按年度計算。

（2）能力利用率

能力利用率可以反映出市場對于中歐班列的實際需求，計算公式如下：

（3）計劃兌現率

計劃兌現率反映了中歐班列的運行質量，計算公式如下：

（4）安全事故率

安全事故率是指單位時間內，某一中歐班列由于安全事故而停開的列車數占總的運營列車數比例。

（5）投訴業務數

投訴業務數量直接反應了客戶體驗。今年來，中歐班列快速發展，各行各業未做好充分的準備，特別是基礎設施落后，造成了擁堵和晚點問題。投訴業務數是單位時間內，管理部門接收到的投訴業務數量。

（6）業務辦理便捷程度

業務辦理便捷程度是提升中歐班列客戶體驗的有效方法，通過設立“中歐班列便捷通道”，簡化通關流程，提升過關效率，既有助于中歐班列的管理又提升了中歐班列的市場競爭力。業務辦理便捷程度由專家打分法獲得。

2 改進的DEA模型

DEA是典型的多輸入、多輸出評價方法。將上述的指標分為輸入指標和輸出指標，運用DEA模型可以評價出一個方案是否有效。但傳統的DEA方法沒有克服指標權重之間的差異性問題，且評價結果只顯示方案的有效性，無法評判方案的相對優劣。因此，本文借助錐比率模型對權重進行處理，再運用C2R模型求解。而且，通過熵權法確定輸入、輸出的指標權重，可以改善指標權重的主觀性評價，然后再計算交叉效率，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 利用熵權法確定指標權重

熵權法的適用范圍較廣，可以運用到一切評價問題的指標求和中。本文運用熵權法確定DEA方法中的輸入指標和輸出指標權重。

3 算例分析

3.1 輸入輸出指標確定

通過對影響中歐班列生產和效益的因素進行分析，并結合中歐班列開行方案的編制過程，以每條線路作為決策單元，輸入指標為平均旅速、運輸時間、發送列數、換算列數、安全事故率、投訴業務數、自動化程度；輸出指標為運輸貨值、單位標準集裝箱貨值、重點品類占比、發送箱數、能力利用率、計劃兌現率、回程占比、業務辦理便利程度。以成都開往羅茨的班列為例，現假設有五種開行方案，分別為：① 由成都出發經過霍爾果斯口岸站，開行直達班列；② 以霍爾果斯口岸站為集結中心，由成都向口岸站集結；③ 由成都出發，在霍爾果斯口岸站補軸；④ 以二連浩特口岸站為集結中心，由成都向口岸站集結；⑤ 在成都開行直達班列，從二連浩特出境[11-14]，具體情況如表1所示。

表1 某運營時段中歐班列開行方案的輸入輸出指標

續表1

3.2 有效性評價

利用熵權法得到指標權重如表2所示：

表2 投入產出指標權重

表3 評價結果

3.3 結果分析

由表3可以得出，DMU5是無效的，各個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進入常態化運行的中歐班列：重慶—杜伊斯堡、成都—羅茲、鄭州—漢堡等中歐班列[15]。依據決策單元在前沿上的投影可對無效的決策單元進行調整使其有效。

4 結 論

本文結合中歐班列開行現狀，選取15個具有代表性的指標，運用改進DEA法對其進行評價。DEA評價模型不依賴主觀評價，利用熵權法對其不足進行改進，將錐比率模型和交叉效率等有機結合，使評價結果更加有效、可靠。根據評價結果可以得出，中歐班列的開行在數量上有了質的飛躍，在質量上還有很大的發展空間；開行方案無效的中歐班列，可以從降低安全事故率、運輸時間，及增加旅行速度、運輸貨值等方面入手，來達到提升能力利用率及計劃實現率等目標。

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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

中國國家鐵路集團有限公司科技研究開發計劃重大項目（P2018X003）；四川省科技計劃項目（2019YJ0211）；西南交通大學“一帶一路”研究專項任務項目（268YDYLY01）；中國鐵路太原局集團有限公司科技研究開發計劃項目（A2019Y07）

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

薛鋒，黃倩，張厚紅，等. 基于改進DEA方法的中歐班列開行方案評價[J]. 交通運輸工程與信息學報，2020, 18(4): 103-109

（責任編輯：李愈）