鐵路交通行業可持續發展能力評價及演化規律研究

閆志剛，王雪麗，秦偉，趙玉成

鐵路交通行業可持續發展能力評價及演化規律研究

閆志剛1, 2，王雪麗1，秦偉1，趙玉成3

(1.石家莊鐵路職業技術學院，河北 石家莊 050061；2.河北省綠色智能工程技術中心，河北 石家莊 050018；3. 石家莊鐵道大學，河北 石家莊 050014)

提升鐵路交通行業可持續發展能力是實現我國交通現代化建設的重要保障。以可持續發展理論為基礎，基于行業規模、經濟需求、資源制約等發展要素，設計鐵路交通行業可持續發展能力綜合評價指標體系。通過構建定量評價模型、均衡發展系數與障礙度演化分析模型，分析我國鐵路交通行業發展狀態及其演化規律，識別出制約行業發展的主要因素。研究結果表明：2005～2018年間我國鐵路交通行業可持續發展能力保持著逐年穩步上升的發展態勢，行業指標均衡性隨著行業發展周期呈現波動變化發展態勢。依托鐵路客運資源與行業優質資產對接城鎮化進程，探索公交導向土地開發模式，提升行業盈利能力，依托鐵路貨運積極服務于國家多式聯運發展戰略，加大標準化系統集成的研發工作，充分發揮行業主導地位，是實現鐵路交通行業可持續發展的重要保障。

鐵路交通；可持續發展；突變級數法；障礙度模型

鐵路交通行業構成我國經濟社會發展的重要支撐和強力保障，提升行業可持續發展能力對于我國交通現代化建設目標意義重大。李連成[1]結合高速鐵路發展對于城鎮化推動作用，分析了我國高速鐵路可持續發展所面臨的問題；白慧明[2]分析了我國鐵路建設特征以及對國民經濟發展的推動作用，探討了鐵路建設可持續發展問題；謝敏[3]基于我國經濟社會發展對高鐵多樣化的運輸需求，探討了我國高速鐵路的可持續發展機制；榮朝和[4]分析了事權在鐵路事業發展中的重要作用，研究了鐵路事權關系對鐵路事業可持續發展的意義；楊正澤等[5]基于城鎮化對高速鐵路發展的需求，審視了鐵路交通行業可持續發展與新型城鎮化的相互關系；鄭健[6]立足于京津冀區域協同發展需要，探討了我國大型城市規劃實施和軌道交通行業可持續發展之間的關系；董龍云等[7]針對交通物流基礎設施建設可持續發展問題，構建了多層次灰色綜合評價模型；張誠等[8]分析了我國鐵路貨運向現代物流轉型的動力，提出了提升鐵路貨運可持續發展能力的舉措。綜上所述，國內研究主要集中于可持續發展理念對行業發展的推動作用以及城鎮化等發展目標與鐵路行業可持續發展能力的相互關系。隨著我國資源環境約束日益加劇，綜合考慮經濟需求、資源制約、行業發展等因素，針對我國鐵路交通行業可持續發展能力及其制約要素的相關研究較少。因此，本文基于經濟需求、資源制約與鐵路行業發展的協同關系，依據行業發展狀況，結合行業規模、土地利用、能耗水平等要素，構建了鐵路交通行業可持續發展綜合評價指標體系，并設計了定量評價模型、均衡發展系數與障礙度演化分析模型，結合2005～2018年數據，分析了我國鐵路交通行業發展狀態及演化規律，識別了制約行業發展的要素，探討了提升我國鐵路交通行業可持續發展能力的方法路徑。

1 研究方法

統籌行業發展所需相關要素，結合行業發展趨勢與目標，構建了鐵路交通行業可持續發展評價指標體系，依據2005～2018年行業數據，應用熵權法確定指標權重；在此基礎上，依據突變級數法設計了可持續發展能力定量評價模型，實現對行業各年度總體狀態的量化分析，同時通過對各年度指標數據的離散性分析，形成行業年度均衡發展系數；通過構建障礙度演化分析模型，對行業可持續發展障礙因子進行辨識，同時分析了各因子基于時間歷程的演化規律，得到各因子時間演化系數。本研究基于行業發展的“年度狀態”與“時間序列”2個維度實現對鐵路交通行業可持續發展能力的解構分析，并結合趨勢線分析等方法對研究結果進行了深入解讀，研究方法客觀性較好，通用性較強。

1.1 定量評價模型

1.1.1 熵權法

熵權法是基于信息熵確定指標權重的方法。信息熵是對信息有效性的度量，指標信息熵值越小，則效用值越高，在系統發展中作用越強，因此賦予較高權重。對于個樣本、個指標的體系，計算步驟如下[9]：

1) 對指標數據z標準化處理，得到指標標準值x(0≤≤，0≤≤)；

2) 求解指標熵值e

3) 求解指標效用值d

4) 確定指標權重w

5) 利用熵的可加性，對下層指標效用值d求和，得到上層指標效用值D，并求解其權重：

1.1.2 突變級數法

突變級數法是一種對評價目標進行多層次分解并實現定量評價的數學方法，理論基礎是突變理論中的系統勢函數=(,)。勢函數=(,)是由反映系統行為的狀態變量{x}和影響系統行為的控制變量{u}構成，聯合求解()=0和Δ()= det()=0得到系統的分歧點集方程，當滿足該方程時，系統狀態發生突變[10?11]。突變級數法常用公式如表1所示。

表1 突變級數法相關公式

利用突變級數法進行評價的步驟如下：

1) 構建具有層次結構的評價指標體系，并進行指標排序。由于控制變量不超過4個，所以由上層指標分解到下層子指標的數量也不應超過4個。指標過多時，可采用統計學方法降維處理。突變級數法沒有提供指標排序方法，本文利用熵權法求解指標權重w，進而實現對其排序[12]。

2) 根據子指標(即控制變量)的數量確定該系統所屬突變類型，例如某一指標分解的子指標數量為4，則該系統為蝴蝶型突變。

1.2 均衡發展系數

對各年度指標數據求解變異系數，作為行業均衡發展系數。變異系數反映了數據離散程度，可用來衡量年度各項指標發展的相對均衡性，其值越大，表明指標間的離散性越強，發展均衡性越弱。

式中：C，M和M分別為均衡發展系數、數據標準差、平均值。

1.3 障礙度演化分析模型

障礙度分析是一種基于指標偏離度識別制約事物發展要素的數學方法。該方法通過對診斷目標進行多層次分析，形成診斷指標體系，并通過求解各層次指標的障礙度，識別制約事物發展的障礙因子[13]。

式中：M，P和R分別為第項指標的障礙度、貢獻度、偏離度。結合熵權法，可取P=w，R=d，根據M大小排序即可確定障礙因子的主次關系[14]。針對各因子對應指標的歷年數據應用變異系數分析，識別各因子基于時間歷程的演化規律，可以得到障礙因子的時間演化系數，計算公式同公式(5)。

2 指標與數據

2.1 評價指標體系

實現鐵路交通行業可持續發展，即是通過合理配置土地資源、有效降低能源消耗等，實現行業提升與社會進步相互協同的健康發展格局，更好服務于國家現代化進程[15]。因此，本文圍繞行業發展水平、服務能力、資源需求、生態保護等，構建了鐵路交通行業可持續發展綜合評價指標體系，見表2。

表2 鐵路交通行業可持續發展能力綜合評價指標體系

*路網系數：考慮到鐵路發展與人口、GDP的密切關系，設計“路網系數”作為衡量鐵路交通行業發展規模與經濟社會發展水平適配程度的指標，其計算公式為“營業里程/(人口?GDP)1/2”。

2.2 數據來源與處理

研究數據來源于《中國統計年鑒》《鐵道統計公報》等資料，選取了2005～2018年度相關數據。為消除量綱和數量級的影響，需對原始數據進行標準化處理。根據指標特性將其分為正向、負向和固定型指標。正向指標即數值越大越有利，負向指標則相反，固定型指標是指與某一理想值*越接近越有利的指標類型，3類指標標準化公式如下：

數據標準化后，依據熵權法求解各層級指標權重，應用突變級數法，從3級指標開始，利用歸一化公式逐級完成評價，并求解各年度均衡發展系數，進行對比分析；依據障礙度演化分析模型，識別制約行業可持續發展的主要障礙因子及其時間演化系數，對其演化規律形成認知。

3 結果與討論

3.1 鐵路交通行業可持續發展綜合評價分析

2005～2018年我國鐵路交通行業可持續發展綜合評價值及各年度均衡發展系數見表3。

對歷年評價值進行趨勢線分析，如圖1所示。

綜合評價值作為行業年度可持續發展能力的量化，其擬合趨勢線是對這一量值在時間序列發展狀態的刻畫，我國鐵路交通行業可持續發展能力基本上保持著逐年穩步上升的發展態勢，并且進入了平穩發展期。均衡發展系數反映了行業年度各項指標發展的相對均衡性，鐵路交通行業發展均衡性基本上以2008年與2014年為界，呈現出“弱化?加強?弱化”的波動發展態勢。2003年原鐵道部跨越式發展路線的提出以及2004年《中長期鐵路網規劃》的頒布，行業從技術到規模均進入快速發展期，并保持了較好的持續性；2008年我國高鐵技術取得重要成果，形成了時速350 km高速鐵路技術標準體系，并成功運用于客運專線建設，高鐵技術和產品逐漸輸入到全球市場中，2014年我國頒布了《高速鐵路設計規范》等55項鐵路技術標準，主持了10項國際鐵路聯盟、9項國際電工委員會鐵路國際標準的制定工作，成為國際高鐵行業標準制定的重要參與者[16]；2015年我國形成以高鐵為核心的快速客運網，“四縱四橫”高鐵網絡主骨架基本竣工，進入普鐵、高鐵和城際鐵路相互結合的布局，同時隨著經濟進入新常態，在技術水準大幅提高、產業規模不斷擴大、市場環境日趨復雜等因素影響下，行業進入相對復雜的發展期，形成行業發展能力與行業指標的不均衡性同步上升的態勢。由此可見，行業的快速發展或新技術的規模化應用在一定程度上會影響到行業發展指標的均衡同步提升，隨著產業結構的優化以及新技術潛力的釋放，行業發展指標間的不均衡會趨于改善。因此，行業發展均衡性變化周期也是行業“技術更新應用到技術改進吸收、建設規模快速提升到運營布局優化完善”的發展周期。

3.2 鐵路交通行業可持續發展障礙因子診斷

通過障礙度分析模型求解3級指標障礙度及時間演化系數，并依據障礙度大小進行排序，見圖2。

表3 我國鐵路交通行業可持續發展能力綜合評價值與均衡發展系數

圖1 我國鐵路交通行業可持續發展能力年度綜合評測

圖2 我國鐵路交通行業可持續發展障礙因子及時間演化系數分析

由指標障礙度分布狀態可知，對于行業發展，大多數指標障礙度較低，不構成主要障礙因素。指標體系的障礙度與時間演化系數基本上保持著同向變化，趨勢線均為指數分布，表明指標體系整體呈現穩定的持續發展態勢，制約行業發展的主要指標呈現出明顯的高障礙度值，同時也具有較高的變化率，表明我國鐵路交通行業現代化建設事業總體上呈現出合理的發展態勢，但也存在主要的發展制約要素。基于以上分析，選取了障礙度值居于前6位的因子作為制約行業發展的主要因素，見表4。

表4 鐵路交通行業可持續發展主要制約因素

主要制約因素的障礙度值合計為0.640，解釋度較好，建設資金、貨運、電氣化率構成當前鐵路交通行業可持續發展亟需關注的方面，也是體現了行業發展的深層次矛盾。鐵路行業主要包括鐵路建設和鐵路運營兩方面。從鐵路建設來看，我國鐵路建設資金由權益性資金(占比35%)與債務性資金(占比65%)組成，近年來我國鐵路建設投資持續高位運行，2014年以來連續5年固定資產投資超過8 000億，其中高鐵建設投資占比70%左右，以負債為主的融資模式形成了較高的債務規模，同時，高鐵線路整體盈利能力較弱，尚未形成穩定投資回報，鐵路發展承擔著巨大壓力[17?18]；從鐵路運營來看，近年來我國鐵路貨運占比明顯下降，全社會的貨運量和貨物周轉量中鐵路占比僅在8%與14%左右，遠低于發達國家(占比14%)及2003年水平(占比32%)，鐵路貨運比較優勢沒有有效發揮。由此可見，鐵路客運與鐵路貨運在資金投入、服務能力、市場規模等方面的發展不均衡構成影響行業可持續發展的主要因素。

3.3 討論

近年來，我國鐵路交通行業發展取得顯著成就，但也存在行業發展不均衡以及可持續發展能力不足的問題。一方面，我國城鎮化進程的快速發展以及高鐵技術的規模化應用，有力帶動了鐵路客運市場規模的提升，同時也帶來了投資壓力大、高負債率等問題，影響了行業平穩發展；另一方面，鐵路貨運滯后于經濟發展要求，其比較優勢沒有充分發揮，成為影響交通行業整體水平提升的制約要素。目前，我國高速鐵路與重載鐵路等技術均達到世界領先水平，鐵路行業已具備一定規模，實現技術優勢與產業規模有效融合以解決行業發展不均衡問題，并根據客運與貨運所面對的不同市場主體，積極拓展鐵路相關多元業務，增強盈利能力與拓寬融資渠道，綜合提升行業可持續發展能力。

3.3.1 與城鎮化發展進程相結合，保障鐵路客運能力穩步發展的同時，提升行業盈利能力

改革之初，鐵路客運在我國居于主導地位，客運量與旅客周轉量分別占據市場份額的1/3與60%，上世紀90年代以后市場份額持續下降，2008年達到歷史最低值7.0%。2008年隨著我國進入高鐵時代，鐵路客運發生質的飛躍，2018年高鐵里程達到2.9萬km以上，客運量與旅客周轉量也提高到18.8%和41.3%。高鐵有力提升了鐵路客運在經濟社會中的重要地位，極大提高了資源配置的效率，深刻影響了社會生產生活方式，推動了我國交通現代化進程[1]。我國鐵路交通事業發展的直接效用是滿足人民出行需要，最終目的則在于通過改變時空關系促進區域經濟與社會發展，推動沿線城鎮建設，因此，鐵路交通行業發展并不應局限于滿足旅客與貨物的空間位移功能訴求，而是有著更為豐富的內涵，應與我國城鎮化進程緊密結合，以鐵路交通行業優質資產對接新型城鎮化的要求。目前我國快速城鎮化進程與土地資源不足的矛盾突出，而鐵路交通行業在面臨發展資金緊缺的同時，又有大量用地僅局限于鐵路運輸生產，造成資源的浪費與閑置，應借鑒國外成熟的公交導向土地開發模式(TOD模式)，探索我國鐵路土地綜合利用相關工作，對于化解債務壓力、實現行業持續發展具有重要意義。同時，我國當前快速城鎮化階段也是TOD開發模式發揮作用的最佳時機，高效開發利用車站及線路的用地資源，可實現提升行業盈利能力與促進國家新型城鎮化發展的雙贏局面[19?21]。

3.3.2 以多式聯運為契機，加強先進技術應用，提升貨物服務能力與水平

與鐵路客運快速發展形成對比的是，鐵路貨運市場占比持續低迷，公路貨運居于絕對強勢地 位[22]，導致了我國運輸市場呈現結構性失衡。我國鐵路貨運改革滯后于經濟發展要求，其在大宗物資、中長途距離運輸上的優勢未能有效發揮。多式聯運作為一種高效集約的運輸方式，是我國推進運輸結構調整、實現交通強國戰略的重要支撐，同時也為鐵路貨運發展提供了重要歷史機遇期。我國多式聯運尚處于起步階段，貨運量僅占社會貨運總量3%左右，發揮鐵路貨運的技術優勢以加強多式聯運的經濟支撐能力，還有許多問題有待解決。首先，多式聯運發展標準體系還不完善，需通過頂層設計，制定符合我國國情標準和規范體系，以系統性創新引導運輸機制的深層次變革；同時，多式聯運相關裝備研發及基礎設施建設等還不充分，各運輸方式間連通性有待改善。鐵路參與多式聯運的成熟度決定著聯運發展的實際水平[23?24]。對于我國鐵路貨運，應以多式聯運發展戰略為契機，發揮行業主導作用，加大標準化系統集成的研發工作，設計適用于多式聯運的裝備體系、信息技術、運輸組織與調度系統等，實現不同運輸方式在多式聯運業務中的高效聯結，促進我國物流組織和運輸結構在更高層級上的優化與變革。

4 結論

1) 提升行業可持續發展能力是是實現我國鐵路交通現代化建設的重要保障。研究發現，2005～2018年間我國鐵路交通行業可持續發展能力總體上保持著逐年穩步上升的發展趨勢，并且進入了平穩發展期，行業指標均衡性隨著行業發展周期呈現“弱化?加強?弱化”的波動發展態勢；制約行業發展的主要指標因素呈現出明顯的高障礙度值，同時也具有較高的變化率，建設資金、貨運、電氣化率構成了影響我國當前鐵路交通行業可持續發展的主要障礙因子。

2) 我國鐵路交通行業發展不均衡性主要表現為客運與貨運發展的不平衡。依托鐵路客運市場，充分把握城鎮化發展契機，保障運輸能力穩步提升的同時，以市場需求為導向，激活鐵路優質資產，提高綜合服務能力，提升行業盈利能力；加大鐵路貨運市場化改革力度，積極服務于多式聯運發展戰略，充分發揮行業主導地位，加大標準化系統集成的研發工作，提升貨運效率與服務能力。

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Evaluation and evolution law of sustainable railway transport development

YAN Zhigang1, 2, WANG Xueli1, QIN Wei1, ZHAO Yucheng3

(1. Shijiazhuang Institute of Railway Technology, Shijiazhuang 050061, China;2. Hebei Green Intelligent Engineering Technology Center, Shijiazhuang 050018, China;3. Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050014, China)

For China’s transportation modernization, the sustainable development ability of railway transportation is very important. Based on industry scale, economic demand, resource constraints and other development factors, the comprehensive evaluation index system of sustainable railway transportation development capacity is designed. On this basis, quantitative evaluation model, balanced development coefficient and obstacle degree evolution analysis model were constructed. Based on the data from 2005 to 2018, the development status, evolution rules and constraints of China’s railway transportation industry were analyzed. It was found that the sustainable development capacity of China’s railway transportation has maintained a steady growth from 2005 to 2018. The equilibrium of industry indicators fluctuates with the development cycle of the industry. The improvement of profitability can be achieved through the development of TOD mode relying on railway passenger transport. And with the help of national intermodal transport development strategy, railway freight capacity can be improved. With the balanced development, the sustainable development capacity of railway transportation can be improved.

railway transportation; sustainable development; catastrophe progression method; obstacle degree model

U29-3

A

1672 ? 7029(2020)12 ? 3028 ? 08

10.19713/j.cnki.43?1423/u.T20200120

2020?02?18

河北省教育廳青年基金項目(QN2018102)；河北省教育廳重點科研項目(ZD2019120)

閆志剛(1980?)，男，河北石家莊人，副教授，博士，從事交通工程研究；E?mail：490967853@qq.com

(編輯 涂鵬)