道路運輸裝備高效性評價指標分析與研究

宗成強 李月 張浩

交通運輸部公路科學研究所 北京 100088

1 前言

我國物流成本總體偏高，物流總費用占GDP比重比發達國家高出近一倍。為了改變這一現狀，我國提出了深化供給側結構性改革，并將推進物流降本增效作為一項重要推進措施。

目前，關于物流成本的核心問題以及降本增效主要方向有著許多不同的認識，我國主要集中于通行費用減免、運輸組織優化等方面，對于道路運輸裝備的評價指標涉及較少。歐美國家關于道路運輸裝備評價的相關指標主要集中在車輛的燃料（油）經濟性、車輛動力性以及輕量化等方面。與發達國家相比，我國貨運市場混亂，缺少主導的物流企業，且由于超限超載的路面執法管理不嚴，導致大量不合規的車輛上路行駛，對道路運輸裝備高效性的研究則更少。

目前，國內相關合規車型在設計上未充分考慮到貨物裝卸效率、適用場合、運輸效率、裝貨容積等因素，導致用戶在車型選擇時提出了車型定制化需求，且由于我國貨運市場是屬于充分競爭市場，貨運企業在車型購置上掌握了更大的主動權，車輛生產企業一味地滿足貨運企業需求，生產出品種繁多的車型，不利于車輛生產企業的技術研發，更不利于道路運輸車型的標準化。

為了解決目前現有車型混亂的問題，加速推動貨運車型的標準化進程，需要對道路運輸裝備（主要針對道路運輸車輛）中與整體運輸高效性能相關的參數開展技術研究，分析關鍵指標并進行科學驗證，將評價參數與結果反饋到車輛生產企業有助于減少貨運車型數量，同時可為物流企業提供高效的運輸裝備。

高效、節能的道路運輸車型主要體現在車輛的可靠性、動力性、經濟性，貨廂容積（半掛牽引車除外），裝卸操作的便捷性（半掛牽引車除外），載質量利用系數（掛車除外）等方面，具體如下：

a.車輛的可靠性。車輛可靠性越高，車輛的出勤率也就越高，可保證車輛在限定時間內能行駛更多的里程，運送更多的貨物。

b.車輛的動力性。車輛動力性是保證車輛能夠高速行駛的必要條件，只有車輛的動力性能強勁，才能保證車輛能夠高速爬坡行駛，并能快速超越同向行駛的其他車輛，保證車輛運輸的時效性。

c.車輛的經濟性。車輛經濟性，也就是汽車燃油經濟性，是指車輛在滿載貨物運輸時，能夠保證其燃料的消耗量處于一個較為良好的水平，降低污染物排放的同時，也節約了燃料的消耗量，有助于貨運企業節約運營成本。

d.貨箱容積。貨箱容積是用來衡量貨物裝載空間的一個指標，按照我國現階段公安部對貨運車輛管理的相關要求，車輛長度在6 m以內車輛注冊登記為藍色車牌，大于6 m的車輛，車輛注冊登記為黃色車牌。按照現有法規規定，車輛最大寬度為2.55 m。對于車輛長度在6 m以內的車輛一般在市內道路上行駛，從事日常生活物品的派送。而大型廂式貨車、貨車列車則主要從事城市間的貨物運輸。隨著我國經濟模式的轉變，物流企業承運的貨物類型已由工業原料向工業半成品轉變，其對貨廂容積要求更高。

e.裝卸操作的便捷性。對于車輛長度為12 m的普通貨車或者半掛車，其貨箱長度在9～13.5 m之間，即便是車廂開側門，貨物的裝卸也通常不便于機械化的裝卸，是耗時較多的一個環節。在大型貨運站場，需要有專門的空間或平臺用于貨物裝卸，而側簾式廂式車（含普通貨車、半掛車，目前標準正在申請國標計劃）可較好地解決貨物快速裝卸問題。側簾式廂式車的側面可以完全打開，把車廂側面的支撐立柱及阻擋橫桿取下后，便可在兩側直接用叉車進行裝卸作業。該車型兼顧了貨物封閉運輸和貨廂輕量化，在貨廂側面配有固貨裝置，使用方便，有利于貨物的托盤化運輸，在歐洲國家應用廣泛。此外，我國還存在少量翼開啟廂式車，雖然其裝卸方便，但自重較重，使用較為受限。

f.載質量利用系數。該指標是用來描述車輛整備質量與所承載貨物之間的對比關系，載質量利用系數越大，表明車輛的運載能力越好，單次運輸貨物的質量也比其他車型多。

按照車型的結構特點，可將高效、節能的道路運輸車型分為普通貨車、牽引車輛和掛車三類，通過專家評價的方式初步確定了三種車型高效運輸影響因素（見表1）。相關類型車輛需滿足現有法規要求，同時又需滿足上述相關要求。近幾年我國在大力推廣的中置軸貨車列車具有很大優勢，其牽引車輛配置高，列車裝貨容積較普通半掛車高約30%，且運輸作業模式靈活，可根據作業站場業務量的需要，靈活的選擇是否牽引中置軸掛車，從而提高車輛的使用率，有利于降低貨運企業運營成本。

表1 三種車型高效運輸的影響因素

2 系統評價方法的確定

目前針對運輸車輛本身的研究多集中在車輛動力性經濟性參數分析、牽引車與掛車接駁裝置設計、車輛與道路適應性、車輛行駛平順性和操縱穩定性等方面。針對車輛自身性能與高效性的綜合評價，需要選用合適的方法才能取得良好的評價效果。在對評價方法進行選擇時，應考慮以下幾個因素[1]：

a.評價的目的，選用評價方法之前，首先必須確定評價的目的和動機，根據評價目的對評價方法進行篩選；

b.需要的評價結果表現形式；

c.進行評價時可獲得的信息和數據；

d.可投入評價的技術人員及其素質、評價費用、完成期限、評價專家和管理人員的知識結構和水平等。

在選擇評價方法時，除考慮上述因素外，還要對評價方法可提供的評價結果及其適應范圍做進一步分析。

綜合考慮以上因素，結合研究的目標，考慮到數據獲得的難易程度、數據質量及可靠性、所建立模型的實用性、模型計算結果的可靠性，排除了主觀性較強、過于依賴專家經驗的德爾菲法和模糊綜合評判法，也排除了方法過于復雜、過分依賴大量客觀數據且適應性較差的數據包絡法和主成分分析法，同時排除了對本研究內容適用性不強的灰色關聯度法。綜合考慮各種評價方法的優缺點后，選擇了使用方便、具有較好的實用性的層次分析法。

3 評價指標權重計算方法及步驟

層次分析法（The Analytic Hierarchy Process，AHP）通過分析復雜問題根據其內在聯系，分解成不同的影響因素，并根據這些因素的重要程度將其分成不同的層次，從而形成金字塔式的多層結構。然后，由熟悉業務的專家逐層對每層次內部的因素，兩兩間的相對重要程度進行評分[2]，評分的方式較多，常見的有0～2三標度法、1～9標度法、指數標度法、分數標度法等，在影響因素不多，且精度要求不高的情況下，多使用1～9標度法進行打分。打分的結果需要通過一致性檢驗，確保打分時，不出現打分前后不一致的情形[3]。

層次分析法的實施過程主要包括以下步驟：構造層次分析模型—→編制權重專家評議表及專家打分—→構造判斷矩陣—→計算單權重值和最大特征根—→一致性檢驗—→總權重的計算等幾大步驟。

層次分析模型構造是針對目標問題將所有影響因素進行層次劃分，如目標層、準則層、指標層，并明確幾個因素間的從屬關系。

專家評議表及專家打分是對不同指標間進行列表評價，對表中的內容進行兩兩比較并評價打分。判斷矩陣是針對本層次所有因素之間的相對重要度的比較，對偏激偏見和差異的專家評價，可以將其剔除。單權重值和最大特征根的計算則是根據判斷矩陣數據的特征向量，經過歸一化處理后，得到各指標相對重要度，即單權重值，并按照相應的計算公式給出的方法和步驟，即可計算出每個考核指標的單權重和最大特征根。

一致性檢驗是為了保證判斷矩陣具有基本的一致性。層次分析法中并不要求判斷矩陣完全一致，允許存在一定偏差，但是要求判斷具有大體的一致性，不能出現明顯的邏輯錯誤，比如B1比B2絕對重要，B2比B3絕對重要，B3比B1絕對重要的邏輯錯誤。因此需對構造矩陣進行一致性檢驗。判斷矩陣的一致性指標與平均隨機一致性指標的比值滿足小于0.1時，則認為判斷矩陣具有滿意的一致性。如超過許可范圍，需要重新調整判斷矩陣，直至具有滿意的一致性。

總權重計算首先計算一級指標的權重值及每個一級指標下屬的二級指標相對權重值，并分析各指標層次下判斷矩陣的一致性水平。

項目組先后邀請行業專家對評價指標權重評議表進行了填寫，將專家評價結果進行綜合平均，分別得到準則層、指標層中各指標的綜合判斷矩陣。然后對各指標權重計算、確定最大特征根計算并進行了一致性檢驗，相關指標通過一致性檢驗后，再進行計算得到各指標總權重值。對于未通過一致性檢驗的評價，視為無效值。

以普通貨車為例，普通貨車準則層、目標層的權重計算如表2所示。

表2 普通貨車匯總后的評價指標體系及權重

4 評價指標標準值的確定

4.1 定性、定量評價指標量化方法

評價時部分指標為定性評價的，例如，車輛裝備了哪些具體設施。因此，按照評價指標類型將其歸為定量指標和定性指標[4]。定量指標可通過經驗或計算得到指標值。定性指標量化通常是首先給定性指標以明確定義，再根據指標定義和實際情況給指標評分，對不同等級規定評分值，并作為該指標的標值。

a. 定性評價指標量化方法。

定性指標定量化的問題，國內外已確定了多種定量化方法，如德菲爾（Delphi）法、模糊信息優化技術、灰色信息及處理方法、AHP法等，但由于問題的復雜性，至今仍沒有一個完善解決定性指標定量化的方法，沒有一個公認的量化模式[4,5]。本著從實用的角度出發，本課題涉及的定性評價指標較少（主要是“有”，“無”），因此相關指標的量化主要依據一線作業工人及專家經驗，確定相應得分，例如帶鋁合金尾板的普通貨車取100分，帶普通尾板的普通貨車取70分，不帶尾板的普通貨車取0分，其他定性評價指標也依據經驗進行量化處理。

b. 定量評價指標無量綱化。

根據各評價指標與評價目標的實際情況，確定評價指標的屬性值。不同指標的含義不同，因而其量綱各異。在各指標定量化后，需要對指標進行標準化（無量綱化）處理，統一歸在[0，100]范圍。標準化方法可分為直線型、折線型和曲線型三種[4]，實質是通過建立相應的公式，將原屬性值代入后進行計算[6]。本研究采用分段直線型，主要是根據運輸企業實地調研數據及文獻資料、行業標準查閱結果及專家意見，針對相關評價指標，依據數據在統計資料中出現的頻率次數總結出上述評價指標常見取值范圍，并確定標準值取值區間。

4.2 高效評價指標標準值計算步驟

根據前期實地調研數據、文獻資料、相關標準法規的查閱結果，針對目前主流車型，本研究以三類不同車型為主要研究對象，總結出目前相關車型高效評價系統中指標層各評價指標的常見取值范圍，即各指標的論域，表3給出了相關評價指標的取值范圍。

表3 普通貨車評價指標取值范圍

具體評分原則如下（以普通貨車為例）：

a. 噸/百公里油耗（L/t·100km）：

小于1為100分；在大于等于1到小于等于2，線性取值；大于等于2時，取值為0。

b. 比功率：

小于6.9時，取0；大于等于6.9小于8.5，按0～60分進行線性差值取值；大于等于8.5小于13，按照60～100分進行選取；超過13，均為100分。

c. 載質量利用系數：

小于1，取0；大于等于1小于1.6，按0～60分進行線性差值取值；大于等于1.6 小于2.2，按60～100分進行線性差值取值；大于等于2.2，均為100分。

d. 固貨裝置：

貨箱承載面系固點，按照是否滿足JT/T 1178要求，進行判定，滿足則取50分，不滿足則為0分。

貨箱側墻系固點，如果有側墻系固點，則取50分，否則取0分。

e. 尾板：

帶鋁合金尾板的取100分，帶普通尾板的取70分，不帶尾板取0分。

f. 貨箱與托盤的相容性：

如果貨箱寬度大于等于2 420 mm，則按照貨箱長度進行選取，貨箱長度除以1 000，余數小于等于200，取80；余數大于200，小于等于500，取100；余數大于500，取60。

如果貨箱寬度小于2 420 mm，則按照貨箱長度進行選取，貨箱長度除以800，余數小于等于200，取80；余數大于200，小于等于400，取100；余數大于500，取60。

g.貨箱內高：

貨箱內高小于等于2 200mm，取0分；大于等于2 200 mm小于2 500 mm，按照從0～60分進行差值計算；大于等于2 500 mm，小于2 800 mm，按照從60～100分進行線性差值計算；大于等于2 800 mm，取值為100 mm。

h.相關安全設施配置：

配有自動緊急制動系統，為40分；帶自動巡航系統，得30分，車道偏離預警系統，得30分。

5 高效性評價模型

無量綱化的標準值與評價指標權重均確定以后，便可以將每個評價指標的整體權重值與無量綱化的指標標準值作為模型輸入，將整體效能綜合評價數值作為輸出，建立操作簡便、計算量小、實用性強的高效性評價模型，根據輸出數值判定車輛高效性能。即如公式（1）所示。

以某型號的普通汽車為例，其配置如表4所示，按照4.2中的指標選取要求，取其標準值，將其與指標權重值進行計算，計算其累積之和，得到其高效性評分值為68.33。

表4 某型號普通貨車的高效性評價結果

6 結語

本文通過分析篩選出影響不同車型高效運輸的相關因素，基于層次分析法建立了普通貨車、掛車、牽引貨車三種不同車型的高效性評價模型，以某型號的普通貨車為例，通過以上方法分析得到了其高效性評分值，對評價車型的高效與否具有重要意義。未來，可考慮通過增加專家數量，修正相關評價指標的權重值，以便使該模型更為完善、貼近實際。