基于超效率SBM-Undesirable模型的湖北公路運輸效率評價

詹斌， 鄭撼昊

(武漢理工大學 交通學院， 湖北 武漢 430063)

隨著交通強國戰略的實施，湖北進入加快建設交通強省的發力階段，湖北交通運輸發展站在了新的歷史起點上。2019年湖北全省交通運輸業完成固定資產投資約2 593億元，其中公路運輸約640億元，占24.6%；公路客運周轉量492億人·km，貨運周轉量2 968億t·km，分別占全省客貨運輸周轉量的37%和43%。可見，公路運輸水平是湖北交通運輸發展中至關重要的一環，直接影響湖北交通強省戰略的實施。對湖北公路運輸效率進行研究，是促進湖北公路運輸發展的基本路徑，也是貫徹湖北交通強省戰略的內在要求。

已有學者對不同國家和地區的公路運輸效率進行了分析，如Sami Jarboui等運用隨機前沿分析法對18個國家公共運輸運營商的效率進行了測量；Cinzia Daraio等運用隨機前沿分析法和數據包絡分析法，從運輸的經濟性角度對羅馬公共交通的效率和有效性進行了研究；孟郁通過構建SBM-DEA模型，對四川公路運輸效率的空間差異進行了比較；馮麗霞采用DEA-Malmquist方法分析了吉林省公路運輸系統效率時間的演化特征。在公路運輸效率評價中，對環境污染等非期望產出的考量難以避免，且使用傳統DEA模型存在所得效率區間限制在[0，1]和模型存在“徑向”、“角度”等問題，“徑向”即要求模型中的投入產出增加或減少的變化同比例，“角度”即基于投入或產出導向的單一角度來進行效率測度，關注固定投入或固定產出時對應的產出或投入變化的程度，都可能使結果存在較大誤差。超效率SBM-Undesirable模型能較好地解決上述問題，增加模型的精度，使分析結果更全面、可信。為此，該文采用超效率SBM-Undesirable模型對湖北省2010—2019年公路運輸效率進行評價。

1 模型建立

1.1 超效率SBM-Undesirable模型

傳統的數據包絡模型盡管能對決策單元的相對有效性作出評價，但由于模型本身是基于徑向角度的，加上未考慮松弛變量，所得效率評價結果難免與實際水平有偏差。SBM模型克服了傳統DEA模型無法對松弛變量進行衡量的缺陷，并利用非徑向方法提升了效率評價的可靠性。在SBM模型中考慮非期望產出，即可得到SBM-Undesirable模型。超效率DEA模型能解決多個相對有效的決策單元之間的效率比較問題，將處于效率前沿面上的DMU作進一步區分。將上述模型結合，得到超效率SBM-Undesirable模型。

1.2 Tobit模型

在使用傳統DEA模型對公路運輸效率進行測度時，所得效率值為分布在[0，1]內的離散值，使用超效率SBM模型也存有同樣的相關限制。若采用最小二乘法將這些離散分布的效率值數據作為因變量進行估計，可能會存在參數估計產生較大誤差的問題。因此，使用Tobit模型(也稱受限因變量模型)進行回歸，并利用極大似然估計法對模型進行估計。Tobit模型的基本形式為：

Y*=βX+μμ～N(0,δ2)

式中：Y為效率值向量；Y*為橫截因變量向量；β為相關系數向量；X為自變量向量；μ為服從正態分布的誤差項。

2 指標體系構建

根據上面的分析，公路運輸效率測度涉及的指標包括投入指標、期望產出指標和非期望產出指標，考慮到研究背景和目的，在構建效率評價指標體系時不僅要參考既有相關研究成果，選取的指標還要符合交通強國的相關要求。交通強國要求基礎設施布局完善、立體互聯，交通裝備先進適用、完備可控，運輸服務便捷舒適、經濟高效，科技創新富有活力、智慧引領，安全保障完善可靠、反應快速，綠色發展節約集約、低碳環保，開放合作面向全球、互利共贏，人才隊伍精良專業、創新奉獻，完善治理體系、提升治理能力。根據上述要求篩選的投入和產出指標見表1。

表1 湖北公路運輸效率評價指標選取

投入指標分為基礎設施、交通裝備、人才建設3個方面，選取公路總里程作為反映湖北在基礎設施方面投入水平的指標，交通裝備方面選取運輸車輛保有量，人才建設方面選取從業人員數量。

產出指標包括期望產出和非期望產出兩方面，其中期望產出為運輸服務，考慮到模型對于指標數量的限制，選取能涵蓋公路客運和貨運兩方面產出的復合指標綜合換算周轉量來表示；非期望產出包含安全保障和綠色發展兩方面，分別選取傷亡人數、二氧化碳排放量作為其產出指標。二氧化碳排放量不能直接由相關統計資料獲得，采取自上而下的方式由能源消耗量通過下式計算：

式中：P為公路運輸所排放的二氧化碳總量；Hi、Ni分別為第i種能源的消耗總量和折算標準煤的系數；K為標準煤的二氧化碳排放系數，其值可參考《中國能源統計年鑒》獲得。

3 實證分析

3.1 湖北公路運輸效率測度

選取2010—2019年湖北各轄市(州)的投入、產出數據(來源于歷年湖北統計年鑒、湖北交通統計年鑒、中國能源統計年鑒及各市州的統計年鑒等)，運用超效率SBM-Undesirable模型計算湖北及其各市(州)各年的公路運輸綜合效率，結果見表2。

表2 2010—2019年湖北各市(州)公路運輸綜合效率值

計算湖北及其13市(州)2010—2019年公路運輸綜合效率的平均值，并將湖北分為武漢城市圈、鄂西北地區、鄂西南地區三大區域分別計算各區域市(州)公路運輸平均效率的幾何平均值作為該區域的平均效率，結果見表3。由表3可知：1) 武漢市的公路運輸效率均值最高，為1.131 6，公路運輸的投入資源能得到有效利用；恩施州的效率均值最低，為0.255 2，存在很大改進空間。2) 不同地區的公路運輸效率差距明顯，位于前五位的分別是武漢、孝感、襄陽、黃岡和宜昌，這可能與湖北省政府“一主兩副多級”戰略的實施有關，湖北在致力于城市發展和建設的過程中，也加速了這些地區的交通運輸發展，帶動了公路運輸效率的提升。3) 三大區域中，公路運輸平均效率最高的為武漢城市圈，其次為鄂西北地區和鄂西南地區，其平均效率值分別為0.912 9、0.796 1和0.644 7。

表3 湖北各地區2010—2019年公路運輸效率均值及排名

3.2 湖北公路運輸效率影響因素分析

3.2.1 影響因素選取

通過對相關文獻的整理，參考交通強國相關要求，將影響湖北公路運輸效率的因素分為社會經濟條件、基礎設施建設水平、對外開放水平、運輸供給質量、人才培養水平和綠色發展水平6個方面。考慮指標數據的可獲性及代表性，選取湖北各地區公路運輸綜合效率為因變量，人均地區生產總值、公路總里程、等級公路占比、對外貿易總額、公路運輸從業人員數量和能源消耗量分別作為代表6個影響因素的自變量。

3.2.2 實證結果

使用Eviews9軟件對前文建立的Tobit模型進行面板數據回歸分析，考慮到各變量數值相差較大，分析前對所有解釋變量進行對數化處理。回歸分析結果見表4。

從表4可看出：1) 湖北省社會經濟條件與公路運輸效率成正相關，說明社會經濟發展水平是公路運輸穩定發展的重要支撐，不但可為公路運輸發展提供充足的資金保障，使其擴大規模形成規模效應，還能帶動運輸需求進而促進公路運輸管理和技術水平的提升，從而提高其綜合運輸效率。2) 公路基礎設施建設水平與湖北省公路運輸效率成正相關，公路基礎設施的發展有助于擴大公路運輸規模，提升公路運輸能力，從而促進其綜合效率的提升。3) 運輸供給質量與公路運輸效率表現為正相關，等級公路占比可從一定程度上反映公路運輸的供給水平，隨著湖北公路運輸供給質量的提升，更多的運輸需求能得到滿足，公路運輸效率提高。4) 開放合作水平與公路運輸效率成正相關，對外開放水平是影響公路運輸效率的重要因素之一。其原因可能是對外開放程度的提升可一定程度上帶動當地社會經濟發展和運輸需求的提升，從而提高運輸效率。5) 人才培養因素在模型中顯示出對效率值的正向影響，但其在顯著性水平上未通過檢驗，在統計意義上并沒有顯著性。原因可能是在研究時間內湖北公路的總體管理水平和規模尚未達到最優，從業人員數量的變化對公路運輸效率的影響并不顯著。6) 綠色發展因素選取的能源消耗量對湖北公路運輸效率的影響也是負向的，原因可能是能源消耗量的增加會帶來更多的環境治理成本，而這些成本又一定程度上影響社會經濟水平，從而影響公路運輸綜合效率。

表4 湖北公路運輸效率影響因素Tobit分析結果

4 結論及相關建議

以提升湖北公路運輸效率為目的，建立效率評價指標體系，運用超效率SBM-Undesirable模型與Tobit模型測算湖北及其13市(州)2010—2019年公路運輸效率及影響因素，結論及建議如下：

(1) 湖北省2010—2019年的平均公路運輸效率為1.007 6，總體有效且呈上升趨勢；武漢城市圈的平均公路運輸效率與其他兩大區域差距較明顯，鄂西北地區平均效率高于鄂西南地區，區域差異較顯著。需優化運輸網絡結構，協調區域運輸發展，可考慮各地區實際情況，對于鄂西南及鄂西北內部分公路運輸基礎設施不發達的地區給與適當的資金和政策支持，提升其基礎設施建設水平。另一方面公路等級的提升有助于公路運輸技術效率的提升，在這些區域建設新的高等級公路的同時，對現有低等級公路進行升級改造，并加強對運輸基礎設施的養護，使其適應運輸需求的增長，減少區域間公路運輸水平的差異，使湖北各區域間的公路運輸均衡發展。

(2) 各影響因素中湖北省的社會經濟條件、基礎設施建設水平、對外開放水平、運輸供給質量、綠色發展水平對公路運輸效率的影響相對顯著，其中人均地區生產總值、公路總里程、等級公路占比和對外貿易總額指標對公路運輸效率的影響為正向，公路運輸從業人員數量對公路運輸效率的影響并不具備統計意義的顯著性，而綠色發展因素對公路運輸效率的影響相對顯著且能源消耗量對公路運輸效率的影響為負向。除需優化運輸基礎設施外，還需擴大對外開放規模，拉動運輸需求增長。對外開放水平的提升可促進當地社會經濟發展，湖北雖地處內陸，但東承“長江經濟帶”發展布局，西接“一帶一路”重大戰略，擁有良好的開放基礎，可考慮合理引進外商投資，吸引外部優秀企業，帶動本地產業發展，從而拉動運輸需求，推動公路運輸市場的發展，提升市場活力。再就是集約利用運輸資源，促進行業綠色發展。作為資源消耗型行業，公路運輸綠色發展是湖北交通強省戰略實施的重要一環，湖北仍存在節能運輸裝備應用不足、標準規范滯后等問題，難以適應當前公路運輸綠色減排的需要。應集約高效地利用運輸資源，提升湖北公路的綠色發展水平。一是大力推廣新能源汽車，增加清潔能源的使用率，并完善相關配套設施；二是強化標準規范，優化節能統計體系，引進先進監測技術，探索實行更科學的管控措施；三是強化綠色交通意識的形成，通過宣傳引導群眾自覺形成低碳出行理念；四是嚴格落實生態保護措施，在公路運輸基礎設施建設中將生態因素作為選線選址的重要標準，加強公路綠化美化，建設公路綠色廊道等；五是加大公路運輸行業綠色領域科研的投入，引進和培養專業人才，加快相關科技成果轉化。