基于層次分析法的鐵路運輸組織模式效益評價

王麗薇

摘要 目前我國鐵路發展方向是旅客列車高速化，貨物列車重載化。為了適應鐵路發展新趨勢，不斷優化運輸組織模式，提高鐵路運輸社會效益和經濟效益，文章以東烏鐵路運營發展為例，利用層析分析法，建立效益/代價層次結構模型，對三種運輸組織模式進行效益/代價評價，確定最優的運輸組織模式。

關鍵詞 東烏鐵路;評價效益;層次分析;SWOT分析

中圖分類號 U293.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）01-0044-03

0 引言

東烏鐵路是國家路網規劃中的一條重要鐵路，也是內蒙古自治區和鄂爾多斯市重點建設的地方鐵路項目。目前東烏鐵路現有列車運輸組織模式為開行4 026 t列車，在現有鐵路技術設備的情況下企業擬定開行5 000 t列車或開行6 000 t列車，兩種運輸組織模式都滿足東烏鐵路運輸組織的要求，但不同的運輸組織模式下的社會、經濟、技術效益不同，相應的投資改造、技術升級和設備閑置等一系列成本問題不同，確定最優的運輸組織模式，最大程度上提高運輸能力、增加經濟效益，對企業的快速發展至關重要[1]，同時對進一步促進鄂爾多斯市能源、化工、建材等相關產業的發展也起著重要戰略意義。

1 層次分析法的基本原理

層次分析法（Analytical Hierarchy Process，簡稱AHP）是美國匹茲堡大學教授A.L.Satty在20世紀70年代初首創的一種簡便、靈活而又實用的多準則決策方法，它是一種能將定性分析與定量分析相結合的、系統化、層次化的分析方法[2]。

1.1 構造層次分析模型

利用層次分析法研究分析各領域問題時，要根據具體情況選定影響因素，構建層次分析模型。一般包含：目標層、準則層、指標層等。

目標層（最高層）：表示解決問題的目的，即層次分析要達到的總目標。

準則層（中間層）：表示采取某種措施、政策、方案等來實現預定總目標所涉及的中間環節。

指標層（最低層）：表示要選用的解決問題的各種措施、政策、方案等。

1.2 建立判斷矩陣和一致性檢驗

層次分析法的基礎是每一層各因素相對重要性的判斷，這些判斷可以通過引入合適的標度，用數值表示出來，寫成判斷矩陣。此判斷矩陣表示針對上一層的某個因素，本層次與其有關的各個因素之間相對重要性的比較。

在層次分析法中引入判斷矩陣最大特征根以外的其余特征根的負平均值，作為度量判斷矩陣偏離一致性指標，檢查決策者判斷思維的一致性。

（1）

為了度量不同階判斷矩陣是否具有滿意的一致性，還需引入判斷矩陣的平均隨機一致性指標RI值，對于1～9階判斷矩陣，RI值分別為0.00;0.00;0.58;0.90;1.12;1.24;1.32;1.41;1.45。判斷矩陣的一致性指標CI與同階平均一致性指標RI之比稱為隨機一致性比率，記為CR。當時，認為此判斷矩陣具有滿意的一致性，否則就需要調整判斷矩陣，并使之具有滿意的一致性。

2 東烏鐵路運輸組織模式的SWOT分析

2.1 內部優勢分析

（1）企業帶動社會效益提升（A1）：東烏鐵路是鄂爾多斯市乃至整個西北地區一條便捷的出海大通道，其運輸經營模式的進一步擴大、優化，對于促進沿線資源優勢向經濟優勢轉化、完善路網布局、改善投資環境具有非常重要的作用。

（2）企業經濟效益顯著提高（A2）：在充分考慮企業發展現狀的情況下，確定最優的運輸模式將會使企業運輸資源最大化利用。目前企業年運量1 000萬左右，預計“十四五”期間，東烏鐵路年運量可達到1 500萬t，最優的運輸模式可以滿足企業不斷增長的運輸需求，提高運輸產能，節約運輸成本，提高運輸效益。

（3）企業技術效果不斷優化（A3）：新的運輸組織模式將一定程度上帶動企業技術、技能的不斷提升，增強人才隊伍知識儲備，提高企業整體技術管理效能。

2.2 內部劣勢分析

（1）企業投資尚需擴大（C1）：企業現有關鍵鐵路運輸設備雖能滿足幾種運輸方案的技術要求，但在實際運營中還需投入資本用于部分設備（如供電線路、鐵路鋼軌、鐵路信號等）升級改造和現有技術手段的優化提升。

（2）企業運輸成本增大（C2）：運輸組織模式的優化升級，一定程度上會增加機車、車輛租用費用，裝卸費用等運輸成本。

（3）企業設備可能閑置（C3）：由于企業尚處于運營發展的初期，運量受市場、貨源、政策等因素影響，每年波動幅度都較大，改變現有運輸模式，增加（升級）的技術設備設施，可能受運量波動造成閑置。

3 東烏鐵路效益層次分析模型

3.1 建立效益/代價層次結構模型

在SWOT分析的基礎上，利用層次分析法對東烏鐵路內部優勢因素及劣勢因素建立效益/代價評價模型。效益層次結構模型主要分三層，最高目標層：效益，準則層：社會效益、經濟收入、技術效果、指標層：方案1（開行4 026 t列車的運輸組織模式），方案2（開行5 000 t的列車的運輸組織模式），方案3（開行6 000 t的列車的運輸組織模式）。代價層次結構模型主要分三層，最高目標層（代價），準則層：（投資、運輸成本、設備閑置），指標層（方案1、方案2、方案3）。

3.2 構造判斷矩陣及一致性檢驗

3.2.1 構造東烏鐵路的效益層次結構模型的判斷矩陣及一致性檢驗

（1）相對于東烏鐵路的效益這個總目標，各選擇準則重要性相對比較建立判斷矩陣U-A，相對于社會效益準則（A1），經濟收入準則（A2），技術效果準則（A3）各選擇指標的相對重要性比較建立判斷矩陣A1-M，A2-M，A3-M，如表1。

以判斷矩陣U-A為例，用和積法計算此判斷矩陣的最大特征根及相應的特征向量：

① 將判斷矩陣每一列正規化：

如：

（2）

（3）

②正規化后的判斷矩陣按行相加得向量，再正規化，則所求特征向量為：

（4）

③計算判斷矩陣的最大特征根：

（5）

判斷矩陣的最大特征根：

（6）

判斷矩陣為3階矩陣，平均隨機一致性指標，隨機一致性比率，此判斷矩陣具有滿意的一致性。

（2）并利用計算機編程（C語言）來實現整個計算過程（以判斷矩陣A1-M計算為例）[3]如圖1，經計算得到各運輸組織方案相對于東烏鐵路效益總目標的層次總排序計算如表2。

經計算 CR=0.024<0.10，各運輸組織方案相對于效益總目標的層次總排序一致性檢驗通過。所以，對于采用合理的運輸組織模式，提高經濟效益這個總目標，所考慮的三種方案的相對優先排序為M3，即方案3;M2，即方案2;M1，即方案1。因此，從幾種方案的經濟、社會效益來看，開行6 000 t列車比其他兩個方案具有優勢。

3.2.2 構造東烏鐵路的代價層次結構模型的判斷矩陣及一致性檢驗

相對于代價（P）這個總目標，各選擇準則重要性相對比較建立判斷矩陣， 相對于投資（C1）、運輸成本準則（C2）、設備閑置準則（C3）各有關選擇指標的相對重要性比較建立判斷矩陣如表3。

經計算，東烏鐵路代價總目標的層次總排序為M3=0.460;M2=0.325;M1=0.214，CR=0.028<0.01，各運輸組織方案相對于代價總目標的層次總排序一致性檢驗通過。所以，對于各運輸組織模式相對于代價層次總目標所考慮的三種方案的相對高低排序為：M3，M2，M1。三種運輸組織方案中，開行6 000 t列車的運輸代價最高。

3.3 東烏鐵路運輸組織方案選擇

東烏鐵路三種運輸組織方案的效益權值為，三種運輸組織方案的代價權值為，則三種運輸組織模式的效益/代價為，即為，規一化后為。則東烏鐵路三種運輸組織方案中方案3（開行6 000 t列車的運輸組織模式）的效益/代價權值最高，即此方案最優。

通過層次分析法，對三種運輸組織模式進行效益/代價分析，擬定其最經濟，最合理，最有利于發展的運輸組織模式為開行6 000 t列車的運輸組織模式。此種模式可由現有SS3B型機車牽引列車總重為6 000 t的車列?，F有6臺SS3B型機車，可以暫時滿足運輸對機車臺數的需求，車輛近期使用C64型車輛，遠景發展東烏鐵路應購置C80型車輛及機車，以滿足運輸需求。

4 總結

東烏鐵路開行6 000 t重載列車，不僅可以減少運營費用，節約支出，提高經濟效益，還可以減輕職工的作業強度，提高工作效率。但還應該進一步確定東烏鐵路運營的效益和費用支出，以精確其效益/代價模型，更好地確定東烏鐵路的重載運輸組織模式。

參考文獻

[1]帥斌，霍婭敏.交通運輸經濟[M].成都：西南交通大學出版社，2007.

[2]趙煥臣，許樹柏，和金生.層次分析法[M].北京：科學出版社，1986.

[3]鄭麗英，李玉龍，李萬祥，等.C語言程序設計[M].北京：中國鐵道出版社，2005.