基于可拓评价法的高效能货物运输社会效益分析*

程学庆 ，赖宏智 ，黄 唯 ，王 鑫

（1西南交通大学交通运输与物流学院、西南交通大学交通运输与物流学院智能化国家地方联合工程实验室 副教授、博士，四川 成都 610031；2、3、4西南交通大学交通运输与物流学院 硕士研究生，四川 成都 610031）

0 引言

当下，在中国经济向“新常态”阶段过渡的情况下，小批量、多品种、高价值的货物运输需求有增高趋势[1]，但关系国计民生的大宗货物运输目前仍由铁路货运支撑。以煤运需求增加为例：经济形势好转。据国家统计局数据，2017年一季度房屋新开工面积31 560万m2，增长11.6%，增速提高 1.2个百分点。与此同时，冶金行业产量亦稳步增加，拉动煤炭需求增长；且2017年3月份我国南部地区由于降水不足，3月份水电发电量同比下降1.3%，受水电出力不及预期影响，火电发电量同比增长7.7%，火电需求增加了煤炭需求。迫切需要对铁路货运效能进一步提升开展深入研究。

高效能货物运输是一种充分利用大功率机车和大轴重车辆、改变列车编组、提高列车重量、大大降低运输成本、增加运输效率的货物运输方式。发展高效能货物运输符合当下经济新常态发展的诸多特性：能促进国内生产总值的增长、显著提高节能减排水平[2]，能促进新材料、新技术的全面推广和应用[3]，能提高我国铁路货车技术的地位。由此可见，发展高效能货物运输方式，是提高综合效率、降低运输成本的必由之路[4]。

铁路高效能运输具有极强的公益性，这类特殊贡献不能只单纯从经济方面进行效益评价，应当从铁路在国民经济和社会发展中的影响以及对相关产业、客户协调发展等多视角的社会效益予以评价。遗憾的是目前在高效能货物运输社会效益评价方面的研究相对欠缺，本文以此立意选题具有重要的现实意义。

1 国内外研究与方法分析

1.1 国内外研究

国外方面，美国联邦铁路管理委员会发布《铁路货运和汽车运输能耗对比研究报告》(2009)，报告采用先进的分析工具和科学的分析模型，指出铁路货运的能量利用率比汽车运输利用率要高；AAR(2010)的统计资料表明：铁路运输的市场占有率从1998到2007年逐年增加，到2007年占有率高达42．7%[5]；据 AAR(2011)统计，2008 年北美铁路运输年收入达634．14亿美元，其中重载运输总收入612．43 亿美元，占总收入的 96．58%，可见铁路运输具有良好的经济效益。国内方面，谢贤良(2003)分别用法国TGV高速铁路、日本新干线高速铁路和西班牙Madrid．Sevilla高速铁路三个实际例子来说明高速铁路的作用。这些铁路的共同点就是具有可观经济效益的同时，还带动国民经济的发展，具有良好的社会效益[6]。范振平、魏玉光、林柏梁(2007)使用经济效益收入方法研究重载扩能引起的货物流量变化。通过大秦线的实例计算，得出大秦线在实现4亿t年运量的扩能中，2007年实现社会定量效益比2005年增加两千多亿元，在扩能过程中伴随有社会效益产生[7]。由此可以看出，在铁路社会效益和经济效益的分析上国内外的调查研究很多，但是关于高效能货物运输社会效益的研究，国内的统计分析就不及国外的详细，缺乏将其量化的研究成果。

1.2 方法分析与评价体系的构建

对于多目标综合评价方法众多，结合各评价方法的特点，考虑到高效能货物运输社会效益具有宏观性、多面性、间接性等特点，运用精确数据量化分析高效能货物运输的社会效益非常困难[8]。而可拓评价方法是以可拓集理论为基础，通过可拓变换，建立相应的关联函数，确定物元的经典域和节域，并结合定性和定量方法的一种综合评价方法。因此，本文邀请20位专家进行评定，运用德尔菲法和层次分析法相结合完成指标权重的确定，利用可拓评价方法对高效能货物运输社会效益进行评价。

遵循客观性和科学性、全面性和简明性以及层次性等相关原则，将铁路高效能货物运输社会效益体系分为三层：第一层次为目标层，即高效能货物运输社会效益；第二层为准则层，反映目标层的各种效益，具体体现为宏观社会效益、区域社会效益、相关产业社会效益、铁路企业社会效益、客户社会效益五个方面；第三层为指标层，是继续细化被用来具体反映评价目标和因素的指标。由此建立指标体系框架如图1所示。

图1 高效能货物运输评价体系结构图

2 多级可拓评价

根据高效能货物运输相关特性，本文利用德尔菲法和层次分析法确定评价体系各评价指标权重，再构建多级可拓评价模型对高效能货物运输的社会效益进行评估[9]。

2.1 确定指标权重

评价体系中，指标所占权重系数的不合理，会严重影响评价结果的准确性，而德尔菲法和层次分析法对于权重的计算不仅简便明确，还适用于存在不确定性和主观信息的情况，解决传统最优化技术无法解决的问题。该方法的精髓在于组织若干位专家，使他们独立地完成指标重要程度的确定，并统计、归纳给出结论。

1）根据专家打分构建判断矩阵A。

2）采用和积法计算权重[10]。

首先，将判断矩阵A的各列作归一化处理，然后，按行相加并再次作归一化处理，由此构造出各评价指标的相对权重w=(w1,w2,...wn)。

3）对上述计算的权重系数的合理性，作一致性检验[11]。

2.2 多级可拓评价模型构建

多级可拓综合评价法是一种定性与定量相结合的评价方法，通过灵活调整经典域与节域，可解决各种实际问题，而且还可以保持较高精度，不会受到样本数量的影响，具有较强的可操作性。通过综合关联度可确定评价目标的优度等级，还可以确定评价目标对各评价等级的隶属程度，与其他评价方法相比有较突出的优势。

设R为物元，C为评判因素集，C={c1,c2,...,cl}，其中l为评判因素的个数[12]。根据影响被评价对象的各因素的特征，按被评价对象社会效益的大小，将被评价对象划分为不同的社会效益级别，建立社会效益级别域U，U={u1,u2,...,um}，其中m是社会效益级别数[13]。

2.2.1 确定经典域、节域

式中：Rj为经典域，Vj为评价指标集C关于社会效益等级Uj的量值范围。

式中:Ru为节域，V为评价指标集C关于社会效益等级U的量值范围。

2.2.2 确定待评物元

对待评价对象，把实际调研取得旳数据用Ri表示：

式中：vi1、vi2……vip为N关于各评价指标所对应的量值，p为二级指标的个数，其中Ri为待评价对象。

2.2.3 计算关联度

式中:

kj(cik)为第i个一级指标中第k个二级指标关于社会效益等级j(j=1,2,...,m)的关联度[11]。

2.2.4 多级可拓评价

1）一级评价

一级指标对各社会效益等级的关联度矩阵K(ci)等于各二级指标的权重向量wi=(wik)乘以二级指标对各社会效益等级的关联度矩阵K(cik)=(kj(cik))。

2）二级评价

待评价对象对各社会效益等级的关联度矩阵K(N)等于各一级指标的权重向量w=(wj)乘以一级指标对各社会效益等级的关联度矩阵K(C)=(k(ci))。

2.2.5 确定社会效益等级

3 高效能货物运输社会效益评价

3.1 指标权重的确定

对20位专家打分结果处理，分析得到高效能货物社会效益各指标最终得分以及权重如表1所示。将计算得出的1组一级指标与5组二级指标权重结果进行一致性检验，其检验结果分别对应表2中1-6组数据。如表所示，结果都具有较好的一致性。

表1 各级指标相关参数汇总表

表2 一致性检验结果

3.2 可拓评价划分风险域等级

根据高效率货物运输社会效益各因素特征，将社会效益水平划分为三级，如表3所示。

表3 高效能货物运输社会效益水平等级

社会效益级别域U={u1,u2,...,um}={u1,u2,u3}={效益一般明显，效益很明显，效益相当明显}，一级评价因素集={c1,c2,...,cl}={c1,c2,c3,c4,c5}。

3.3 多级可拓评价

依照前文对模型的构建方法，最后计算关联度，得出各指标对应关联度[14]如表1所示。

通过一级评价计算，其一级评价各关联度矩阵k(ci)计算结果如表4所示。

表4 一级评价结果

同理：其二级评价对应待评价对象对各等级指标的关联度矩阵K(N)等于一级指标的权重向量w=(wj)乘以一级指标对各社会效益等级的关联度K(c)=(k(ci))。经计算得：

最终得到的计算结果为：

maxkj（N）=k2（N）,m=2,因此，高效能货物运输社会效益为第2级，属于效益很明显级别。

4 评价结果与研究结论

根据对高效能货物运输社会效益的评价结果，我们可以看出：

1）在多级可拓评价中，目标层的关联度矩阵K(N)=[-0.191,0.279,-0.221] ，高效能货物运输的社会效益显著水平等级为2级，表明其社会效益属于效益“很明显”的级别，可见高效能货物运输带来的社会效益是非常可观的。

2）在多级可拓评价中，区域社会效益、相关产业社会效益、铁路企业社会效益以及客户社会效益这些一级指标所对应的二级指标效益等级均为2级，属于“很明显”的级别，由此可见高效能货物运输给这些方面都带来了极高的社会效益，也体现出高效能货物运输带来的社会效益要比直接经济效益大，这也符合社会效益的本质要求。

3）在多级可拓评价中，宏观社会效益对应的二级评价指标中，对国家技术进步、综合国力提高的影响的关联度矩阵为[0.083,-0.071,-0.381] ，对就业质量的影响的关联度矩阵为[0.067,-0.286,-0.571] ，效益等级均为1级，表明目前高效能货物运输在这两个指标中的社会效益“一般明显”。在未来高效能货物运输的发展中，可以着重从这些方面来提升其社会效益。

研究结果表明，高效能货物运输既有利于铁路运输企业自身的发展，又具有明显的社会效益。在当前铁路“强基达标、提质增效”主题下，实施高效能货物运输，并使之成为推动中国铁路货物运输发展的强大动力，是促进我国经济又好又快发展的一个重要方向。