基于综合效益评价模型的蚌埠市新能源公交评价系统研究

钱智勇 张文 李芳芝

摘 要：文章针对新能源公交汽车的普及和发展问题，基于对现阶段蚌埠新能源公交系统的调查研究，构建了综合效益评价模型。文章从经济效益和社会环境效益指标出发，分别利用层次分析法、灰色关联法以及因子分析的方法，得到对推广使用纯电动公交车项目综合收益影响程度较大的因素，其中经济效益指标中重要影响因素是总投资收益率，社会环境效益中重要影响因素是居民关注度、碳排放量，并据此提出相关建议。

关键词：新能源公交车;层次分析法;灰色关联法;因子分析

在城市公交的日常运营当中，城市居民是与公交车联系最为紧密的群体，新能源公交车的出现不仅为城市居民带来了便利，也为城市带来了绿色出行。但是根据历史数据反映的信息中可以发现，有一大部分的城市居民并不了解新能源公交车，对于其性能、耗能情况、政策扶持等缺乏认识[1]。

只有获得城市居民的支持和关注，新能源公交系统的发展才可以更加顺利，所以需要对新能源公交系统进行综合效益评价，让城市居民了解到新能源公交体系带来的巨大效益[2]。以此为目的，下文建立了综合效益评价模型，通过评价新能源公交体系各个模块的综合效益，让人们认识到新能源公交体系可以为城市带来的巨大效益[3]。

一、经济效益指标评价模型

在经济效益这一一级指标中，研究通过查找相关资料，找出新能源公交系统对经济效益影响最大的因素，将其分为七个二级指标，分别为流动资金周转率、投资回收期、投资收益率、内部收益率、项目资本金净利润率、经济效益费用比和资本成本率。

（一）数据的来源及处理

由于各项指标数据可能存在量级量纲的影响，为了便于分析，需要将数据进行标准化处理。处理公式为：

其中X*1為标准化后的指标，E（Xi）为指标的均值，D（Xi）为指标的方差。

（二）建立模型

令“经济效益”为E1，下属的二级指标流动资金周转率、投资回收期、投资收益率、内部收益率、项目资本金净利润率、、经济效益费用比、资本成本率分别为C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7。

（1）构造比较判别矩阵

（2）层次单排序及其一致性检验

对于比较判断矩阵，用 MATLAB 软件求出其最大的特征值及其对应的特征向量，将特征向量归一化后，即可得到相应的层次单排序的相对重要性权重向量，以及一致性指标CI和一致性比例CR[4]。

由上表可知层次单排序的CR值小于0.1，符合一致性要求。

（3）筛选重要二级指标。由MATLAB输出结果可知，二级指标中只有投资收益率、内部收益率、经济效益费用比的权重大于0.1，其余均小于0.1，因此将总投资收益率、内部收益率、经济效用费用比这三指标作为经济效益下的主要二级指标[5]。

二、社会环境指标评价模型

在社会环境这一一级指标下，文章结合线上线下问卷数据和相关的数据，找出新能源公交系统对于社会与环境影响的最大因素，将其分为十个二级指标，分别是尾气排放量、电能损耗量、电能所占比率、总能源消耗量、居民关注度、线网密度、年终载容量、换乘连通度、服务区域和增加就业人数。

（一）数据来源

本题的数据来源主要分为四个方面，可以概括为实地调研蚌埠市公交总站和公交集团总公司采集数据、问卷收集数据、蚌埠市环保局搜集数据、根据已有可靠数据分析。2013-2018年各项指标的数据如下所示：（下文的数据用变量表示）

（二）建立模型----模型Ⅰ灰色关联分析：

（1）模型原理。灰色关联分析是指对一个系统发展变化态势的定量描述和比较的方法，其基本思想是通过确定参考数据列和若干个比较数据列的几何形状相似程度来判断其联系是否紧密，它反映了曲线间的关联程度。在社会环境的十个主要指标中，文章使用灰色系统关联规则，筛选出与社会环境具有强关联的几类指标，作为评价社会环境指标的参考依据[6]。

（2）建模思路

1）计算灰色关联系数和加权关联度：

为比较数列xi对参考数列的关联系数，其中为分辨系数，称、分别为两级最小差及两级最大差，一般来讲，分辨系数越大，分辨率越大;分辨系数越小，分辨率越小[7]。

灰色加权关联度的计算公式为。

②模型结果

利用MATLAB软件编程，得到每个指标与社会综合效益之间的关联度，结果如下表：

结果显示，居民关注（X4）、换乘连通度（X7）、线网密度（X5）、电能损耗量（X2）、碳排放量（X10）等指标灰色关联度较大，与社会环境综合效益关联较为密切，即影响程度较大，故将其拟选其作为考核社会环境效益的二级指标[8]。

（三）建立模型----模型Ⅱ因子分析

（1）模型原理。因子分析是指研究从变量群中提取共性因子的统计技术，因子分析可以对研究变量进行降维处理。文章将对十个社会环境二级指标进行因子分析，筛选出具有代表性的指标，更加方便地建立整体评估模型。

（2）建模思路

1）对数据进行标准化处理

2）将数据导入SPSS，进行因子分析，得到各因子解释原有变量总方差的情况，如下表所示：

由结果可以看出提取的三个因子共解释了原有变量总方差的84.416%。总体上原有变量的信息丢失较少，因子分析效果较理想[9]。

（3）计算因子得分

采用回归法估计分子得分系数，并输出因子得分系数，得分系数矩阵如下表所示：

（4）模型结果

由上表计算可以得出，居民关注（X4）、碳排放量（X10）、线网密度（X5）、换乘连通度（X7）、增加就业人数（X9）等指标得分较高，在各项指标中较为突出，说明这几个指标较为重要，将其筛选出来，作为社会环境效益的考究指标[10]。

（四）指标整合

对于两种模型筛选出来的二级指标，在其基础上进行二次筛选，对其交集指标进行选取，因此选取居民关注程度（X4）、碳排放量（X10）、线网密度（X5）、换乘连通度（X7）、作为最终需要选取的社会环境效益二级指标。这种筛选方法避免了单个模型随机因素造成的误差，使得结果更加准确，指标更具有代表性，结论更具针对性。

三、结語

在经济效益下的七个二级指标中，采用比较判别矩阵的方法，计算出各个二级指标的相应权重，比较之后，发现总投资收益率、内部收益率、经济效益费用比这三个二级指标尤为重要。因此在新能源公交系统的规划和发展过程中，提高经济效益最有效的方法就是注重投资收益率、内部收益率、经济效用费用比这三个指标的数值变动情况。

在隶属于社会环境指标的十个二级指标中，通过灰色关联分析、因子分析，可以看出居民关注、碳排放量、线网密度和换乘连通度四方面最为重要，即在推广使用纯电动公交车过程中，需要大力宣传，增加居民的关注度，获得居民鼓励和认可，同时需要注意温室气体的排放以及增大居民乘车的便利程度。

参考文献

[1] 高润泽，李枭，庞知非.交通运输行业新能源汽车推广应用现状研究[J].交通节能与环保，2020，16（01）：1-4.

[2] 赵伯鸾.新能源城市公交车辆选型分析与建议——以徐州为例[J].才智，2019（24）：224-225.

[3] 中国稀土行业协会赴甘肃天水、陇南调研新能源公交车推广使用情况[J].金属功能材料，2019，26（04）：67-68.

[4] 刘奕巧，张昊天，孔祥蕊，曹益娟，牛梦涵，王钰诺，安皓辰.基于层次分析法的空调冷热源系统方案优化的文献综述[J].科技风，2020（08）：27-28.

[5] 崔红标，范玉超.层次分析法在环境学科本科毕业实习考核体系中的应用初探[J].教育教学论坛，2020（11）：41-42.

[6] 周文君.芜湖支柱产业与生产性服务业协同发展研究——基于灰色关联度的分析[J].安徽广播电视大学学报，2020（01）：7-13.

[7] 叶丽华，刘天宇，朱世林，施爱平.生物柴油微观喷雾的灰色关联分析[J].西安交通大学学报，2020，54（03）：143-149.

[8] 胡园春，安广池，杨宁，李全景，崔云鹏.主要气象因子与冬小麦产量的灰色关联度分析[J].农学学报，2020，10（02）：92-95.

[9] 侯林长略，崔永正.基于因子分析法的中原经济区经济转型评价研究[J].中国集体经济，2020（07）：27-29.

[10] 刘源，张芳芳，肖楠.基于多元统计分析法的河南省物流业发展研究[J].管理工程师，2020，25（01）：19-29.

基金项目：国家级大创项目（201910378199）;安徽财经大学教学研究项目（PX-143181579，acjyzd2019022）。

作者简介：钱智勇（1999- ），男，本科在读，研究方向：应用统计学。

*通讯作者：李芳芝（1978- ），女，硕士，副教授，研究方向：应用数学。