基于DEA-C2R模型的區(qū)域交通運輸協(xié)調效率分析

仲維慶

(哈爾濱商業(yè)大學 管理學院，哈爾濱 150028)

管理天地

基于DEA-C2R模型的區(qū)域交通運輸協(xié)調效率分析

仲維慶

(哈爾濱商業(yè)大學 管理學院，哈爾濱 150028)

交通運輸是社會經濟發(fā)展的基礎。通過提高不同交通運輸方式之間的協(xié)調效率可以實現(xiàn)同等交通規(guī)模下交通綜合運輸能力的提高。選取不同交通方式的合理指標和數(shù)據，采用數(shù)據包絡分析的方法對不同交通運輸方式之間的運行效率進行分析，通過效率變化情況說明區(qū)域交通運輸主要構成方式之間的協(xié)調配合水平。實證研究結果表明，通過不同交通方式之間的協(xié)調效率提高，可以減少交通對土地、能源和環(huán)境影響，實現(xiàn)區(qū)域交通運輸能力的提高。

交通運輸；協(xié)調效率；DEA方法

交通運輸是社會經濟發(fā)展的基礎，要建立與經濟運行相適應、滿足經濟需求的交通運輸系統(tǒng)，一方面可以通過加大交通運輸投資，通過交通運輸規(guī)模擴張?zhí)岣呓煌ㄟ\輸能力；另一方面，可以通過加強不同交通方式的相互配合運行效率，減少不同交通方式之間的沖突、損耗，提高不同交通構成方式之間的協(xié)調程度，實現(xiàn)同等交通運輸規(guī)模下的更大運輸產出。考慮到交通運輸規(guī)模擴張對土地、能源和環(huán)境的影響，通過提高交通運輸相互協(xié)調效率成為實現(xiàn)交通運輸可持續(xù)發(fā)展的更好選擇。

一、研究綜述及方法選擇

數(shù)據包絡分析法(DEA，Data Envelopment Analysis)是著名運籌學家A.Charnes[1]在1978年提出的，以相對效率為基礎，用于評價具有相同類型的多投入、多產出的決策單元是否有效的一種非參數(shù)統(tǒng)計方法。 DEA方法廣泛應用于社會經濟各行業(yè)的效率評價，南昌大學管理科學與工程系喻登科、鄧群釗[2]對DEA應用進行了總結，提出了DEA的十個應用方向，DEA應用于交通運輸效率評價是其中一個方向。熊崇俊[3]等運用數(shù)據包絡分析方法，以1995-2004年我國交通數(shù)據為基礎構建交通運輸子系統(tǒng)間相互協(xié)調模型并求解，分析了不同交通運輸方式之間的協(xié)調效率情況。中國鐵道運輸研究院的徐利民[4]等采用數(shù)據包絡分析的方法研究了綜合交通運輸方式及其特征，提出了公路、水運、鐵路、民航和管道運輸協(xié)調可以提高綜合交通能力的觀點。西南交通大學交通運輸與物流學院高永鑫[5]利用數(shù)據包絡分析(DEA)評價了鐵路運輸?shù)倪\行效率。

DEA模型和算法軟件很多，如B.Golany，L.Seiford和J.Stutz提出了B2C模型，A.Charnes，W.W.Cooper和我國的魏權齡[6]教授提出了C2R模型，形成了DEAP、EMS等計算軟件。本文選擇C2R模型及deap2.1軟件對交通運輸效率進行分析。

二、不同交通方式間相對效率計算方法

若有交通方式a和b，則交通方式a對交通方式b的分式規(guī)劃為：

(1)

其引入的線性規(guī)劃模型為：

(2)

其中 ，λa/bj為未知變量，ε為阿基米德無窮小(一般取10-7)；松弛變量S-=(s1-，s2-，……sm-)T，S+=(s1+，s2+，……sm+)； m，n代表輸入指標和輸出指標數(shù)目，ρ=0時，C2R模型；ρ=1時，C2GS2模型。

采用相關軟件計算C2R模型，可以比較判斷決策單元的技術效率和規(guī)模效率,以Ch(a/b)表示交通方式a的投入對交通方式b的產出的運行效率貢獻,則Ch(a/b)[0，1]。若Ch(a/b)=0，表明交通方式a與交通方式b之間是完全無效率的，交通方式a的投入對交通方式b的產出是無關的；Ch(a/b)越接近于1，說明交通方式a的投入對交通方式b的產出相對效率越高；若Ch(a/b)=1，表明交通方式a的投入對交通方式b產出的效率相對最好，進而說明交通方式a對交通方式b的投入產出關系是最適合的。同理，建立Ch(a/b)為交通方式b的投入對交通方式a的產出相對效率。

最后應用模糊數(shù)學中隸屬度思想，建立兩種交通方式之間的協(xié)調效率模型，以表示兩種交通方式的綜合運行效率，計算方法為：

(3)

三、區(qū)域交通運輸協(xié)調效率實證分析

本文以黑龍江區(qū)域交通為例，采用DEA-C2R模型及求解軟件DEAP2.1，計算黑龍江鐵路、公路、水運和民航等主要交通運輸方式之間的相互協(xié)調效率，用綜合效率(crste)、純技術效率(vrste)和規(guī)模效率(scale)反映各種運輸方式之間的協(xié)調配合情況。

考慮到數(shù)據指標的可得性，選取每種運輸方式線路長度和從業(yè)人員數(shù)為輸入指標，以每種交通運輸方式客貨運量和客貨周轉量為產出指標，采用黑龍江區(qū)域交通運輸1996—2010年共15年的相關數(shù)據進行計算分析。

本文使用下述符號表示黑龍江區(qū)域交通不同運輸方式之間的相互協(xié)調效率。

C(r，h)表示黑龍江鐵路與公路的相互協(xié)調效率；

C(r，w)表示黑龍江鐵路與水運的相互協(xié)調效率；

C(r，a)表示黑龍江鐵路與民航的相互協(xié)調效率；

C(h，w)表示黑龍江公路與水運的相互協(xié)調效率；

C(h，a)表示黑龍江公路與民航的相互協(xié)調效率；

C(w，a)表示黑龍江水運與民航的相互協(xié)調效率。

依據公式(1)、(2)采用DEAP2.1軟件計算交通方式a的投入對交通方式b的產出效率C(a/b)。見表1所示。

表1 兩種交通方式間相互投入產出效率

然后根據公式(3)求解出不同交通方式之間的協(xié)調效率。見表2所示。

表2 黑龍江不同交通方式間協(xié)調效率

根據上述數(shù)據整理黑龍江不同交通方式間協(xié)調效率的變動趨勢，如圖1所示。

圖1 黑龍江不同交通方式間協(xié)調效率變動趨勢

從表2可見，黑龍江主要交通運輸方式之間的相互協(xié)調效率總體上呈穩(wěn)定上升趨勢，其平均水平從1996年的0.523達到2010年的0.706。這說明，隨著管理水平的提高和社會經濟對交通需求的增加，不同交通方式之間在競爭中不斷開展合作，不同交通方式之間的合作效率在逐步提高，交通運輸一體化水平有所增強，綜合交通運輸能力穩(wěn)步提高。

從表2還可以看出，鐵路與水路、鐵路與公路的平均協(xié)調效率水平較高，分別為0.888、0.997。說明作為新中國成立初期全國鐵路最為發(fā)達、網絡最為完備的黑龍江鐵路現(xiàn)在依然是區(qū)域交通的主要方式，通過場站樞紐和碼頭專線等接入點有效連接公路、水運運輸，是黑龍江商品糧、木材、煤炭等大宗貨物的主要運輸方式。

由圖1可見，2002—2006年間的不同交通方式之間的相互運行效率都處在較高水平，說明此時間段的不同交通方式之間協(xié)調程度更高。

[1]A.Charnes.,W.W.Cooper．Programming with Linear Fractional Functional[J]．Naval Research Logistics Quarterly,1962,(9)．

[2]喻登科,鄧群釗．DEA方法應用的若干思考[J]．現(xiàn)代管理科學，2012，(10)．

[3]熊崇俊,寧宣熙,潘穎莉.中國綜合交通各運輸方式協(xié)調發(fā)展評價研究[J].系統(tǒng)工程,2006，24(6):1-7.

[4]徐利民,胡思繼.論綜合運輸體系的協(xié)調發(fā)展[J].技術經濟，2003,21(5):67-68.

[5]高永鑫.基于DEA的中國鐵路運營效率分析及評價[J].科技創(chuàng)新與應用，2012，(25)：87-91.

[6]魏權齡.評價相對有效性的DEA方法[M]．北京：中國人民大學出版社，1988．

[責任編輯：趙春江]

AnalysisofRegionalTransportCoordinationEfficiencyBasedonDEA-C2RModel

ZHONG Wei-qing

(School of Administration ,Harbin University of Commerce,Harbin 150028,China)

Transport is the development foundation of social and economic.By improving the coordination efficiency between different transport modes,can realize the ability increase of comprehensive traffic under the same traffic-scale .Select reasonable indicators and datas on different transport modes,explain coordination levels between the main components way of regional transport by the efficiency changes.The empirical results show that,to improve coordination efficiency between the different transport modes ,can reduce the impact of traffic on land,energy and the environment,to improve the regional transportation capacity.

Transport; Coordination efficiency;DEA

2014-01-07

黑龍江省哲學社會科學基金資助研究項目(11B058)

仲維慶(1967-)，男，黑龍江哈爾濱人，博士，副教授，主要從事交通運輸規(guī)劃與管理研究。

F512

：A

：1671-7112(2014)04-0060-05