基于AHP- DEA方法的城市軌道交通線路局部敷設(shè)方式比選研究

劉詠梅(東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院　廣東　東莞　523000）

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基于AHP- DEA方法的城市
軌道交通線路局部敷設(shè)方式比選研究

劉詠梅
(東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東東莞523000）

【摘要】城市軌道交通線路局部不同的敷設(shè)方式，對(duì)施工條件、土建費(fèi)用、拆遷費(fèi)用、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用、周邊土地利用及價(jià)值等具有較大的影響，針對(duì)該問(wèn)題，本文建立了AHP和DEA相結(jié)合的兩階段評(píng)價(jià)模型，通過(guò)實(shí)證分析，對(duì)不同敷設(shè)方式的方案進(jìn)行深度比選，以期為決策者科學(xué)決策提供參考。

【關(guān)鍵詞】AHP；DEA；城市軌道交通；敷設(shè)方式

城市軌道交通線路局部敷設(shè)方式方案比選在線路設(shè)計(jì)中具有重要意義，不同的敷設(shè)方式有不同的特點(diǎn)，關(guān)系到項(xiàng)目投資額度、項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)費(fèi)用、片區(qū)土地資源的合理利用、片區(qū)景觀協(xié)調(diào)，等等。因此，局部敷設(shè)方式方案比選工作對(duì)項(xiàng)目產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益具有深遠(yuǎn)的影響。

1.評(píng)價(jià)思路分析

本文結(jié)合城市軌道交通線路敷設(shè)方式投入產(chǎn)出的特點(diǎn)，提出在不同敷設(shè)方式投入產(chǎn)出效益評(píng)價(jià)中應(yīng)綜合考慮定性因素和定量因素，并建立了層次分析法(Analytic Hierarchy Process簡(jiǎn)稱AHP）與數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(Data Envelopment Analysis簡(jiǎn)稱DEA)相結(jié)合的兩階段評(píng)價(jià)模型。

第一階段為AHP分析，其基本思想是把因敷設(shè)方式不同產(chǎn)生的復(fù)雜問(wèn)題分解為各個(gè)組成因素，并將這些因素按支配關(guān)系分組，從而形成一個(gè)有序的遞階層次結(jié)構(gòu)。通過(guò)兩兩比較的方式確定層次中諸因素的相對(duì)重要性，然后綜合人的判斷以確定決策諸因素相對(duì)重要性的總排序，AHP方法可以方便地解決那些難以定量描述的決策問(wèn)題。本文充分考慮不同敷設(shè)方式與社會(huì)、片區(qū)環(huán)境、片區(qū)城市規(guī)劃等定性因素的影響，利用AHP方法將其定量化，并作為第二階段DEA模型的一項(xiàng)產(chǎn)出指標(biāo)。

第二階段為DEA評(píng)價(jià)，DEA模型主要是運(yùn)用數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)方法對(duì)評(píng)價(jià)方案的定量因素進(jìn)行分析，基本思路是把每一個(gè)被評(píng)價(jià)方案作為一個(gè)多投入、多產(chǎn)出的決策單元(DMU，decision making units)，再由眾多決策單元DMU組成被評(píng)價(jià)群體，通過(guò)對(duì)投入和產(chǎn)出比率的綜合分析，以決策單元DMU的各個(gè)投入和產(chǎn)出指標(biāo)的權(quán)重作為變量進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)對(duì)DMU觀察的數(shù)據(jù)判斷其是否為DEA有效，本質(zhì)上是判斷DMU是否位于生產(chǎn)可能集的“前沿面”上。本文利用C2R模型對(duì)不同敷設(shè)方式方案的投入產(chǎn)出效益進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析。

2.模型建立

2.1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建，是分析軌道交通線路不同敷設(shè)方式方案投入產(chǎn)出效益的關(guān)鍵，指標(biāo)體系合理程度對(duì)分析結(jié)果影響重大。因而，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建需遵循系統(tǒng)性、科學(xué)性、客觀性以及可操作性原則?？紤]數(shù)據(jù)的可得性，選擇下面的投入指標(biāo)和產(chǎn)出指標(biāo)。

投入指標(biāo)為：項(xiàng)目土建費(fèi)用(X1萬(wàn)元）、拆遷費(fèi)用(X2萬(wàn)元）、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用(X3萬(wàn)元）。產(chǎn)出指標(biāo)為：周邊土地升值額(Y1萬(wàn)元）、敷設(shè)方式滿意度(Y2)。

2.2層次分析法

2.2.1建立層次結(jié)構(gòu)模型

在深入分析因不同敷設(shè)方式產(chǎn)生不同的社會(huì)、環(huán)境影響后，將問(wèn)題中所包含的影響因素劃分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層等不同層次，并用框圖形式說(shuō)明不同層次間的遞階結(jié)構(gòu)與同類因素的從屬關(guān)系。根據(jù)研究的目的，不同敷設(shè)方式的滿意度包括影響投入產(chǎn)出效益的定性因素，在城市規(guī)劃相關(guān)度、片區(qū)環(huán)境協(xié)調(diào)性、片區(qū)交通銜接性、片區(qū)景觀協(xié)調(diào)性四個(gè)基本準(zhǔn)則層下，結(jié)合各自特點(diǎn)設(shè)立相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。對(duì)應(yīng)上述四個(gè)基本準(zhǔn)則層的下一層次指標(biāo)分別為片區(qū)空間協(xié)調(diào)性、片區(qū)土地性質(zhì)相關(guān)度；噪聲影響、電磁污染、振動(dòng)影響、廢氣污染；道路銜接性、綜合交通換乘便捷；片區(qū)人文適應(yīng)度、綠化景觀適應(yīng)度。

2.2.2構(gòu)造判斷矩陣

針對(duì)上一層次同個(gè)指標(biāo)，本層次與之有關(guān)的各指標(biāo)之間進(jìn)行兩兩相對(duì)重要性比較，并可按T.L.Saaty的九級(jí)標(biāo)度法給出它們相對(duì)重要性的判斷值，全部指標(biāo)經(jīng)過(guò)兩兩判定之后，就可以得到一個(gè)比較判斷

矩陣B=(bij)n×n。

2.2.3層次單排序

層次單排序的方法主要包括求根法與歸一化求和法兩種，本文按照歸一化求和法來(lái)進(jìn)行計(jì)算，具體步驟如下：

(1）對(duì)判斷矩陣的每一列進(jìn)行歸一化處理：

2.2.4進(jìn)行一致性檢驗(yàn)

一般而言，若判斷矩陣B滿足：bij=bikbkj(i，j，k=1，2，…，n），則表示判斷矩陣B具有完全一致性。再計(jì)算出矩陣特征根：λ1,λ2,···,λn；和判斷一致性的指標(biāo)：CI=λmax-n

n-

1。然后，用隨機(jī)一致性比率是否CR<

0.1的標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)矩陣是否具有滿意的一致性，即CR

3.實(shí)例分析

選取深圳市某條城市軌道交通線路的某段區(qū)間線路為例，利用本文提出的AHP和DEA相結(jié)合的兩階段評(píng)價(jià)模型對(duì)不同敷設(shè)方式方案投入產(chǎn)出效率比選。

3.1利用AHP方法量化定性指標(biāo)

根據(jù)城市軌道交通線路敷設(shè)方式滿意度層次結(jié)構(gòu)，由城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)等相關(guān)專家、政府和地鐵公司管理人員、片區(qū)居民結(jié)合片區(qū)實(shí)際情況，按照指標(biāo)組中各指標(biāo)的相對(duì)重要性進(jìn)行兩兩比較并逐層評(píng)判打分(取各組分值的平均值），構(gòu)造出各評(píng)估指標(biāo)的兩兩比較判斷矩(受篇幅限制，未列出)。結(jié)合判斷矩陣，依據(jù)上文給出的具體方法分別進(jìn)行層次單排序、層次總排序及一致性檢驗(yàn)，最終得到層次總排序。其中，城市規(guī)劃相關(guān)度、片區(qū)環(huán)境協(xié)調(diào)性、片區(qū)交通銜接性、片區(qū)景觀協(xié)調(diào)性的權(quán)重分別為0.239、0.451、0.192、0.118；高架線、地面線、地下線的綜合分值分別為55、35、90。

3.2利用DEA方法確定不同敷設(shè)方式方案投入產(chǎn)出效益

在各指標(biāo)中，城市軌道交通線路敷設(shè)方式滿意度為定性指標(biāo)，其數(shù)據(jù)來(lái)方案層的層次排序的綜合值，其它指標(biāo)值均為定量指標(biāo)，其中，按照建設(shè)期5年、運(yùn)營(yíng)期30年的期間，分別將土建費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用折算到基期。則高架線、地面線、地下線的投入量分別為(20000 6000 6000;12000 5000 6000;28000 600 8500），產(chǎn)出量分別為(10000 55；8000 35；20000 90）。

DEA模型的計(jì)算出的結(jié)論與投入產(chǎn)出指標(biāo)的量綱無(wú)關(guān)，因此不必對(duì)各數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理。根據(jù)上述投入產(chǎn)出指標(biāo)數(shù)據(jù)，運(yùn)用DEA方法中的C2R模型，并借助MATLAB軟件對(duì)不同敷設(shè)方式方案進(jìn)行計(jì)算,求解結(jié)果得出：敷設(shè)方式為地下線的方案的解θ*=1且松弛變量s*-= 0，s*+=0，根據(jù)DEA模型原理，相比其它兩個(gè)方案該方案為相對(duì)有效，即該方案為最優(yōu)方案。而高架線和地面線方案的非有效性也可以在以上解中清楚看出，以高架線方案為例，根據(jù)模型有效性的經(jīng)濟(jì)意義，在不減少各項(xiàng)輸出的前提下，可以構(gòu)造出一個(gè)新的DMU(高架線）：

DMU(高架線）=0.611DEU(地下線）=0.611(28000 600 85002000090）

=(17108 366.6 5193.5 12220 54.99）

即通過(guò)合理化管理，高架線敷設(shè)方式方案投入按比例減少到原來(lái)的0.8657倍，若減少土建投入、拆遷費(fèi)用、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用分別為2892萬(wàn)元，5633.4萬(wàn)元，能夠進(jìn)一步提高投入產(chǎn)出的效益。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上將AHP和DEA相結(jié)合的兩階段評(píng)價(jià)模型應(yīng)用到城市軌道交通線路敷設(shè)方式投入產(chǎn)出效益評(píng)價(jià)的計(jì)算分析，可知該方法的主要意義體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

(1）運(yùn)用基于AHP／DEA的兩階段模型比選城市軌道交通線路敷設(shè)方式方案投入產(chǎn)出效益，既考慮了定量因素，又考慮了一些難以量化的定性因素，因此可以比較全面、科學(xué)、系統(tǒng)地對(duì)不同敷設(shè)方式方案進(jìn)行比選。

(2）基于AHP／DEA的兩階段模型，不僅克服了單獨(dú)使用AHP方法過(guò)于依賴人的主觀意識(shí)的傾向，同時(shí)也克服了單獨(dú)使用DEA方法忽視人們偏好等不利因素，本文構(gòu)建的模型可以綜合考慮主觀和客觀兩方面，比選得到最優(yōu)方案。

【參考文獻(xiàn)】

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Based on AHP and DEA method of urban rail transit line local installation way comparison research

Liu Yong－mei
(Guangdong Career Technical College Guangdong Dongguan 523000)

【Abstract】Local different ways of laying of urban rail transit lines,the construction condition,construction cost,demolition costs,operating expenses,the surrounding land use,and value has a great influence,according to the problem,this paper established the AHP and the DEA evaluation model of combining the two stage,through the empirical analysis,the different ways of laying scheme in-depth comparison,so as to provide reference for policy makers scientific decision-making.

【Key words】AHP;DEA;Urban rail transit;Laying way

作者簡(jiǎn)介：劉詠梅(1969—），女，湖南衡陽(yáng)人，博士，高級(jí)會(huì)計(jì)師，研究方向?yàn)楣步煌ㄒ?guī)劃與管理、供應(yīng)鏈管理。

文章編號(hào)：2095-7327(2015）-07-0139-02

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U121