基于熵值理論的城市軌道交通投融資結(jié)構(gòu)評價優(yōu)化

袁亮亮王幼松

基于熵值理論的城市軌道交通投融資結(jié)構(gòu)評價優(yōu)化

袁亮亮1，2王幼松2

（1.廣州地鐵集團有限公司，510330，廣州；2.華南理工大學建筑土木與交通學院，510641，廣州//第一作者，高級工程師）

城市軌道交通建設(shè)項目中，投融資結(jié)構(gòu)是投融資管理的重要組成部分。從投資管控與融資管理兩個角度，設(shè)計了城市軌道交通建設(shè)項目投融資結(jié)構(gòu)評價指標體系，構(gòu)建了基于熵值理論的多目標評價模型，對城市軌道交通建設(shè)項目投融資結(jié)構(gòu)進行評價分析與優(yōu)化。并以廣州軌道交通11線為應(yīng)用案例，驗證了該評價優(yōu)化方法的有效性。

城市軌道交通；投融資結(jié)構(gòu)；熵值理論；評價優(yōu)化

First-author′s addressGuangzhou Metro Group Co.，Ltd.，510330，Guangzhou，China

城市軌道交通項目投融資結(jié)構(gòu)，是指在城市軌道交通項目建設(shè)資金籌措過程中，通過不同渠道取得資金的有機構(gòu)成及其比重關(guān)系，尤其是股權(quán)與債權(quán)融資的比例關(guān)系。項目投融資結(jié)構(gòu)評價，主要是判斷項目投融資結(jié)構(gòu)的合理性。由于城市軌道交通建設(shè)項目投融資的特殊性和復雜性，因此，其結(jié)構(gòu)優(yōu)化評價需要綜合考慮影響投融資結(jié)構(gòu)的各方面因素，并在此基礎(chǔ)上建立科學、客觀的投融資結(jié)構(gòu)評價指標體系。

1 城市軌道交通項目投融資結(jié)構(gòu)優(yōu)化的框架思路

1.1 投融資結(jié)構(gòu)優(yōu)化評價指標的建立

項目投融資評價指標體系應(yīng)基于系統(tǒng)的視角，考慮多方面的因素，并且要準確衡量每一個因素。因此，在設(shè)計指標時，應(yīng)盡量簡單明了，能夠量化的指標盡量量化，使之更具有可操作性。構(gòu)建城市軌道交通建設(shè)項目投融資結(jié)構(gòu)評價指標體系時應(yīng)遵循全面性、科學性原則，定性與定量相結(jié)合原則，指標體系的可操作性、差別性原則。

根據(jù)城市軌道交通建設(shè)項目投融資結(jié)構(gòu)評價原則，本文從投資管控與融資管理兩個角度設(shè)計了城市軌道交通建設(shè)項目投融資結(jié)構(gòu)優(yōu)化評價指標體系。其中，投資管控主要考慮合同變更對投融資結(jié)構(gòu)的影響，設(shè)置為合同變更率以及變更耗時指數(shù)和變更增額指數(shù)；融資管理指標主要為盈利能力、償債能力、融資成本與融資風險4個維度。具體設(shè)置的指標如圖1所示。城市軌道交通項目投融資結(jié)構(gòu)評價指標計算公式及文獻來源如表1所示。

1.2 城市軌道交通項目投融資結(jié)構(gòu)優(yōu)化流程

本文在公私合營/建設(shè)-運營-移交（PPP/BOT）項目資本結(jié)構(gòu)“四步法”的基礎(chǔ)上［2］，確定城市軌道交通項目投融資結(jié)構(gòu)優(yōu)化流程如下：

（1）提出項目投融資結(jié)構(gòu)的初步方案。根據(jù)城市軌道交通項目的特征和投融資模式等，由項目發(fā)起人及參與投資的各方分別提出多個初步方案。

圖1 城市軌道交通建設(shè)項目投融資結(jié)構(gòu)評價指標體系

表1 投融資結(jié)構(gòu)評價指標計算公式及文獻來源

（2）篩出項目投融資結(jié)構(gòu)的可行方案。根據(jù)圖2所示的工作流程圖，篩選提出分別符合發(fā)起人（如果采用PPP/BOT模式）、政府、放貸方（銀行）目標的多個資本結(jié)構(gòu)-債務(wù)比例組合可行性方案。

（3）綜合評價項目投融資結(jié)構(gòu)最優(yōu)方案?；陟刂翟淼亩嗄繕嗽u價方法構(gòu)建評價優(yōu)化模型，對（2）提出的多個可行方性案進行綜合評價，得出最優(yōu)的投融資結(jié)構(gòu)方案。

（4）項目投融資結(jié)構(gòu)方案動態(tài)調(diào)整。針對城市軌道交通項目建設(shè)運營不同階段進行動態(tài)監(jiān)控和調(diào)整（可重復（1）和（3）進行不斷優(yōu)化）。值為aij，構(gòu)造指標的水平矩陣A。

aij按照下式進行規(guī)范化處理，得到矩陣A′。

其中，J1為收益性指標集，J2為成本性指標集。

圖2 提出資本結(jié)構(gòu)-債務(wù)水平（投融資結(jié)構(gòu)）建議方案的工作流程

2 城市軌道交通建設(shè)項目投融資結(jié)構(gòu)優(yōu)化評價模型

2.1 項目投融資評價方法選擇

隨著系統(tǒng)論、信息論、控制論的不斷創(chuàng)新發(fā)展，國內(nèi)外學者將其引入到系統(tǒng)評價領(lǐng)域，系統(tǒng)評價的方法層出不窮，各有其自身的特點［2-13］。當對城市軌道交通項目投融資結(jié)構(gòu)進行評價時，其本質(zhì)就是通過一種評價方法將不同的投融資結(jié)構(gòu)方案進行優(yōu)劣排序，以方便決策者更好、更快地做出決策。在這過程中，評價方法的選擇對評價結(jié)果有著重要的影響，其關(guān)系著評價結(jié)果的正確性、真實性、可靠性。由于城市軌道交通建設(shè)項目投融資結(jié)構(gòu)影響因素的復雜性和構(gòu)成要素的不確定性，并且城市軌道交通建設(shè)項目投融資結(jié)構(gòu)的優(yōu)化涉及多種目標，各個目標之間需達到動態(tài)均衡?；诖?，本文采用熵值理論建立城市軌道交通建設(shè)項目投融資結(jié)構(gòu)多目標優(yōu)化評價模型對項目投融資結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化評價。這種方法具有通過對一個項目投融資方式進行多目標評價的優(yōu)點。決策者可以量化自己的經(jīng)驗判斷和主觀能力形成方案的復合權(quán)重集，構(gòu)建評價模型對各個方案進行排序，選擇最優(yōu)方案。

2.2 評價指標的規(guī)范化處理方法

所建立的項目投融資結(jié)構(gòu)優(yōu)化評價指標有定性指標、定量指標、效益型指標和成本型指標，首先要對各評價指標進行規(guī)范化處理，以反映某個屬性間的相對重要性。

設(shè)備選的項目投融資結(jié)構(gòu)有m個方案，每種方案有n個評價指標，第i個方案第j項指標的評價

aij′對進行歸一化處理得

2.3 基于熵值原理的多目標評價模型構(gòu)建

根據(jù)熵的概念計算評價指標j相對城市軌道交通建設(shè)項目投融資方案i的相對重要性，即評價指標j的熵值如下：

其中，k=（l n m）-1，Ej∈［0，1］

對熵進行歸一化處理得到評價指標j的熵權(quán)

如果用λj表示決策者主觀作用的權(quán)值，則可以得到綜合權(quán)重值wj′，其計算公式為：

因此，項目投融資結(jié)構(gòu)評價模型為：

H中數(shù)值大的項目投融資結(jié)構(gòu)較優(yōu)。根據(jù)各方案的數(shù)值就可以對項目投融資方案進行優(yōu)化排序，從而選擇最優(yōu)的投融資方案。

3 案例應(yīng)用

廣州軌道交通11號線經(jīng)由天河區(qū)、白云區(qū)、越秀區(qū)、荔灣區(qū)和海珠區(qū)，是一條典型的環(huán)形線路，如圖3所示。該線路全長43.2 km，全部采用地下敷設(shè)方式，共設(shè)32座車站，其中換乘站19座，平均站間距1.35 km，最大站間距2.40 km，最小站間距0.66 km，設(shè)置車輛段1座，主變電站3座。廣州軌道交通11號線工程初期投資估算總額為420.58億元，技術(shù)經(jīng)濟指標為9.74億元/km［16］。

3.1 投融資結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化評價

廣州市軌道交通11號線投融資結(jié)構(gòu)方案有關(guān)數(shù)據(jù)如表2所示。投融資結(jié)構(gòu)方案評價步驟如下：

第一步：提出初步建議方案。融資模式確定之后，設(shè)計包括投融資結(jié)構(gòu)方案在內(nèi)的整體性項目投融資方案。根據(jù)該地鐵線項目關(guān)于資本金的規(guī)定及資金籌措的渠道不同，設(shè)計了5套方案。其中，方案一資本金、債務(wù)資金所占的比例為25%和75%；方案二資本金、債務(wù)資金所占的比例為30%和70%；方案三資本金、債務(wù)資金所占的比例為45%和55%；方案四資本金、債務(wù)資金所占的比例為20%和80%；方案五資本金、債務(wù)資金所占的比例為15%和 85%。

第二步：初步篩選出建議可行方案。根據(jù)文獻［2］研究結(jié)論可知：一般而言，項目價值與債務(wù)水平正相關(guān)，與償債能力負相關(guān)。債務(wù)水平上升，發(fā)起人及各投資參與方獲得的項目價值變大，但與此同時，償債能力下降。當債務(wù)水平大于80%以上時，將導致項目的償債備付率在不合理的范圍內(nèi)。因此，根據(jù)該研究結(jié)果，經(jīng)過此輪篩選，方案四、五不能滿足要求，被淘汰。

第三步：綜合評價選擇最優(yōu)方案。方案一、二、三其具體數(shù)據(jù)參見表2。首先，根據(jù)式（2）、（3）計算廣州軌道交通11號線投融資結(jié)構(gòu)評價各個指標的規(guī)范值；其次，再根據(jù)式（5）將這些指標歸一化，計算得到的結(jié)果如表3所示。

根據(jù)式（6）、（7）計算城市軌道交通項目投融資結(jié)構(gòu)評價指標的熵值Ej和熵權(quán)wj。城市軌道交通項目投融資結(jié)構(gòu)評價指標的主觀權(quán)重值為λj，該值通過項目投融資領(lǐng)域內(nèi)20名專家打分求得均值獲取。綜合wj及λj的數(shù)值，由式（8）求得各指標的綜合權(quán)重值wj′，詳見表4。

由表3及表4中的數(shù)據(jù)，根據(jù)式（9）計算該城市軌道交通項目投融資結(jié)構(gòu)優(yōu)化評價值為H=（0.7238，0.8665，0.9826）。對比分析可得，第三套投融資結(jié)構(gòu)方案的評價值最高，該方案（資本金占45%，債務(wù)資金占55%）屬于相對最優(yōu)的投融資結(jié)構(gòu)方案。

圖3 廣州軌道交通11號線工程平面線路示意圖

表2 廣州市軌道交通11號線投融資結(jié)構(gòu)方案有關(guān)數(shù)據(jù)

表3 投融資結(jié)構(gòu)評價指標的規(guī)范化值和歸一化值

第四步：后續(xù)監(jiān)控調(diào)整優(yōu)化。在完成第一到第三步，選擇相對最優(yōu)的投融資結(jié)構(gòu)方案后，投融資方還可以根據(jù)各自的項目目標需求，對廣州軌道交通11號線項目建設(shè)階段的融資結(jié)構(gòu)進行管控，對其調(diào)整和優(yōu)化，直到運營階段的自身資產(chǎn)負債率逐步下降，投融資結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。

3.2 評價結(jié)果分析

表4 各指標的熵值及權(quán)重值

綜合上述的計算結(jié)果，可知在廣州軌道交通11號線三套投融資方案中，方案三股權(quán)和債權(quán)比例達到了最佳值，是相對最優(yōu)的方案。城市軌道交通屬于公共產(chǎn)品，但城市軌道交通項目具有經(jīng)營性、盈利性特征，因此，該類項目不能完全由政府財政投資，應(yīng)適當?shù)囊胨饺似髽I(yè)資本。根據(jù)分析結(jié)果，廣州軌道交通11號線工程初期投資估算總額為420.58億元，本項目中建設(shè)資金的45%為資本金，約189.26億元，該部分可由廣州市政府財政出資；其余的55%，約231.32億元建設(shè)資金，在目前的金融環(huán)境下，擬通過銀行貸款、多元化融資渠道、融資租賃等方式籌集。基上述分析，設(shè)計了廣州軌道交通11號線工程啟動階段投融資方案，如表5所示。

4 結(jié)論

城市軌道交通項目投融資結(jié)構(gòu)優(yōu)化評價體系建立的依據(jù)是基于多目標均衡的投融資結(jié)構(gòu)優(yōu)化準則，即以項目價值最大化、投融資成本最小化與投融資風險最小化作為優(yōu)化目標。根據(jù)全面性、科學性原則，定性與定量相結(jié)合原則，指標體系的可操作性、差別性原，從投資管控與融資管理視角設(shè)計了城市軌道交通建設(shè)項目融資結(jié)構(gòu)優(yōu)化評價指標體系，構(gòu)建了基于熵值理論的多目標評價模型。

從對廣州軌道交通11號線工程投融資結(jié)構(gòu)方

表5 廣州軌道交通11號線工程啟動階段投融資方案

案進行優(yōu)化分析中可以看出，除承擔籌措相應(yīng)建設(shè)資金功能外，地方政府更為重要的是要建立系列吸引民間資本和社會資本的制度和可行的政策，為投資者創(chuàng)造一個寬松、有保障的投資環(huán)境，既要保護投資者的權(quán)益，又要實現(xiàn)社會的福利最大化，在二者之間尋找平衡點。而城市軌道交通項目的投融資是個動態(tài)過程，本案例推薦的投融資結(jié)構(gòu)方案（資本金占45%、債務(wù)資金占55%）主要是在項目的啟動階段，規(guī)劃、建設(shè)階段的投融資結(jié)構(gòu)方案可根據(jù)不同的情況做相應(yīng)調(diào)整，把保證工程質(zhì)量與節(jié)省投資、降低投融資成本結(jié)合起來：通過優(yōu)化設(shè)計、合理安排工序，降低工程造價；通過采取在建設(shè)期大量使用票據(jù)融資，用短期資金融通長期資金等方式，減少長期銀行貸款數(shù)量，降低財務(wù)成本。

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Evaluation Optimization on Urban Rail Transit Project Investment and Financing Structure Based on Entropy Theory

YUAN Liangliang，WANG Yousong

For any urban rail transit construction project，the structure of investment and financing is a significant part in the investment and financing management.From the angles of investment control and finance management，an evaluation index system for the structure of investment and financing of urban rail transit project is designed，and a multi-objective evaluation model based on entropy theory is set up，which is used to evaluate and optimize the investment and financing structure for urban rail transit projects.Finally，based on a case study of Guangzhou metro Line 11，the effectiveness of the evaluation index and model is verified.

urban rail transit；investment and financing structure；entropy value theory；evaluation optimization

F530.7

10.16037/j.1007-869x.2017.08.020

2017-02-16）