基于改进DEA方法的中欧班列开行方案评价

薛 锋，黄 倩，李 书，路红卫，张厚红

基于改进DEA方法的中欧班列开行方案评价

薛 锋1,2，黄 倩1，李 书3，路红卫4，张厚红5

（1. 西南交通大学，交通运输与物流学院，成都 611756；2. 综合交通大数据应用技术国家工程实验室，成都 611756；3.中国铁路太原局集团有限公司，货运部，太原 030013；4.大秦铁路股份有限公司，科学技术研究所，太原 030013；5. 南京铁道职业技术学院，南京 210031）

对中欧班列开行方案进行合理评价，有助于开行方案的调整及优化。选取15个具有代表性的评价指标，建立评价指标体系，采用C2R模型、锥比率模型、交叉效率以及熵权法等方法有机结合，对DEA评价模型进行改进，以提高其评价效果及可靠度，使评价过程不依赖主观结果，能够有效解决多投入多输出的评价问题。运用改进的DEA模型对中欧班列开行方案进行评价，结果表明：对选取的5个中欧班列开行方案进行有效性评价并排序，其中有4个是有效的，即目前的开行方案是可行的；有1个方案是无效的，即需要对方案进行改正。通过实例分析证明了该方法的实用性，可为中欧班列开行方案的评价过程及结果的制定及优化提供依据和参考。

中欧班列；开行方案；改进DEA模型；评价

0 引 言

中欧班列的开行使得我国改革开放由东向西延伸，形成海陆联动、互联互通、贸易畅通的对外贸易新格局，是“一带一路”倡议落到实处的成功典范。近年来，中欧班列的开行数量快速增长，但开行方案比较单一，货源组织难度较大。对当前中欧班列的开行方案进行评价，有利于明确中欧班列开行的现状，同时可以为优化开行方案提供一定依据。

国内外学者对中欧班列开行方案开展了大量研究，主要体现在运行现状分析、开行方案优化、运输方案设计等方面。中欧班列开行方案评价的研究结果较少，少部分文献分析了中欧班列的评价指标，大部分的开行方案评价集中在铁路客运。文献[1]指出了评价中欧班列是否高质量发展的指标；文献[2]通过分析华南地区中欧班列最近几年开行的数据，阐述华南地区中欧班列的开行现状及特征；文献[3]从规模、时效、运输效能、经贸贡献、货运安全五个方面构建了指标体系；文献[4]利用改进的数据包络分析方法（Data Envelopment Analysis，DEA）评价高速列车开行方案，并对各开行方案进行排序、优化；文献[5]运用DEA方法对城际铁路列车开行方案进行了评价；文献[6]构建了高速铁路列车的经济评价体系，运用模糊DEA对其开行方案进行了评价；文献[7]通过SAGAFCM与主成分-熵相结合的方法，构建列车开行方案的指标体系，避免了指标之间的重复信息影响。

目前学者对中欧班列的研究大多从政策机制出发，分析中欧班列运行的现状与问题，少部分研究通过构建模型对中欧班列开行方案进行优化，但对于中欧班列开行方案的评价研究较少。DEA方法是一种非参数定量方法，不受人的主观思想所影响，应用比较成熟，而且能够更加客观、全面地反映研究对象的运行状态。因此，本文采用DEA方法对中欧班列开行方案进行评价，为决策者制定或调整开行方案提供参考。

1 评价指标体系的构建

影响中欧班列开行方案的因素很多，指标的科学选择关乎能否正确反映评价对象的重要属性及全面性，参考高速列车、铁路货运等开行方案的评价研究以及《中欧班列高质量发展评价指标》等文件，从效益、技术及服务3个方面构建中欧班列开行方案的评价指标体系。

1.1 效益指标

中欧班列的开行具有特殊性，不能仅从成本和收益方面来评判。中欧班列更大的效益是促进国内产业走向世界，带动中欧班列沿线国家发展，故本文采用以下效益指标进行评判。

（1）运输货值

中欧班列的运输货值是指通过中欧班列运输的货物价值，需要逐箱按照进出口，以美元为单位计算（本文计算总的出口货值）。该指标体现了中欧班列在国际贸易中的地位。

（2）单位国际标准箱货值

单位国际标准箱是指通过中欧班列运输的货物，按照每个标准箱计算平均价值。该指标体现了中欧班列的物流市场精细化。

（3）重点品类占比

按照中欧班列运输货物品类的商品总值计算，商品总值排名前5的货物国际标准集装箱的发送量与总的集装箱发送量之比。

（4）回程占比

回程占比是指在同一出入铁路口岸站回程的班列占出入境总班列数的比例，反映了全程的中欧班列货源组织能力，影响中欧班列全程物流费用控制。

1.2 技术指标

（1）平均旅速

中欧班列的运输距离与运行时间的比值，可分别按照境外段平均旅速、境内段平均旅速、全程平均旅速计算。

（2）运输时间

运输时间指站到站的时间，是体现中欧班列核心竞争力的重要指标，公式如下：

（3）发送列数

中欧班列开行的所有列车数，按年度计算。

（4）换算列数

换算列是指实际运输的集装箱数按照每列车满载运行82TEU折算出的中欧班列数，有利于中欧班列货源组织的优化。公式如下：

（5）自动化程度

中欧班列在口岸站停留的时间占全程耗时的30%，通过信息化的管理方式以及自动化的工作形式可以大大提高中欧班列的通关效率，科技化和信息化是大势所趋。

1.3 服务指标

（1）发送箱数

中欧班列实际运载的集装箱数，按年度计算。

（2）能力利用率

能力利用率可以反映出市场对于中欧班列的实际需求，计算公式如下：

（3）计划兑现率

计划兑现率反映了中欧班列的运行质量，计算公式如下：

（4）安全事故率

安全事故率是指单位时间内，某一中欧班列由于安全事故而停开的列车数占总的运营列车数比例。

（5）投诉业务数

投诉业务数量直接反应了客户体验。今年来，中欧班列快速发展，各行各业未做好充分的准备，特别是基础设施落后，造成了拥堵和晚点问题。投诉业务数是单位时间内，管理部门接收到的投诉业务数量。

（6）业务办理便捷程度

业务办理便捷程度是提升中欧班列客户体验的有效方法，通过设立“中欧班列便捷通道”，简化通关流程，提升过关效率，既有助于中欧班列的管理又提升了中欧班列的市场竞争力。业务办理便捷程度由专家打分法获得。

2 改进的DEA模型

DEA是典型的多输入、多输出评价方法。将上述的指标分为输入指标和输出指标，运用DEA模型可以评价出一个方案是否有效。但传统的DEA方法没有克服指标权重之间的差异性问题，且评价结果只显示方案的有效性，无法评判方案的相对优劣。因此，本文借助锥比率模型对权重进行处理，再运用C2R模型求解。而且，通过熵权法确定输入、输出的指标权重，可以改善指标权重的主观性评价，然后再计算交叉效率，从而确定方案的顺序。

2.1 DEA的C2R模型

s.t.

有效性的判断定理[8]如下：

2.2 锥比率模型[9, 10]

其中、为转换矩阵，在锥比率模型中，取：

2.3 DEA的交叉效率

2.4 利用熵权法确定指标权重

熵权法的适用范围较广，可以运用到一切评价问题的指标求和中。本文运用熵权法确定DEA方法中的输入指标和输出指标权重。

3 算例分析

3.1 输入输出指标确定

通过对影响中欧班列生产和效益的因素进行分析，并结合中欧班列开行方案的编制过程，以每条线路作为决策单元，输入指标为平均旅速、运输时间、发送列数、换算列数、安全事故率、投诉业务数、自动化程度；输出指标为运输货值、单位标准集装箱货值、重点品类占比、发送箱数、能力利用率、计划兑现率、回程占比、业务办理便利程度。以成都开往罗茨的班列为例，现假设有五种开行方案，分别为：① 由成都出发经过霍尔果斯口岸站，开行直达班列；② 以霍尔果斯口岸站为集结中心，由成都向口岸站集结；③ 由成都出发，在霍尔果斯口岸站补轴；④ 以二连浩特口岸站为集结中心，由成都向口岸站集结；⑤ 在成都开行直达班列，从二连浩特出境[11-14]，具体情况如表1所示。

表1 某运营时段中欧班列开行方案的输入输出指标

续表1

3.2 有效性评价

利用熵权法得到指标权重如表2所示：

表2 投入产出指标权重

表3 评价结果

3.3 结果分析

由表3可以得出，DMU5是无效的，各个决策单元的综合排名为DMU2≥DMU4≥DMU3≥DMU1≥DMU5。由此可见，中欧班列的开行可以参照方案1~4，成都的直达中欧班列一般从阿拉山口出境，方案五的线路太绕。中欧班列的开行方案可参考已经进入常态化运行的中欧班列：重庆—杜伊斯堡、成都—罗茲、郑州—汉堡等中欧班列[15]。依据决策单元在前沿上的投影可对无效的决策单元进行调整使其有效。

4 结 论

本文结合中欧班列开行现状，选取15个具有代表性的指标，运用改进DEA法对其进行评价。DEA评价模型不依赖主观评价，利用熵权法对其不足进行改进，将锥比率模型和交叉效率等有机结合，使评价结果更加有效、可靠。根据评价结果可以得出，中欧班列的开行在数量上有了质的飞跃，在质量上还有很大的发展空间；开行方案无效的中欧班列，可以从降低安全事故率、运输时间，及增加旅行速度、运输货值等方面入手，来达到提升能力利用率及计划实现率等目标。

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Evaluation of Transportation Plan of China Railway Express Based on Improved Data Envelopment Analysis Theory

XUE Feng1, 2, HUANG Qian1, LI Shu3, LU Hong-wei4, ZHANG Hou-hong5

（1. School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 611756, China; 2. National Engineering Laboratory of Integrated Transportation Big Data Application Technology, Chengdu 611756, China; 3. Freight Department, China Railway Taiyuan Group Co., Ltd., Taiyuan 030013, China;4. Institute of Science and Technology, Daqin Railway Co., Ltd., Taiyuan 030013, China;5. Nanjing Institute of Railway Technology, Nanjing 210031, China）

A reasonable evaluation of the transportation plan of China Railway (CR) Express will help to adjust and optimize its train operation plan. Fifteen representative evaluation indicators were selected to establish an evaluation index system. The C2R model, cone ratio model, crossover efficiency, and organic combination of the entropy weight method were applied to improve the data envelopment analysis (DEA) evaluation model and its evaluation effect and reliability. The evaluation process did not depend on subjective results and could be used to solve the problem of multi-input and multi-output evaluation effectively. The improved DEA model was used to evaluate the transportation plan of CR Express, and the results showed that the selected five transportation plans of the CR Express were ranked, out of which four were valid. In other words, the current scheme was feasible; there was one when the plan was invalid, which required correction. The evaluation process and results of the CR Express transportation plan can provide a basis and reference for its formulation and optimization.

CR Express; transportation plan; improved DEA model; evaluation

1672-4747（2020）04-0103-07

U292

A

10.3969/j.issn.1672-4747.2020.04.013

2019-12-07

中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划重大项目（P2018X003）；四川省科技计划项目（2019YJ0211）；西南交通大学“一带一路”研究专项任务项目（268YDYLY01）；中国铁路太原局集团有限公司科技研究开发计划项目（A2019Y07）

薛锋（1981—），男，山东邹城人，工学博士，西南交通大学副教授，从事铁路运输组织理论与系统优化研究，E-mail：xuefeng.7@163.com

薛锋，黄倩，张厚红，等. 基于改进DEA方法的中欧班列开行方案评价[J]. 交通运输工程与信息学报，2020, 18(4): 103-109

（责任编辑：李愈）