基于AHP的合资铁路运营管理模式选择研究

吴 锋，赵 军，符佳芯，陈 诚

基于AHP的合资铁路运营管理模式选择研究

吴 锋1,2，赵 军1,2，符佳芯1,2，陈 诚3

（1. 西南交通大学，交通运输与物流学院，成都 611756；2. 综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室，成都 611756；3. 中国铁道科学研究院集团有限公司，运输及经济研究所，北京 100081）

本文采用层次分析法（AHP），从自管自营、委托运输和委托运营三种典型模式中选择合资铁路的运营管理模式。通过对六个影响因素的分析，建立了含目标层、准则层（6个指标）、次准则层（18个指标）和方案层（3个方案）的四级层次结构模型。采用专家打分法构造准则层的判断矩阵，同时，将已开通/在建合资铁路的实际数据作为样本，采用多元线性回归方法构造次准则层的判断矩阵，并基于样本按方案别的平均值构造方案层的判断矩阵。最后，对济青高铁进行案例分析，结果表明该线路采用委托运输模式的重要度最高，最有利于实现其线路能力利用与运营效益最高的目标，该结论与实际相符，验证了所提出方法的可行性和实用性。本文方法对其他合资铁路运营管理模式的选择及评价具有参考作用。

合资铁路；运营管理模式；层次分析法；多元线性回归；济青高铁

0 引 言

合资铁路在我国兴起于20世纪80年代，是指由国家铁路、地方政府、企业或其他投资者共同投资修建的铁路线路。合资铁路在我国的发展，极大地推动了铁路投融资体制多元化改革的进程，拓宽了铁路建设的投融资渠道，为加快我国铁路网建设和社会经济发展发挥了重要作用。合资铁路已成为我国铁路网络不可或缺的一部分，是我国铁路运输的重要力量，对加快我国经济社会发展和铁路网络扩张、缓解铁路运输紧张状况起到了重要作用。

合资铁路运营管理模式是合资铁路公司与国铁集团为实现双方的经营目标，对客货运服务、客货运输组织等运营过程及相关设施设备进行管理的方式。运营实践表明，合资铁路的运营管理模式对其能力利用与运营效益存在重要影响。本文对合资铁路运营管理模式选择开展具体量化研究，从既有文献来看，目前针对合资铁路运营管理模式的研究主要分为两类：

第一类从合资铁路整体的角度出发，例如，赵海宽[1]在对不同类型运营管理模式的适应性进行分析的基础上，基于路网效能最大化对不同类别的合资铁路运营管理模式进行探讨并提出建议。李玉旦[2]在分析我国合资铁路运营管理模式影响因素的基础上，引入层次分析法（AHP）对合资铁路运营管理模式进行选择，并以西延铁路为例进行案例分析。叶国东[3]介绍了广西合资建设铁路的特点，对广西境内7条合资铁路的运营管理模式分别提出建议。类似地，王云光[4]、曹庆山[5]、吴曦霞[6]也分别就临策、朔黄、南广3条合资铁路的运营管理模式进行了探讨并给出了相应的建议。

第二类从合资城际铁路的角度出发，例如，陈柯冰[7]在明确合资城际铁路功能定位的基础上，给出了不同合资城际铁路运营管理模式的适应性范围。王凤丽[8]在分析合资城际铁路现有3种运营管理模式的优缺点及适用条件的基础上，针对不同的铁路建设目标和要求，提出长远规划型、实施过渡型和市场合作型3种城际铁路运营管理模式构想及建议。殷勇[9]针对江苏省城际铁路网进行分析，结合江苏省铁路网现状提出其运营管理模式选择的原则和影响因素，并基于SWOT分析得出自主经营模式是最佳选择的结论。类似地，张磊[10]、陈海平[11]、陈军团[12]等人也分别就京津冀城际铁路，粤港澳城际铁路以及关中城际铁路的运营管理模式进行了分析和研究。

综上所述，既有的合资铁路运营管理模式选择研究普遍采用定性分析方法，少部分研究采用了定量分析方法，例如，文献[2]采用了层次分析法（AHP）。该方法对本文研究有所启发，但其判断矩阵的构造采用的是专家赋值法，存在较大主观性且实际可操作性较差。基于此，结合我国现有合资铁路的特点及其采用的运营管理模式，本文提出基于AHP的合资铁路运营管理模式选择方法。该方法根据合资铁路运营管理模式的影响因素，建立层次结构模型；根据专家打分给出准则层指标重要度；将已开通/在建合资铁路的指标数据作为样本，采用多元线性回归方法计算次准则层指标重要度，进而用于生成次准则层判断矩阵；将样本数据中各次准则层指标按三种运营管理模式分别统计平均值来构建方案层的判断矩阵。最后，选取济青高铁进行案例分析验证该方法的合理性。本文研究可为既有或新开通合资铁路的运营管理模式选择提供方法借鉴。

1 基于AHP的合资铁路运营管理模式选择方法

合资铁路运营管理模式受多个因素的影响，每个因素下又包含多个指标，这些指标中有些可量化，有些只能定性描述，可见，合资铁路运营管理模式选择是1个半结构化多因素决策问题。层次分析法（AHP），是指将一个复杂的多因素决策问题作为一个系统，将目标分解为多个准则，进而分解为多指标的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序（权重）和总排序，以作为多方案优化决策的系统方法。AHP比较适合于具有分层交错评价指标的目标系统、而且目标值又难以定量描述的决策问题。基于此，本文提出基于AHP的合资铁路运营管理模式选择方法。

1.1 合资铁路运营管理模式分类

根据目前我国合资铁路实际情况并参考文献[1]中的有关描述，将合资铁路运营管理模式分为自管自营、委托运输和委托运营3种模式，具体定义如下：

（1）自管自营模式

自管自营模式分为两种情况：一种是合资铁路公司不委托任何业务，公司运输组织架构完整，能够独立承担运输生产经营任务；另一种是合资铁路公司委托小部分运输生产任务，例如设施设备养护维修等，公司运输组织架构相对完整，能够与被委托方在明确各自责任、权利、义务的基础上，共同负责运输生产和经营管理。

（2）委托运输模式

委托运输模式是指合资铁路公司将运输生产相关业务例如客货运组织、调度指挥、设备设施养护维修业务等委托给有资质的铁路运输企业。在此模式下，合资铁路公司负责生产经营任务，包括生产任务指标统计、财务报表及盈亏计划的下达等，而作为被委托方的铁路运输企业只需完成协议规定的生产任务，不承担经营职责。目前，大部分合资铁路公司采用该模式。

（3）委托运营模式

委托运营模式是指合资铁路公司将运输生产业务和生产经营业务全部委托给有资质的铁路运输企业。在此模式下，合资铁路公司主要负责资产经营相关业务，例如资产监管、承担法人财产的保值增值责任等，而作为被委托方的铁路运输企业需要负责运输生产和生产经营的所有相关业务，并根据经营目标完成情况清算获得委托运营费用。

1.2 合资铁路运营管理模式影响因素

从合资铁路建设、运营以及经营这一时间轴线出发，通过总结既有文献对于合资铁路运营管理模式的影响因素及指标的分析，提出合资铁路运营管理模式的影响因素有以下六个方面：路网地位、政策导向、投融资体制、法人治理、资源经营以及经营效益，如图1所示。各因素的具体影响机制分析如下：

（1）路网地位

在建设之初，合资铁路的路网地位奠定了其能力利用与运营效益的基础。例如对于路网干线，由于本线和跨线客流均较大，因此在其投入使用后，其线路能力利用率与运营效益一般显著高于路网支线。本文用合资铁路的线路类型、线路里程和衔接干线数量反映其路网地位，对于一条合资铁路而言，其线路类型为路网干线，线路里程越长且衔接干线数越多，其路网地位越高。

图1 合资铁路建设、运营以及经营时间轴

（2）政策导向

在建设到投入运营期间，国家地方的政策导向激发了合资铁路能力利用与效益的潜力。合资铁路是我国铁路投融资体制改革的产物，随着政策的逐步开放，合资铁路的发展市场也不断扩大，只有在政策上给予一定的支持，合资铁路才能摆脱合资方没有话语权的尴尬处境，才能激发合资各方投资及运营合资铁路的热情。因此提出采用合资铁路的财政补贴、票价制定权和国铁准入权来反映其政策导向。对于一条合资铁路而言，其财政补贴越多，给予的票价制定权越大，准许接入国铁网的机会越高，其政策导向越有利。

（3）投融资体制

在建设到投入运营期间，合资铁路的投融资体制决定了其能力利用与运营效益的活力。合资铁路投融资体制确定后，其融资规模和今后的经营主体也相应确定，当投资主体为民营资本且融资规模较大时，合资铁路在运营及经营方面就有更多的选择。采用合资铁路的投资主体、非国铁股比以及融资能力反映其投融资体制特点，对于一条合资铁路而言，其投资主体越倾向民营资本，非国铁所占股比越大，融资能力越强，其投融资体制越合理。

（4）法人治理

在投入运营后，合资铁路自身公司的法人治理对其能力利用与运营效益产生影响，法人治理结构的好坏直接决定着各投资方是否能有效制衡以及合资公司是否能协调运转。例如，当合资铁路公司法人治理结构中对于委托方和被委托方责任和权力的划分不清晰且缺乏有效监管时，合资铁路的能力利用与运营效益很有可能降低，从而造成合资铁路公司难以为继。因此提出合资铁路公司的责权划分、运营清算体系以及监管机制反映其法人治理能力。对于一条合资铁路而言，其公司的责权划分和运营清算体系越清晰，监管机制越完善，其法人治理能力越高。

（5）资源经营

在日常经营中，合资铁路的资源经营策略对其能力利用与运营效益存在影响，当合资铁路拥有独立完善的移动设备、固定设施和运营组织人力资源时，其完全可以根据客流和市场对运营组织进行实时的调整，运营的自主性更高。因此采用合资铁路对于其移动设备、固定设施和人力资源的经营方式描述其资源经营策略，对于一条合资铁路而言，其移动设备和固定设施的经营方式越自主，运营组织人力资源的门类越齐全，其资源经营策略越完善。

（6）经营效益

在进行经营时，合资铁路的经营效益影响着其能力利用质量。当合资铁路的经营效益较差时，势必难以吸引社会投资者。当地政府也只会从其附加价值进行考虑，例如相应的土地开发等等，而对于合资铁路的运营组织则不太关心，从而导致合资铁路能力利用低下。因此采用合资铁路的运输收益、附加价值以及公益支出反映其经营效益特征。合资铁路运输收益越高、附加价值越低、公益支出越低，其经营效益越好。

1.3 基于AHP的合资铁路运营管理模式选择流程

基于AHP的基本原理，首先，根据合资铁路运营管理模式的影响因素，建立其层次结构模型。然后，采取不同的方法分别对准则层、次准则层和方案层的判断矩阵进行构造并进行一致性检验。接着，依次通过层次单排序、层次总排序，获得三个候选运营管理模式的重要度，进而得出结论。基于AHP的合资铁路运营管理模式选择流程如图2所示。

图2 基于AHP的合资铁路运营管理模式选择流程

1.4 层次结构模型的建立

根据合资铁路运营管理模式的影响因素，提出两级指标体系，进而建立了含目标层、准则层（6个指标）、次准则层（18个指标）和方案层（3个方案）的四级层次结构模型，如图3所示，解释如下：

（1）目标层

目标层即使用AHP的目的，将“合资铁路能力利用与运营效益最高”作为目标层。

（2）准则层

将合资铁路运营管理模式选择的六大影响因素作为准则层指标，分别为路网地位、政策导向、投融资体制、法人治理、资源经营以及经营效益。

（3）次准则层

根据合资铁路运营管理模式影响因素的具体内容，对各准则层指标，分别引入3个次准则层指标，提出共18个次准则层指标，具体见图3。

（4）方案层

三种运营管理模式，即自管自营模式、委托运输模式、委托运营模式。

（5）指标含义及赋值规则

各次准则层指标含义及其赋值规则见表1。

图3 合资铁路运营管理模式选择层次结构模型

表1 次准则层指标含义及其赋值规则

Tab.1 Meaning and value setting of indicators in the sub-criterion layer

1.5 判断矩阵的构造

在AHP中，每层的判断矩阵表示本层所有指标对上层对应指标的相对重要度。图4所示的层次结构模型具有目标层、准则层、次准则层和方案层四层，因此判断矩阵有3种类型，分别为准则层、次准则层以及方案层判断矩阵。其中，准则层需构造1个判断矩阵，次准则层需构造6个判断矩阵，方案层需构造18个判断矩阵。

（1）准则层判断矩阵的构造

准则层共6个指标，故其判断矩阵是1个6阶方阵，记为。鉴于准则层指标是直接对应于目标，采用AHP的九级标度法进行专家打分，构造准则层的判断矩阵。

（2）次准则层判断矩阵的构造

① 回归变量选取

② 数据归一化

③ 多元线性回归

由统计分析理论可知多元线性回归的统计值包括相关系数2、值以及值等。若1个回归方程有效，这三个统计值需满足表2所示的判断标准。

表2 统计值的判断标准

Tab.2 Judgment criteria for statistical indicators

④次准则层判断矩阵生成

（3）方案层判断矩阵的构造

1.6 层次排序及检验

（1）层次单排序及检验

本文采用方根法计算权向量，计算步骤如下：

① 计算一致性指标：

② 查找相应的平均随机一致性指标，见表3：

Tab.3 Consistency indicator

③ 计算一致性比率：

（2）层次总排序

2 案例分析

2.1 济青高铁简介

选取济青高铁开展案例分析，对所提出方法进行验证。济青高铁是中国第一条以地方为主投资建设的高速铁路，自开通至今采用委托运输的运营管理模式，从合资铁路运营管理模式的影响因素来看，济青高铁具有以下特征：

（1）从路网地位来看，济青高铁全长307.9km，是我国“八纵八横”高铁网青银通道的重要组成部分，也是山东省“三纵三横”城际轨道交通网主通道，路网地位高。

（2）从政策导向来看，济青高铁是国内诞生的首个地方投资绝对控股的高铁项目，在财政补贴上得到了地方政府的大力支持，可根据市场供求和竞争状况较为自主地制定具体运价水平。同时可接入国铁网开行一定数量的跨线列车，客流吸引能力强。

（3）从投融资体制来看，济青高铁投资主体为山东铁路投资控股集团有限公司，非国铁股比达80%，控股方以地建路、以地养路，积极对济青高铁沿线土地进行综合开发，融资能力较强。

（4）从法人治理来看，济青高铁将运输相关任务委托给济南铁路局，尽管签订了委托运输协议，但没有成立规范的第三方监督机构，存在责权划分不清晰、运营清算体系和监管机制不健全等合资铁路运营的普遍性问题。

（5）从资源经营来看，济青高铁线路里程长，注册资本多，企业规模较大。但目前主要向济南铁路局租赁动车组提供运输服务，固定设施设备的养护维修委托第三方进行，运输组织的专业人才队伍较为缺乏。

（6）从经营效益来看，济青高铁是济南到青岛间目前唯一一条速度可达350 km/h的铁路，日开行列车数量75对左右，有约一半为国铁的跨线列车，运营效益高。同时济青高铁连接山东半岛重要城市群，随着经济的发展和配套设施的完善，其附加价值大。受国家对于铁路运价水平的限制，济青高铁在票价制定时需承担一定的公益支出。

2.2 计算结果与分析

现利用所提出的AHP方法，设计济青高铁的运营管理模式。结果及分析如下：

2.2.1 判断矩阵的构造结果

（1）准则层的判断矩阵

通过专家咨询、现场调研和问卷调查，得到准则层6个指标重要度的建议值如表4所示，基于此，便可构造准则层的判断矩阵。

表4 准则层指标的重要度

Tab.4 Importance of indicators in the criteria layer

（2）次准则层的判断矩阵

① 样本选取

按照线路运营性质相同的原则，鉴于济青高铁属于合资城际铁路，选取我国目前已开通/在建的合资城际铁路（共计13条）的实际数据作为样本。按照表1所示的赋值规则，准则层指标的样本数据见表5，次准则层指标的样本数据见表6。

表5 准则层指标的样本数据

Tab.5 Sample data of indicators in the criteria layer

表6 次准则层指标的样本数据

Tab.6 Sample data of indicators in the sub-criteria layer

② 多元线性回归结果

在对样本数据归一化处理的基础上，次准则层的6个判断矩阵其关联变量的多元线性回归结果为：

相应的回归分析统计值见表7。

表7 回归分析统计值

Tab.7 Values of statistical indicators in the regression analysis

对比表7和表2可知，所有回归分析均通过显著性检验，可基于此确定关联的所有次准则层指标x的重要度s，见表8。根据s，可进而构造出。

（3）方案层的判断矩阵

按照前文所述的构造原理，基于表5和表6中提供的样本数据，很容易构造出方案层的18个判断矩阵。限于篇幅，在此省略。

表8 次准则层指标的重要度s

Tab.8 Importance sij of indicators in the sub-criteria layer

（4）判断矩阵的一致性检验

准则层、次准则层、方案层各判断矩阵的一致性比例..均接近于0，小于0.1，通过一致性检验，可用于后续层次排序。

2.2.2 层次排序的结果及分析

（1）层次单排序结果及分析

准则层和次准则层单排序的结果如图4所示。其中，每个准则层指标下方括号内的数字表示其对目标层单排序的权重，每个次准则层指标下方括号内的数字表示其对准则层对应指标单排序的权重。简便起见，省略方案层各运营管理模式方案单排序的权向量。

分析图4所示的单排序结果，得到以下结论：

① 准则层单排序中，路网地位的权重最高，其次是政策导向和经营效益，三者的权重之和占到了67.65%，说明在济青高铁运营管理模式决策中，路网地位、政策导向和经营效益指标的影响最大。

② 路网地位下属次准则层的单排序中，线路类型的权重占到了50%，表明像济青高铁这种路网干线型的合资铁路线路能力利用率和运输效益将较高。

③ 政策导向下属次准则层的单排序中，财政补贴和国铁准入权的权重之和占到了92.31%，反应了给予济青高铁适当的财政补贴，并确保国铁的准入权，将有利于充分发挥其线路的能力、提高运输效益。

④ 经营效益下属次准则层的单排序中，运输收益的权重占到了55.56%，说明济青高铁需要拓宽运输市场，提升运输收益，以达到充分发挥线路能力和提高运输效益的目的。

（2）层次总排序结果及分析

准则层的总排序结果（即6个准则层指标对目标层的权重）与其单排序结果相同，如图4所示。限于篇幅，次准则层的总排序结果（即18个次准则层指标对目标层的权重）省略。方案层的总排序结果（即3种运营管理模式对目标层的权重）见表9。

表9 方案层的总排序结果

Tab.9 Total ordering result in the scheme layer

针对表9中的结果进行分析，得到以下结论：

① 三种候选运营管理模式中，权重最高的是委托运输模式，表明济青高铁当前采用委托运输模式对于线路能力利用与效益最高的目标最有利，该结果与济青高铁当前实际采用的运营管理模式一致。

② 自管自营模式对于实现济青高铁充分利用线路能力、提高运输效益的目标具有一定的潜力，可供决策者在探索济青高铁新的运营管理模式时参考。

③ 委托运营模式不符合济青高铁的路网地位、国家与国铁集团对于合资铁路运营管理政策的发展趋势和预期较好的经营效益，不推荐采用。

3 结 论

本文利用AHP方法，对合资铁路运营管理模式选择问题开展研究。根据相关影响因素，建立了含目标层、准则层（6个指标）、次准则层（18个指标）和方案层（3个方案）的四级层次结构模型。在采用专家打分法构造准则层判断矩阵的基础上，将已开通/在建合资铁路的实际数据作为样本，采用多元线性回归方法构造次准则层判断矩阵，将样本中各次准则层指标按三种运营管理模式分别统计平均值构造方案层的判断矩阵。最后采用济青高铁进行案例分析，结果表明委托运输模式的重要度最高，对济青高铁的线路能力利用与效益最高的目标最有利，与实际相符，验证了本文方法的合理性与可行性。

相较于传统的AHP方法，本文采用多元线性回归的方法，确定次准则层中各判断矩阵对应的所有次准则指标的重要度并基于此构造判断矩阵，具有以下优点：

（1）本文方法利用样本数据确定次准则层指标的重要度，一定程度上避免了传统专家打分法主观性强的缺点。

（2）由于次准则层指标较多，采用专家打分法容易造成判断矩阵通不过一致性检验，而本文方法一般不会出现判断矩阵一致性不满足的情况。

（3）本文方法具有较强的可移植性，只需更换其对应的指标数据、或者再适当调整下样本数据，便可用于为不同类型合资铁路运营管理模式的选择提供决策建议。

需注意的是，样本量的大小和样本中偏定性指标的赋值对AHP方法的有效性存在影响，接下来可将该方法应用于更多案例，并将所获得结果与实际方案作对比，以更全面评估AHP的有效性。此外，基于回归分析构造次准则层指标重要度的精度与选取的显著性水平存在联系，当显著性水平较小时，指标重要度的精度更高，但有可能出现不满足统计检验的情况。找到两者的平衡点，使得满足统计检验的同时精度更高，有待进一步研究。

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[5] 曹庆山, 董二通. 朔黄运营管理模式对合资铁路的启示[J]. 交通科技与经济, 2009, 11 (2):107-109.

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Selection of Operation Management Mode for Joint Venture Railways Based on Analytic Hierarchy Process

WU Feng1, 2, ZHAO Jun1, 2, FU Jia-xin1, 2, CHEN Cheng3

(1. School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 611756, China; 2. National United Engineering Laboratory of Integrated and Intelligent Transportation, Chengdu 611756, China; 3. Transportation & Economics Research Institute, China Academy of Railway Sciences Corporation Limited, Beijing 100081, China)

In this study, the analytic hierarchy process is utilized to select the operation management mode of a joint venture railway from three typical candidate modes, the self-management, entrusted transportation, and entrusted operation modes. Based on an analysis of six influencing factors, a four-layer hierarchy model including a target layer, criterion layer (six indicators) , subcriterion layer (18 indicators) , and scheme layer (three schemes) is developed. The expert scoring method is used to construct the judgment matrix of the criterion layer. Using the actual data of the joint venture railways (opened/under construction) as a sample, the judgment matrix of the subcriterion layer is constructed by the multiple linear regression method, while that of the scheme layer is constructed based on the average statistical values of the sample according to the schemes. Finally, case study results for the Jinan-Qingdao high-speed railway line show that the entrusted transportation mode has the largest importance and is most conducive to realize the highest capacity utilization and operation efficiency of the line. This conclusion is consistent with the actual situation, which verifies the feasibility and applicability of the proposed method. Our method can be used to select and evaluate the operation management mode of other joint venture railways.

joint venture railway; operation management mode; analytic hierarchy process; multiple linear regression; Jinan-Qingdao high-speed railway

1672-4747（2020）04-0153-13

U29

A

10.3969/j.issn.1672-4747.2020.04.019

2020-05-07

中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题（K2018X004）

吴锋（1996—），男，湖北黄冈人，西南交通大学硕士研究生，研究方向为运输组织优化，E-mail：649820965@qq.com

赵军（1986—），男，四川宜宾人，博士，副教授，研究方向为铁路运输组织，E-mail：junzhao@swjtu.edu.cn

吴锋，赵军，符佳芯，等. 基于AHP的合资铁路运营管理模式选择研究[J]. 交通运输工程与信息学报，2020, 18(4): 153-165

（责任编辑：李愈）