道路运输装备高效性评价指标分析与研究

宗成强 李月 张浩

交通运输部公路科学研究所 北京 100088

1 前言

我国物流成本总体偏高，物流总费用占GDP比重比发达国家高出近一倍。为了改变这一现状，我国提出了深化供给侧结构性改革，并将推进物流降本增效作为一项重要推进措施。

目前，关于物流成本的核心问题以及降本增效主要方向有着许多不同的认识，我国主要集中于通行费用减免、运输组织优化等方面，对于道路运输装备的评价指标涉及较少。欧美国家关于道路运输装备评价的相关指标主要集中在车辆的燃料（油）经济性、车辆动力性以及轻量化等方面。与发达国家相比，我国货运市场混乱，缺少主导的物流企业，且由于超限超载的路面执法管理不严，导致大量不合规的车辆上路行驶，对道路运输装备高效性的研究则更少。

目前，国内相关合规车型在设计上未充分考虑到货物装卸效率、适用场合、运输效率、装货容积等因素，导致用户在车型选择时提出了车型定制化需求，且由于我国货运市场是属于充分竞争市场，货运企业在车型购置上掌握了更大的主动权，车辆生产企业一味地满足货运企业需求，生产出品种繁多的车型，不利于车辆生产企业的技术研发，更不利于道路运输车型的标准化。

为了解决目前现有车型混乱的问题，加速推动货运车型的标准化进程，需要对道路运输装备（主要针对道路运输车辆）中与整体运输高效性能相关的参数开展技术研究，分析关键指标并进行科学验证，将评价参数与结果反馈到车辆生产企业有助于减少货运车型数量，同时可为物流企业提供高效的运输装备。

高效、节能的道路运输车型主要体现在车辆的可靠性、动力性、经济性，货厢容积（半挂牵引车除外），装卸操作的便捷性（半挂牵引车除外），载质量利用系数（挂车除外）等方面，具体如下：

a.车辆的可靠性。车辆可靠性越高，车辆的出勤率也就越高，可保证车辆在限定时间内能行驶更多的里程，运送更多的货物。

b.车辆的动力性。车辆动力性是保证车辆能够高速行驶的必要条件，只有车辆的动力性能强劲，才能保证车辆能够高速爬坡行驶，并能快速超越同向行驶的其他车辆，保证车辆运输的时效性。

c.车辆的经济性。车辆经济性，也就是汽车燃油经济性，是指车辆在满载货物运输时，能够保证其燃料的消耗量处于一个较为良好的水平，降低污染物排放的同时，也节约了燃料的消耗量，有助于货运企业节约运营成本。

d.货箱容积。货箱容积是用来衡量货物装载空间的一个指标，按照我国现阶段公安部对货运车辆管理的相关要求，车辆长度在6 m以内车辆注册登记为蓝色车牌，大于6 m的车辆，车辆注册登记为黄色车牌。按照现有法规规定，车辆最大宽度为2.55 m。对于车辆长度在6 m以内的车辆一般在市内道路上行驶，从事日常生活物品的派送。而大型厢式货车、货车列车则主要从事城市间的货物运输。随着我国经济模式的转变，物流企业承运的货物类型已由工业原料向工业半成品转变，其对货厢容积要求更高。

e.装卸操作的便捷性。对于车辆长度为12 m的普通货车或者半挂车，其货箱长度在9～13.5 m之间，即便是车厢开侧门，货物的装卸也通常不便于机械化的装卸，是耗时较多的一个环节。在大型货运站场，需要有专门的空间或平台用于货物装卸，而侧帘式厢式车（含普通货车、半挂车，目前标准正在申请国标计划）可较好地解决货物快速装卸问题。侧帘式厢式车的侧面可以完全打开，把车厢侧面的支撑立柱及阻挡横杆取下后，便可在两侧直接用叉车进行装卸作业。该车型兼顾了货物封闭运输和货厢轻量化，在货厢侧面配有固货装置，使用方便，有利于货物的托盘化运输，在欧洲国家应用广泛。此外，我国还存在少量翼开启厢式车，虽然其装卸方便，但自重较重，使用较为受限。

f.载质量利用系数。该指标是用来描述车辆整备质量与所承载货物之间的对比关系，载质量利用系数越大，表明车辆的运载能力越好，单次运输货物的质量也比其他车型多。

按照车型的结构特点，可将高效、节能的道路运输车型分为普通货车、牵引车辆和挂车三类，通过专家评价的方式初步确定了三种车型高效运输影响因素（见表1）。相关类型车辆需满足现有法规要求，同时又需满足上述相关要求。近几年我国在大力推广的中置轴货车列车具有很大优势，其牵引车辆配置高，列车装货容积较普通半挂车高约30%，且运输作业模式灵活，可根据作业站场业务量的需要，灵活的选择是否牵引中置轴挂车，从而提高车辆的使用率，有利于降低货运企业运营成本。

表1 三种车型高效运输的影响因素

2 系统评价方法的确定

目前针对运输车辆本身的研究多集中在车辆动力性经济性参数分析、牵引车与挂车接驳装置设计、车辆与道路适应性、车辆行驶平顺性和操纵稳定性等方面。针对车辆自身性能与高效性的综合评价，需要选用合适的方法才能取得良好的评价效果。在对评价方法进行选择时，应考虑以下几个因素[1]：

a.评价的目的，选用评价方法之前，首先必须确定评价的目的和动机，根据评价目的对评价方法进行筛选；

b.需要的评价结果表现形式；

c.进行评价时可获得的信息和数据；

d.可投入评价的技术人员及其素质、评价费用、完成期限、评价专家和管理人员的知识结构和水平等。

在选择评价方法时，除考虑上述因素外，还要对评价方法可提供的评价结果及其适应范围做进一步分析。

综合考虑以上因素，结合研究的目标，考虑到数据获得的难易程度、数据质量及可靠性、所建立模型的实用性、模型计算结果的可靠性，排除了主观性较强、过于依赖专家经验的德尔菲法和模糊综合评判法，也排除了方法过于复杂、过分依赖大量客观数据且适应性较差的数据包络法和主成分分析法，同时排除了对本研究内容适用性不强的灰色关联度法。综合考虑各种评价方法的优缺点后，选择了使用方便、具有较好的实用性的层次分析法。

3 评价指标权重计算方法及步骤

层次分析法（The Analytic Hierarchy Process，AHP）通过分析复杂问题根据其内在联系，分解成不同的影响因素，并根据这些因素的重要程度将其分成不同的层次，从而形成金字塔式的多层结构。然后，由熟悉业务的专家逐层对每层次内部的因素，两两间的相对重要程度进行评分[2]，评分的方式较多，常见的有0～2三标度法、1～9标度法、指数标度法、分数标度法等，在影响因素不多，且精度要求不高的情况下，多使用1～9标度法进行打分。打分的结果需要通过一致性检验，确保打分时，不出现打分前后不一致的情形[3]。

层次分析法的实施过程主要包括以下步骤：构造层次分析模型—→编制权重专家评议表及专家打分—→构造判断矩阵—→计算单权重值和最大特征根—→一致性检验—→总权重的计算等几大步骤。

层次分析模型构造是针对目标问题将所有影响因素进行层次划分，如目标层、准则层、指标层，并明确几个因素间的从属关系。

专家评议表及专家打分是对不同指标间进行列表评价，对表中的内容进行两两比较并评价打分。判断矩阵是针对本层次所有因素之间的相对重要度的比较，对偏激偏见和差异的专家评价，可以将其剔除。单权重值和最大特征根的计算则是根据判断矩阵数据的特征向量，经过归一化处理后，得到各指标相对重要度，即单权重值，并按照相应的计算公式给出的方法和步骤，即可计算出每个考核指标的单权重和最大特征根。

一致性检验是为了保证判断矩阵具有基本的一致性。层次分析法中并不要求判断矩阵完全一致，允许存在一定偏差，但是要求判断具有大体的一致性，不能出现明显的逻辑错误，比如B1比B2绝对重要，B2比B3绝对重要，B3比B1绝对重要的逻辑错误。因此需对构造矩阵进行一致性检验。判断矩阵的一致性指标与平均随机一致性指标的比值满足小于0.1时，则认为判断矩阵具有满意的一致性。如超过许可范围，需要重新调整判断矩阵，直至具有满意的一致性。

总权重计算首先计算一级指标的权重值及每个一级指标下属的二级指标相对权重值，并分析各指标层次下判断矩阵的一致性水平。

项目组先后邀请行业专家对评价指标权重评议表进行了填写，将专家评价结果进行综合平均，分别得到准则层、指标层中各指标的综合判断矩阵。然后对各指标权重计算、确定最大特征根计算并进行了一致性检验，相关指标通过一致性检验后，再进行计算得到各指标总权重值。对于未通过一致性检验的评价，视为无效值。

以普通货车为例，普通货车准则层、目标层的权重计算如表2所示。

表2 普通货车汇总后的评价指标体系及权重

4 评价指标标准值的确定

4.1 定性、定量评价指标量化方法

评价时部分指标为定性评价的，例如，车辆装备了哪些具体设施。因此，按照评价指标类型将其归为定量指标和定性指标[4]。定量指标可通过经验或计算得到指标值。定性指标量化通常是首先给定性指标以明确定义，再根据指标定义和实际情况给指标评分，对不同等级规定评分值，并作为该指标的标值。

a. 定性评价指标量化方法。

定性指标定量化的问题，国内外已确定了多种定量化方法，如德菲尔（Delphi）法、模糊信息优化技术、灰色信息及处理方法、AHP法等，但由于问题的复杂性，至今仍没有一个完善解决定性指标定量化的方法，没有一个公认的量化模式[4,5]。本着从实用的角度出发，本课题涉及的定性评价指标较少（主要是“有”，“无”），因此相关指标的量化主要依据一线作业工人及专家经验，确定相应得分，例如带铝合金尾板的普通货车取100分，带普通尾板的普通货车取70分，不带尾板的普通货车取0分，其他定性评价指标也依据经验进行量化处理。

b. 定量评价指标无量纲化。

根据各评价指标与评价目标的实际情况，确定评价指标的属性值。不同指标的含义不同，因而其量纲各异。在各指标定量化后，需要对指标进行标准化（无量纲化）处理，统一归在[0，100]范围。标准化方法可分为直线型、折线型和曲线型三种[4]，实质是通过建立相应的公式，将原属性值代入后进行计算[6]。本研究采用分段直线型，主要是根据运输企业实地调研数据及文献资料、行业标准查阅结果及专家意见，针对相关评价指标，依据数据在统计资料中出现的频率次数总结出上述评价指标常见取值范围，并确定标准值取值区间。

4.2 高效评价指标标准值计算步骤

根据前期实地调研数据、文献资料、相关标准法规的查阅结果，针对目前主流车型，本研究以三类不同车型为主要研究对象，总结出目前相关车型高效评价系统中指标层各评价指标的常见取值范围，即各指标的论域，表3给出了相关评价指标的取值范围。

表3 普通货车评价指标取值范围

具体评分原则如下（以普通货车为例）：

a. 吨/百公里油耗（L/t·100km）：

小于1为100分；在大于等于1到小于等于2，线性取值；大于等于2时，取值为0。

b. 比功率：

小于6.9时，取0；大于等于6.9小于8.5，按0～60分进行线性差值取值；大于等于8.5小于13，按照60～100分进行选取；超过13，均为100分。

c. 载质量利用系数：

小于1，取0；大于等于1小于1.6，按0～60分进行线性差值取值；大于等于1.6 小于2.2，按60～100分进行线性差值取值；大于等于2.2，均为100分。

d. 固货装置：

货箱承载面系固点，按照是否满足JT/T 1178要求，进行判定，满足则取50分，不满足则为0分。

货箱侧墙系固点，如果有侧墙系固点，则取50分，否则取0分。

e. 尾板：

带铝合金尾板的取100分，带普通尾板的取70分，不带尾板取0分。

f. 货箱与托盘的相容性：

如果货箱宽度大于等于2 420 mm，则按照货箱长度进行选取，货箱长度除以1 000，余数小于等于200，取80；余数大于200，小于等于500，取100；余数大于500，取60。

如果货箱宽度小于2 420 mm，则按照货箱长度进行选取，货箱长度除以800，余数小于等于200，取80；余数大于200，小于等于400，取100；余数大于500，取60。

g.货箱内高：

货箱内高小于等于2 200mm，取0分；大于等于2 200 mm小于2 500 mm，按照从0～60分进行差值计算；大于等于2 500 mm，小于2 800 mm，按照从60～100分进行线性差值计算；大于等于2 800 mm，取值为100 mm。

h.相关安全设施配置：

配有自动紧急制动系统，为40分；带自动巡航系统，得30分，车道偏离预警系统，得30分。

5 高效性评价模型

无量纲化的标准值与评价指标权重均确定以后，便可以将每个评价指标的整体权重值与无量纲化的指标标准值作为模型输入，将整体效能综合评价数值作为输出，建立操作简便、计算量小、实用性强的高效性评价模型，根据输出数值判定车辆高效性能。即如公式（1）所示。

以某型号的普通汽车为例，其配置如表4所示，按照4.2中的指标选取要求，取其标准值，将其与指标权重值进行计算，计算其累积之和，得到其高效性评分值为68.33。

表4 某型号普通货车的高效性评价结果

6 结语

本文通过分析筛选出影响不同车型高效运输的相关因素，基于层次分析法建立了普通货车、挂车、牵引货车三种不同车型的高效性评价模型，以某型号的普通货车为例，通过以上方法分析得到了其高效性评分值，对评价车型的高效与否具有重要意义。未来，可考虑通过增加专家数量，修正相关评价指标的权重值，以便使该模型更为完善、贴近实际。