基于DEA的北京市軌道交通運行效率評價研究

北京交通大學經濟管理學院 宋妙環 王紅梅

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基于DEA的北京市軌道交通運行效率評價研究

北京交通大學經濟管理學院 宋妙環 王紅梅

摘 要 ：本文從投入產出角度構建了北京市軌道交通運行效率評價指標體系， 并在此基礎上 運用DEA模型，分別從綜合技術效率、純技術效率、規模效率和規模報酬四個方面對北京市在2000年～2014年間的軌道交通運行效率進行縱向評價，同時對處于非DEA有效的決策單元進行投影分析。結果表明：2004年、2005年、2007年、2009年～2012年和2014年北京市軌道交通運行效率相對較低，其投入資源存在不同程度的冗余，以及現有產出還有提升的空間。

關鍵詞：城市軌道交通 運行效率 數據包絡分析法

隨著我國城市化進程日益加快，外來人口不斷涌入中心城市，城市邊緣和遠郊城市化地區不斷擴展，長距離的出行需求日益增加，單純依靠常規公共交通已難以適應現代客運交通需要［1］。相比其他交通工具，城市軌道交通具有運量大、速度快、污染少等特點，已成為緩解大城市交通問題乃至整個城市可持續發展的必由之路。截至2014年底，北京市軌道交通運營里程527公里，年客運量達33億人次，然而在大力發展軌道交通的同時，交通擁堵問題并沒有得到緩解，其中一個重要的原因就是軌道交通運行效率不高。此外，城市軌道交通項目投資額巨大，持續時間長，對城市經濟發展影響深遠，所以在新建軌道交通項目時必須充分考慮現有的規模及運行效率水平，不能盲目興建。綜上，做好城市軌道交通系統的效率評價工作具有重要的現實意義。

1 研究現狀

目前，關于交通效率定量研究的主流方法是數據包絡分析法（DEA），運用DEA方法對交通效率的研究主要分為兩類。第一類以城市公共交通系統為研究對象，研究其運行效率。宗剛等［2］引入綜合運輸系統的概念，對北京2006年～2010年的公共交通運輸效率及公交、地鐵和出租車這三個系統的效率進行評價與分析。劉云楓等［3］使用DEA為基礎的Malmquist指數方法，從時間和系統內部兩個角度對北京市公共交通行業的全要素生產率進行了分解與研究。Christianvon Hirschhausen等［4］運用DEA對德國179個公共交通企業進行了效率分析。第二類是以城市軌道交通系統為研究對象的橫向研究，側重分析各城市之間的相對運行效率。劉志剛等［5］以軌道交通發展較成熟的11個中外城市為參考對象，對上海軌道交通經營效率進行評價分析。謝志祥等［6］對2014年我國20個城市地鐵交通系統的運行效率進行測度，進而將20個城市劃分為地鐵運行效率高、中、低三個層次。周強等［7］對2012年我國16個城市軌道交通系統進行了效率評價及規模效率分析。

綜上，使用DEA方法對交通系統進行效率評價主要集中在國家、區域層面，而以市域內的城市軌道交通系統為對象的縱向效率評價研究還不多見。本文試圖在前人研究的基礎上，以北京市2000年～2014年間的軌道交通系統為研究對象，運用DEA模型來把握北京市軌道交通規模不斷擴大過程中其運行效率的變化情況。

2 模型介紹

3 實證分析

3.1 指標選取及數據來源

根據DEA模型的特點及相關研究成果，從數據的可量化性、可得性入手，選取運營線路條數、運營里程、運營車輛數、車站數和從業人員數作為投入變量，分別從固定資產投入、居民出行便利程度、配車數狀況、乘客換乘便利程度以及人力資源投入狀況五個方面來反映北京對軌道交通的資源投入狀況，選取客運量和軌道交通負擔率作為產出變量，分別從運輸能力和城市交通結構狀況兩方面來反映投入資源所產生的效果。

有研究表明，決策單元數量為投入產出指標的2倍時DEA分析結果較為精確，故本文選取2000年～2014年共15年的北京市軌道交通數據作為研究對象，所需數據來源于《北京統計年鑒》（2001-2015）、北京市交通委發布的《北京市交通發展年度報告》（2001-2013）、《中國交通運輸統計年鑒》（2010-2013），極少部分缺失數據通過合理測算得到。其中軌道交通負擔率為軌道交通客運量除以軌道交通客運量、公共電汽車客運量和出租小汽車客運量之和計算得到。

3.2 效率求解與分析

考慮到城市軌道交通項目的特殊性，本文選擇基于產出導向的DEA模型。利用MaxDEA軟件，分別運用CCR模型和BCC模型對北京市2000年～2014年的軌道交通進行投入產出效率測度，得到15個決策單元的綜合技術效率、純技術效率和規模效率值，以及所處的規模報酬階段，如表1所示。

表1 2000年～2014年北京市軌道交通運行效率水平

（1）從綜合技術效率層面上看，2000年～2003年、2006年、2008年和2013年的綜合技術效率值均為1，為DEA弱有效，運行效率較高；其余年份為非DEA有效，運行效率較低。圖1為三種DEA效率值的趨勢圖，可以看出，北京市2000年～2014年的軌道交通運行效率水平存在明顯波動并在2007年達到最低點，這可能與當時籌備奧運會、興建軌道交通及其客運量還未充分發揮有關。此外，綜合技術效率平均值為0.966，接近于1，表明運行效率水平整體較高。

圖1 2000年～2014年北京市軌道交通運行效率圖

（2）從純技術效率層面上看，2000年～2014年軌道交通純技術效率平均值為0.973，其中2000年～2003年、2006年、2008年、2013年和2014年的純技術效率值為1，為純技術DEA有效，說明在排除了規模的影響后，這些年份軌道交通系統的資源使用率較高；而其余年份為純技術非DEA有效，資源使用率偏低。由圖1可知，純技術效率值與綜合技術效率值的變化情況大體一致，說明綜合技術效率受技術因素的影響較大。

（3）從規模效率層面上看，2000年～2014年軌道交通規模效率平均值為0.992，是三種DEA效率值中最高的，說明綜合技術效率不高主要是由純技術效率不高引起的，圖1也清晰的反映了這一狀況。而2014年是一個特殊情況，其純技術效率值為1，規模效率值為0.993，表明該年運行效率相對偏低主要是由規模無效引起的。因此，隨著北京市軌道交通的不斷發展，今后的改革應主要以提高規模效率為主。

（4）從規模報酬層面上看，2000年～2003年軌道交通規模報酬不變，表示在其他技術水平不變的情況下，投入—單位的生產要素，可以生產—單位的產出，達到了最佳生產規模。而后隨著軌道交通規模的不斷擴張，出現了規模報酬遞減、遞增、不變的交替狀況，直到2014年處于規模報酬遞減階段，說明當時軌道交通的投入資源未得到充分利用，應該調整管理方法并充分利用現有資源而不是一味地增加投入。

3.3 DMU在生產前沿上的投影分析

表1中的結果只是反映了2000年～2014年北京市軌道交通的相對運行效率水平，并沒有說明造成運行效率不高的原因及應改進的方向與程度。因此，本文采用基于產出導向的CCR模型對2000年～2014年的北京市軌道交通進行投影分析，經過整理得出投入冗余量和產出不足量，如表2所示。

表2 2000年～2014年北京市軌道交通的投入冗余量和產出不足量

由表2可知，2000年～2003年、2004年、2006年、2008年和2013年軌道交通資源投入量和產出量為有效值，不存在投入冗余和產出不足的現象，說明當時在軌道交通規模收益不變的前提下，軌道交通的投入產出比較合理；其余年份則存在不同程度的投入過剩和產出不足現象，資源配置效率不高。高效運行的軌道交通系統應以較短的線路長及其他資源投入實現較大的客流量和軌道交通分擔率為目標。縱觀北京市軌道交通的發展，在經歷了2000年～2003年高效運行后，從2004年開始，隨著各項資源的大量投入，規模不斷擴張，除個別年份外，運行效率相對較低，投入要素中的線路長度、線路條數、車輛數和車站數分別存在不同程度的冗余，客運量和軌道交通分擔率還存在很大的提升空間。因此，在目前城市軌道交通建設和運營資源相對緊缺，出行需求日益激增，交通擁堵仍然嚴重的情況下，不能單靠擴大交通規模來解決問題，而更應該對現有資源的利用現狀進行分析，設法充分利用現有資源提高運行效率，帶動客運量和軌道交通分擔率的良性增長，以更好地滿足居民的出行需求。

4 結語

本文采用DEA模型對北京市2000年～2014年軌道交通系統的運行效率分別從綜合技術效率、純技術效率、規模效率和規模報酬四個方面進行了縱向評價，結果表明，2000年～2003年、2006年、2008年和2013年的軌道交通運行效率較高，其余年份相對較低，其運行效率不高主要是由資源冗余、車輛使用率低、客流量和城市軌道交通分擔率低等引起的。

因此，要提高軌道交通的運行效率主要有三種方案可供選擇：保持現有投入不變，增加產出；保持現有產出，減少投入；同時減少投入和增加產出。從短期來看，由于軌道交通項目投資額巨大，建設周期長，以及現有投入資源具有資產專用性，增加或減少投入短期內均不可行，因此充分利用現有資源增加產出成為了提高城市軌道交通運行效率的有效途徑。客運量作為軌道交通的重要產出，可通過加強地面公交與軌道交通的銜接、增加發車密度、在軌道交通周圍修建停車場，采用“停車+換乘”的模式吸引私家車乘客利用軌道交通系統進入市區來激發潛在的乘客需求，進而提高運行效率水平。從長期考慮，在新建軌道交通項目前，應該分析當前軌道交通的運行效率狀況，并結合當前城市的客運需要以及資源投入之后的效益問題，做好整體規劃，不能為了擴大城市軌道交通規模和增加城市軌道交通實力而盲目投入。

參考文獻

［1］ 葉佩文.基于數據包絡分析的城市軌道交通規模效率評價研究［D］.北京交通大學，2009.

［2］ 宗剛，袁博文.基于DEA的北京城市公共交通運輸系統效率評價［J］.開發研究，2014（1）.

［3］ 劉云楓，王楠.北京市公共交通效率評價［J］.城市問題，2015 （4）.

［4］ Christian von Hirschhausen， Astrid Cullmann.A nonparametric efficiency analysis of German public transport companies［J］.Transportation Research Part E，2010，46（3）.

［5］ 劉志鋼，吳強，何靜，等.基于DEA方法的城市軌道交通綜合效率研究［J］.鐵道運輸與經濟，2008（4）.

［6］ 謝志祥，任世鑫，李陽，等.基于DEA模型的城市地鐵交通系統運營效率研究［J］.山東科學，2015（3）.

［7］ 周強，秦菲菲，吳戈.基于DEA方法的城市軌道交通系統效率評價研究［J］.鐵道運輸與經濟，2014（2）.

中圖分類號：F572

文獻標識碼：A

文章編號：2096-0298（2016）06（a）-150-03