基于遺傳層次分析法的高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)篩選

薛 鋒，范千里，胡 萍，李青青

（1. 西南交通大學(xué)，交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，成都611756；2. 綜合交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，成都611756）

0 引 言

統(tǒng)計(jì)指標(biāo)是鐵路運(yùn)營(yíng)效果的重要表現(xiàn)形式，運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系的完善有助于提高統(tǒng)計(jì)工作的質(zhì)量，同時(shí)建立健全統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系是做好鐵路行業(yè)統(tǒng)計(jì)工作的基礎(chǔ)。我國(guó)鐵路早期的運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)是根據(jù)前蘇聯(lián)的鐵路運(yùn)營(yíng)管理指標(biāo)體系，結(jié)合我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)管理的實(shí)踐和特點(diǎn)建立的，符合我國(guó)當(dāng)時(shí)的鐵路運(yùn)營(yíng)實(shí)際情況。近年來(lái)，隨著高速鐵路的快速發(fā)展，以往基于普速鐵路構(gòu)建的運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系難以全面反映高速鐵路的運(yùn)營(yíng)狀況，因此亟須構(gòu)建與高速鐵路運(yùn)營(yíng)實(shí)際相適應(yīng)的指標(biāo)體系。

在鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)研究方面，我國(guó)取得了比較豐富的理論研究成果，大致可分為以下幾個(gè)方面：

（1）對(duì)現(xiàn)有的鐵路運(yùn)營(yíng)指標(biāo)體系進(jìn)行一定的改進(jìn)。姜曉燕[1]為現(xiàn)有的鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系進(jìn)行了完善，使其符合鐵路發(fā)展特點(diǎn)，并結(jié)合作業(yè)成本理論，對(duì)現(xiàn)有的運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行了修改；周尊仁[2]在現(xiàn)有鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，分析了新的條件下運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)建立的影響因素，初步提出了高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系。

（2）針對(duì)需求主體，構(gòu)建相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系。李雪飛等[3]基于現(xiàn)有的鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系，提出了客運(yùn)專線運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)；仲亮[4]基于網(wǎng)絡(luò)時(shí)代特點(diǎn)，對(duì)鐵路運(yùn)輸質(zhì)量的含義以及當(dāng)下統(tǒng)計(jì)工作中存在的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)分析，就提高運(yùn)輸統(tǒng)計(jì)質(zhì)量給出了解決對(duì)策；呂笑媛等[5]采用定性與定量相結(jié)合的方法，建立了高速鐵路客運(yùn)服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并通過(guò)結(jié)構(gòu)方程模型對(duì)該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的科學(xué)性與合理性進(jìn)行了驗(yàn)證；吳華穩(wěn)[6]結(jié)合鐵路發(fā)展的需要和統(tǒng)計(jì)管理體制的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)包括鐵路運(yùn)輸業(yè)、鐵路安全、工程建設(shè)、鐵路設(shè)備在內(nèi)的統(tǒng)計(jì)體系框架；崔華偉[7]構(gòu)建了適應(yīng)于資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)責(zé)任制和現(xiàn)代企業(yè)經(jīng)營(yíng)理念的新運(yùn)營(yíng)指標(biāo)體系，并以南京新客站為背景，對(duì)其運(yùn)營(yíng)成本、能源消耗狀況進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和評(píng)價(jià)；單杏花等[8]對(duì)鐵路旅客運(yùn)營(yíng)指標(biāo)體系進(jìn)行分析研究，并對(duì)運(yùn)營(yíng)指標(biāo)體系進(jìn)行分類和初步設(shè)計(jì)，最后給出利用指標(biāo)體系和雷達(dá)圖進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法；王宇[9]根據(jù)貨運(yùn)指標(biāo)在不同時(shí)期的變化，對(duì)指標(biāo)影響值進(jìn)行計(jì)算，揭示貨運(yùn)指標(biāo)運(yùn)行規(guī)律，從而更有效地指導(dǎo)鐵路運(yùn)輸企業(yè)認(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

（3）分析指標(biāo)及指標(biāo)間影響因素，以促進(jìn)鐵路運(yùn)營(yíng)指標(biāo)完善。胡思繼[10]在分析統(tǒng)計(jì)運(yùn)營(yíng)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，論述了指標(biāo)間的內(nèi)在聯(lián)系，以明確鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)中生產(chǎn)指標(biāo)與財(cái)務(wù)指標(biāo)的相互關(guān)系；潘峰[11]分析了與客車運(yùn)營(yíng)效率相關(guān)的運(yùn)用統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，提出通過(guò)完善運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，從而提高客車運(yùn)用效率；郎茂祥等[12]人對(duì)鐵路貨運(yùn)總收入與運(yùn)營(yíng)指標(biāo)關(guān)系進(jìn)行了全面的研究；程玲燕等[13]利用因素影響分析法，選取 2010 年和2011 年全路統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算出包括新增指標(biāo)在內(nèi)的各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)指標(biāo)變動(dòng)對(duì)貨運(yùn)總收入變動(dòng)的影響程度，從而為提高貨運(yùn)總收入提出對(duì)策建議。

在運(yùn)用層次分析法計(jì)算權(quán)重以對(duì)指標(biāo)權(quán)重排序，從而進(jìn)行篩選的研究中，現(xiàn)有的研究較為豐富，包括特征值法、行和歸一化、列和求逆歸一化、模糊綜合評(píng)價(jià)法[14-16]等，但一方面，類似于特征值法在權(quán)重的計(jì)算時(shí)并沒(méi)有考慮到一致性條件，判斷矩陣確定后，權(quán)重與一致性指標(biāo)隨之確定，無(wú)法改善，較為被動(dòng)。另一方面，類似于行和歸一化、列和求逆歸一化等方法，計(jì)算精度不高，只考慮到了矩陣中一行或一列的影響。

綜上所述，目前我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系的構(gòu)建已經(jīng)擁有了較為豐富的成果，將多個(gè)指標(biāo)體系進(jìn)行整合可以得到較為全面的運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系，但不同的研究成果具有不同的側(cè)重點(diǎn)，直接進(jìn)行整合會(huì)導(dǎo)致指標(biāo)體系過(guò)于龐雜，且部分指標(biāo)之間相互涵蓋，無(wú)法體現(xiàn)指標(biāo)體系的整體性、系統(tǒng)性特點(diǎn)。另外，運(yùn)用遺傳層次分析法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，可以調(diào)整各指標(biāo)的權(quán)值，從而改進(jìn)一致性指標(biāo)值，相較于其他方法，較為主動(dòng)，且計(jì)算精度較高。因此，本文在現(xiàn)有的研究成果基礎(chǔ)上，采用定性分析與定量計(jì)算有機(jī)結(jié)合選取高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，并運(yùn)用遺傳層次分析法[17-18]對(duì)現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行篩選。

1 高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的選取

1.1 指標(biāo)選取的原則

（1）科學(xué)性原則

高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的選取，需要尊重高速鐵路運(yùn)營(yíng)管理與發(fā)展的實(shí)際情況以及客觀規(guī)律。運(yùn)用各類科學(xué)的理論方法，對(duì)現(xiàn)有的運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系進(jìn)行篩選，以期構(gòu)建出的高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系能夠符合高速鐵路運(yùn)營(yíng)實(shí)際。

（2）全面性原則

高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系的構(gòu)建需要全面反映高速鐵路運(yùn)營(yíng)全過(guò)程及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的特點(diǎn)，為之后依據(jù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的結(jié)果，制定相應(yīng)的發(fā)展策略奠定基礎(chǔ)。

（3）系統(tǒng)性原則

高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)必須結(jié)合系統(tǒng)性原則，在建立統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系時(shí)根據(jù)子體系、一級(jí)指標(biāo)、二級(jí)指標(biāo)層層遞進(jìn)，實(shí)現(xiàn)各級(jí)指標(biāo)的完善性和全面性。

（4）主體化原則

運(yùn)營(yíng)指標(biāo)體系涉及高速鐵路運(yùn)營(yíng)管理全過(guò)程，在建立過(guò)程中需要明確運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)服務(wù)的主體，明確統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系是服務(wù)于車站還是其他相關(guān)部門，從而使整個(gè)高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)更準(zhǔn)確地把握重點(diǎn)。

1.2 高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的初步選取

借鑒文獻(xiàn)[1-13]中的鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系，并根據(jù)高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的選取原則和運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)進(jìn)行分析、整合，進(jìn)一步研究可以發(fā)現(xiàn)，高速鐵路運(yùn)營(yíng)工作可以從資產(chǎn)規(guī)模及運(yùn)用、人力資源及運(yùn)用、運(yùn)營(yíng)消耗、運(yùn)營(yíng)工作量、旅客服務(wù)質(zhì)量、運(yùn)營(yíng)效益等方面反映。因此，將統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系初步分為如下6 個(gè)子體系，分別為資產(chǎn)規(guī)模及運(yùn)用指標(biāo)子體系、人力資源及運(yùn)用指標(biāo)子體系、運(yùn)營(yíng)消耗指標(biāo)子體系、運(yùn)營(yíng)工作量指標(biāo)子體系、旅客服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)子體系、運(yùn)營(yíng)效益指標(biāo)子體系，具體如表1 所示。

表1 高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)的初步指標(biāo)體系

續(xù)表1

在這6 個(gè)子系統(tǒng)中：

（1）資產(chǎn)規(guī)模及運(yùn)用指標(biāo)子體系主要表示現(xiàn)有高速鐵路的規(guī)模以及發(fā)展情況，并且涉及高速鐵路系統(tǒng)的資產(chǎn)運(yùn)用水平，因此，該子系統(tǒng)的一級(jí)指標(biāo)主要包括總體規(guī)模、基礎(chǔ)線網(wǎng)、發(fā)展水平以及資產(chǎn)運(yùn)用水平四個(gè)方面。

（2）人力資源及運(yùn)用指標(biāo)子體系表示現(xiàn)有高速鐵路系統(tǒng)中的基本人員情況。人員情況應(yīng)考慮人員發(fā)展水平以及人員工作水平，因此，該子系統(tǒng)的一級(jí)指標(biāo)包括人員狀況以及績(jī)效情況兩個(gè)方面。

（3）運(yùn)營(yíng)消耗指標(biāo)子體系應(yīng)反映高速鐵路總體的消耗以及總體污染物的排放。因此，該子體系的一級(jí)指標(biāo)包括能源消耗以及污染物排放兩個(gè)方面。

（4）運(yùn)營(yíng)工作量指標(biāo)子體系應(yīng)反映高速鐵路系統(tǒng)車輛以及列車的運(yùn)輸情況，同時(shí)高速鐵路的事故情況也應(yīng)反映在該子體系中。因此，該子體系包括車輛運(yùn)用情況、運(yùn)能與運(yùn)力、行駛里程、運(yùn)行速度、人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、事故率7 個(gè)方面。

（5）旅客服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)子體系應(yīng)該反映兩個(gè)方面，一方面是高速鐵路系統(tǒng)站內(nèi)服務(wù)水平，另一方面是列車運(yùn)行計(jì)劃完成率。因此，該子體系包括旅客服務(wù)、計(jì)劃兌現(xiàn)、延誤時(shí)間三個(gè)方面。

（6）運(yùn)營(yíng)效益指標(biāo)子體系反映高速鐵路系統(tǒng)具體財(cái)政情況，因此，該子體系包括成本、收入、利潤(rùn)三個(gè)方面。

2 高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的篩選方法

高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的篩選，可由專家對(duì)各子體系中具體指標(biāo)進(jìn)行重要性排序。在重要性排序值中，數(shù)值越小表示重要程度越高，若數(shù)個(gè)指標(biāo)的重要度值相同時(shí)，則表示這些指標(biāo)具有相同的重要性，比如表2 為某專家對(duì)資產(chǎn)規(guī)模及運(yùn)用指標(biāo)子體系中各指標(biāo)的重要性排序示例。

表2 某專家對(duì)資產(chǎn)規(guī)模及運(yùn)用指標(biāo)子體系重要值排序

通過(guò)對(duì)指標(biāo)的重要性排序，利用遺傳層次分析法計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重值，具體計(jì)算方法如下：

（1）若專家r 對(duì)高速鐵路運(yùn)營(yíng)管理指標(biāo)體系子體系i 中的指標(biāo)k 的重要性排序值為｛x (i , k , r )｝，則子體系i 中的指標(biāo)k 的重要性排序值的均值可由下式計(jì)算：

式中，rn 表示專家人數(shù)。

（2）計(jì)算子體系i 中的指標(biāo)k 的重要性標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算方法如下：

（3）建立評(píng)價(jià)子體系i 的互反判斷矩陣iP，計(jì)算方法如下：

式中， pi,k,l表示子體系i 中的指標(biāo)k 相對(duì)于指標(biāo)l的重要程度。

（4）計(jì)算權(quán)重以及一致性指標(biāo)系數(shù)

式中，CIC ( ni)表示一致性指標(biāo)系數(shù)；d 表示一個(gè)非負(fù)參數(shù)，從[0,0.5]內(nèi)選擇。對(duì)于式（4）的求解，可以采用全局優(yōu)化的遺傳算法[17-18]進(jìn)行加速求解。具體計(jì)算思路為：若一致性指標(biāo)系數(shù)小于某一設(shè)定的臨界值時(shí)，那么可以認(rèn)為互反判斷矩陣滿足一致性檢驗(yàn)，排序權(quán)重可取，否則改變非負(fù)參數(shù)或修改判斷矩陣。

3 指標(biāo)篩選方法的應(yīng)用分析

對(duì)高速鐵路運(yùn)營(yíng)管理初步統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系的6個(gè)子體系制作類似于表2 的專家咨詢表。經(jīng)過(guò)20位鐵路局公司的運(yùn)營(yíng)管理人員打分，可以獲得指標(biāo)的重要性排序。根據(jù)前文建立的篩選模型，可以進(jìn)一步得到子體系各自以及總體的一致性指標(biāo)系數(shù)，其一致性指標(biāo)系數(shù)經(jīng)核算均符合要求，從而可以獲得各指標(biāo)的具體權(quán)重。

高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)各子體系權(quán)重值如表3 所示。從表3 各指標(biāo)權(quán)重情況可以看出，各子系統(tǒng)的重要程度層次劃分較為明顯，資產(chǎn)規(guī)模及運(yùn)用和運(yùn)營(yíng)效益是最重要的指標(biāo)，人力資源及運(yùn)用、旅客服務(wù)質(zhì)量以及運(yùn)營(yíng)工作量為較重要的指標(biāo)，而運(yùn)營(yíng)消耗的重要性程度較低。

表3 高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系中各子體系權(quán)重值

資產(chǎn)規(guī)模及運(yùn)用指標(biāo)子體系中各指標(biāo)權(quán)重如表4 所示，從中可以發(fā)現(xiàn)高速鐵路總產(chǎn)值是重要度最高的指標(biāo)，但路網(wǎng)的發(fā)展程度等也較為重要，這說(shuō)明對(duì)于高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)而言，最重要的是總體的資產(chǎn)水平，在后續(xù)高速鐵路發(fā)展過(guò)程中，仍需著眼于高速鐵路總體資產(chǎn)的增長(zhǎng)。

表4 資產(chǎn)規(guī)模及運(yùn)用指標(biāo)子體系中各指標(biāo)權(quán)重

人力資源及運(yùn)用指標(biāo)子體系中各指標(biāo)權(quán)重情況如表5 所示，可以看出相較于人員的績(jī)效情況，專家認(rèn)為人員的總量以及人員的培訓(xùn)水平以及技術(shù)水平更為重要，人員是推動(dòng)高速鐵路發(fā)展的第一要素。

表5 人力資源及運(yùn)用指標(biāo)子體系各指標(biāo)權(quán)重

運(yùn)營(yíng)消耗指標(biāo)子體系中各指標(biāo)的權(quán)重情況如表6 所示，不難發(fā)現(xiàn)，相比于污染物的排放，高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)較為重視能源的消耗，因?yàn)楦咚勹F路的能源消耗水平很大程度上與高速鐵路運(yùn)營(yíng)成本及收益相關(guān)。

表6 運(yùn)營(yíng)消耗指標(biāo)子體系中各指標(biāo)權(quán)重

續(xù)表6

運(yùn)營(yíng)工作量指標(biāo)體系中各指標(biāo)的權(quán)重情況如表7 所示。在鐵路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，鐵路公司最為重視的是高速鐵路的安全情況，與實(shí)際情況相符。

表7 運(yùn)營(yíng)工作量指標(biāo)子體系各指標(biāo)權(quán)重

旅客服務(wù)質(zhì)量子體系中各指標(biāo)權(quán)重如表 8所示，可以發(fā)現(xiàn)最為重要的指標(biāo)是計(jì)劃開(kāi)行列次和計(jì)劃兌現(xiàn)列次。鐵路運(yùn)輸部門非常重視計(jì)劃的完成情況，因此此指標(biāo)相較于其他指標(biāo)更為重要。

表8 旅客服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)子體系各指標(biāo)權(quán)重

運(yùn)營(yíng)效益指標(biāo)子體系中各指標(biāo)權(quán)重情況如表9 所示，最為重要的是總收入，相較之下，成本相關(guān)的相關(guān)指標(biāo)重要程度偏低。

表9 運(yùn)營(yíng)效益指標(biāo)子體系中各指標(biāo)權(quán)重

為驗(yàn)證遺傳層次分析法的優(yōu)越性，以資產(chǎn)規(guī)模及運(yùn)用指標(biāo)子體系進(jìn)行說(shuō)明，運(yùn)用最優(yōu)傳遞矩陣法可以得到對(duì)應(yīng)的排序權(quán)重為（0.118，0.092，0.081，0.040，0.078，0.066，0.023 ，0.006，0.092，0.040，0.062，0.102，0.085，0.015，0.049，0.052），一致性指標(biāo)系數(shù)為0.8051；而結(jié)合表4 可以發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用遺傳層次分析法對(duì)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，可以得到在設(shè)置d 為0.3 后，對(duì)應(yīng)的排序權(quán)重向量為（0.109，0.089，0.084，0.042，0.072，0.071，0.018，0.011，0.101，0.05，0.052，0.096，0.091，0.025，0.047，0.042），一致性指標(biāo)系數(shù)為0.034 6，可見(jiàn)，運(yùn)用遺傳層次分析法得到的一致性指標(biāo)系數(shù)更小，具有較好的優(yōu)越性。

4 結(jié) 論

本文以高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)為研究對(duì)象，分析高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系建立的原則，選取初步指標(biāo)體系，并通過(guò)遺傳層次分析法計(jì)算指標(biāo)體系中各指標(biāo)權(quán)重，篩選出相比之下較為重要的指標(biāo)。

（1）在高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系中，六個(gè)子體系按照重要度排序?yàn)橘Y產(chǎn)規(guī)模及運(yùn)用、運(yùn)營(yíng)效益、人力資源及運(yùn)用、旅客服務(wù)質(zhì)量、運(yùn)營(yíng)工作量、運(yùn)營(yíng)消耗。

（2）在應(yīng)用遺傳層次分析法對(duì)高速鐵路運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系的各項(xiàng)指標(biāo)篩選時(shí)，可以對(duì)部分權(quán)重值較低的指標(biāo)進(jìn)行刪減。此外，采用專家給出的數(shù)據(jù)作為依據(jù)，雖然能夠避免缺乏定量指標(biāo)而無(wú)法準(zhǔn)確篩選的不足，但由于各專家對(duì)指標(biāo)重要程度的評(píng)判存在一定分歧，因此需要進(jìn)一步做出約束，以提高篩選的準(zhǔn)確性。