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基于联合评估方法的城市轨道交通系统综合效益研究

Hongjiao Xue, Ping Yang, and Hong Zhang

摘要：本文在定性和定量分析方法的基础上，运用理论推导、模型构建、实证研究和统计分析等方法，对城市轨道交通系统的综合效益进行了研究。本文分析了城市轨道交通综合效益的系统结构，从因果关系的角度描述了城市轨道交通系统的交通效益、经济效益、社会效益，揭示了城市轨道交通系统各项效益的系统相关性和发展规律。本文运用层次分析法和模糊综合评价法建立了综合评价模型，构建了评价过程，并对现有轨道交通系统的评价体系进行了改进。最后，作者进行了实证研究，对评价方法进行了检验，并对结果进行了分析，以及对城市轨道交通系统的发展战略提出了一些建议，并提供了决策支持。

关键词：城市轨道交通 综合效益评价 交通效益 经济效益 社会效益

1. 介绍

随着我国经济的快速发展和城市化水平的不断提高，城市交通的需求急剧增加，供需矛盾凸显。交通拥挤和污染已成为大城市普遍存在的问题。传统的道路交通方式已不能适应居民日益增长的需求，发展城市轨道交通系统已成为解决城市交通拥堵的有效途径，同时也能为城市发展带来综合效益。城市轨道交通系统因具有运力大、速度快、安全、环境污染少等优点，已成为许多大城市解决交通问题的首选。

近几十年来，公共交通的增长速度大大超过了公路旅行和人口增长的速度。最近的趋势还表明，公共交通的客流量增长速度高于资金水平和提供的服务，乘坐公共汽车、火车和渡轮的次数达到了1980年以来的最高水平。

城市轨道交通包括一系列广泛的、相互联系的模式，包括地铁、轻轨、电车、通勤铁路和高性能城际客运铁路。

城市轨道交通系统作为重要的基础设施，其带来了明显的经济效益、社会效益和交通效益，这三种效益的总和构成了城市轨道交通系统的综合效益。综合效益的全面提高是城市轨道交通系统发展的目标，提高综合效益的效率是提高综合效益的有效途径。

城市轨道交通系统的交通效益是指城市轨道交通项目给城市交通系统等方面带来的效益。受益人包括两个方面:旅客和城市交通系统。当受益主体为乘客时，城市轨道交通系统的交通效益体现为高效的出行工具、降低的时间成本、为乘客提供的舒适性和交通安全性;当受益主体为城市交通系统时，轨道交通项目增加了城市交通产品的供给，从而改善公共交通结构和公共交通的空间结构，缓解城市地面交通拥堵，提高城市公共交通的供需。同时轨道交通的大运量和便捷性也将引发新的客流。

城市轨道交通系统的经济效益是指城市轨道交通项目给城市经济发展等方面带来的效益。受益主体包括轨道经营企业、间接经营企业和城市经济体制三个方面。当受益主体为铁路项目企业时，城市轨道交通项目为铁路运营商带来经营收入，其直接经济回报为票务收入、空间租金收入等相关服务。由于城市轨道交通项目的建设和运营，房地产企业、商业服务企业等相关企业的效益发生了很大的变化。国内外经验证明，城市轨道交通项目可以极大地提高沿线房地产的价值。由于轨道交通环境和周边交通条件的改善，城市轨道带来了更多的交通，成为不同客流的集群，相应的商业服务企业的效益也会得到提升。这些都是城市轨道交通系统的经济效益。

城市轨道交通系统的社会效益是指城市轨道交通项目给城市社会发展等方面带来的效益。受益人包括两个方面:城市或相关地区、环境系统。当受益主体为城市时，城市轨道交通项目将带来城市知名度的提高，投资环境的优化，提供更多的就业等社会效益。当受益主体为城市环境系统时，由于城市轨道交通项目比公共汽车、小汽车等公共交通具有容量大、能耗低、土地集约利用程度高的比较特征优势，因此可以保护和优化城市环境。

1. 方法

在这个评价模型中，有14个指标构成了综合评价城市轨道交通评价指标体系，编号B1, B12等。主要指标有交通效益、经济效益和社会效益。

其中共14个二级指标，交通效益的二级指标分别为运输能力替代效益、可达性效益、安全效益、出行效率效益和舒适度效益;经济效益的二级指标有运营效益、经济增长效益、房地产增值效益、产业结构调整效益和布局优化效益。社会效益的二级指标有节能效益、污染物减排效益、土地保护效益、就业效益和城市活力效益。如图1所示：

图1.轨道交通综合效益的构成指标

2.1交通效益指标

运输能力替代效益:运输能力替代效益是指城市轨道交通线路替代公交车、出租车等公共交通资源运营的效益，包括购车费、车辆运营成本、运输基础设施建设费等方面。

可达性效益:可达性效益主要是指城市轨道交通在异常气候条件下的可达性优势所带来的效益。异常气候条件主要指风暴、暴风雪等极端天气。全封闭的城市轨道交通受天气影响较小，是保证恶劣天气下乘客顺利、正常出行的最佳选择。

安全效益:安全效益主要是指与公交车、出租车和私家车相比，利用城市轨道交通减少事故发生的频率，减少经济损失所带来的效益。

出行效率效益:出行效率效益是由于选择乘坐城市轨道交通而不是地面公交而节省出行时间而产生的效率效益。

舒适度效益:舒适效益是指城市轨道交通比公共汽车更舒适，由于出行时间短，疲劳程度降低，可以提高乘客劳动生产率的效率。

2.2经济效益指标

运营效益:运营效益是指城市轨道交通项目运营所带来的经济效益，主要由运营成本和投资成本构成。国内外城市轨道交通项目的运营成本主要分为:运营费用和政府补贴;投资成本分为建设成本和改造成本。

经济增长效益:城市轨道交通的经济增长效益主要是指城市轨道交通对城市经济的影响，可分为直接影响和间接影响。直接效应是指城市轨道交通在建设和运营过程中对直接相关行业的影响，如建筑、设计、监理、建材、机械制造、电子、冶金等行业。间接效应是指城市轨道交通建设对产业和社会群体的辐射效应，对房地产、环保、旅游、娱乐、电子商务等与城市轨道交通建设主体不直接相关的产业和社会群体的辐射效应。

房地产增值效益:房地产增值效益是指城市轨道交通在城市轨道沿线地区发展所带来的交通可达性、便捷性、舒适性、区位改造等带来的效益。

产业结构调整与布局优化效益:产业结构调整与布局优化效益是指城市轨道交通发展对区域内不同产业进行调整优化所带来的效益。

2.3社会效益指标

节能效益:节能效益主要是指城市轨道交通线路运行替代其他交通方式，降低能源消耗的效益。

污染物减排效益:污染物减排效益是指利用城市轨道交通线路与其他城市交通方式相比较，减少污染物排放的效益。

土地节约效益:土地节约效益主要体现在城市轨道交通线路替代其他城市交通方式的使用效率上。

就业效益:就业效益是城市轨道交通线路建设和就业增加的结果。

城市活力效益:城市活力效益是城市轨道交通系统建设的结果，是提高了货物的流动和周转，带动了城市良性发展的效益。

2.4交通效益指标设计

运输能力替代效益:

计算方法如下:

B₁₁:城市轨道交通运输能力备选效益，万元;

N_i:城市轨道交通所取代的公交车和出租车数量,单位;

N_{facility i}：城市轨道交通取代的交通设施面积，m²；

C_{purchase i}：单位公交车、出租车购置费，万元/辆;

C_{operation i}：单位公交车、出租车年运营费用，万元/辆;

C_{facility i}：单位运输设施建设成本，元/平方米；

Y_i：公共汽车和出租车折旧年限;

Y_{facility i}：城市轨道交通更换的交通设施折旧年限，10年;

C_{operating cost}：城市轨道交通线路年运营费用，元/年；

可达性效益：

计算方法如下:

B₁₂：城市轨道交通可达性效益，万元;

D_extreme：每年平均发生极端天气，日数;

T_congestion：每日交通拥挤时间，小时;

F_{line average daily}：城市轨道交通线路日客流，千人次;

GDP_person：人均GDP单位时间，元/小时.人；

安全效益：

计算方法如下：

B₁₃：城市轨道交通的安全效益;

L_i：年交通事故费用，万元/辆；

出行效率效益:

计算方法如下：

B₁₄：城市轨道交通出行效率效益，万元;

F_line：城市轨道交通年客流，千人次;

T_rail：城市轨道交通平均每人节省的出行时间，小时.

舒适度效益：

计算方法如下：

B₁₅：城市轨道交通舒适度效益，万元;

CO_{round trip}：旅客流量系数;

CO_work：旅客工作比例;

R_rail：城市轨道交通疲劳导致生产力下降;

R_others：其他公共交通疲劳导致生产力下降;

T_{average daily}：人均劳动时间，工时

2.5经济效益指标设计

经营效益：

计算方法如下：

B₂₁：城市轨道交通运营效益，万元;

I_ticket：车票收入，万元/年;

I_commerce：其他商业收入，万元/年;

C_operation：城市轨道交通年运营成本，万元/年;

C_{capitalized cost}：轨道交通建设投资成本，万元/年

经济增长效益：

经济增长效益指标难以量化，一般采用专家打分的方法。

房地产增值效益:

计算方法如下：

B₂₃：房地产增值效益在城市轨道交通中的比重提高;

P₂：城市轨道交通2000米范围内房地产增值，元/平方米；

P₁：房地产在城市轨道交通线路外的增加值，元/平方米

产业结构调整效益和布局优化效益：

产业结构调整和布局优化效益指标难以量化，一般采用专家打分法。

2.6社会效益指标设计

节能效益：

计算方法如下：

B₃₁：城市轨道交通节能效益，万元;

N_bus：城市轨道交通所取代的公交车数量，单位;

N_taxi：城市轨道交通所取代的出租车数量，单位;

E_bus：每辆公交车的年能耗，吨/年;

E_taxi：每辆出租车的年能耗，吨/年;

V_gas：单位汽油经济价值，元/吨;

N_rail:城市轨道车辆数量，单位;

E_rail:各城市轨道交通年能耗，千瓦时/年;

V_electricity：单位能源经济价值，元/千瓦时

污染物减排效益：

计算方法如下：

B₃₂：城市轨道交通污染物减排效益；

P_bus：每辆公交车的空气污染成本，万元/年;

P_taxi：每辆出租车的空气污染成本，万元/年;

土地保护效益：

计算方法如下：

B₃₃：土地保护效益，万元;

S_i：城市轨道交通节约的交通设施面积，m2;

S_rail：城市轨道交通面积，m2;

IV_opportunity：单位面积机会成本，万元/平方米

就业效益：

计算方法如下：

B₃₄：就业效益；

IV_rail：城市轨道交通线路总投资，万元;

GD_{Pper capita area}：人均国内生产总值，万元/年

城市活力效益：

城市活力效益指标难以量化，一般采用专家打分法。

2.7城市轨道交通综合效益评价方法

本文选择基于层次分析法的模糊综合评价模型对城市轨道交通系统进行综合效益评价。计算步骤如下:

矩阵的每一行乘以Mij:

计算Mij的n次方根Wi:

各指标权重由向量归一化得到:

计算矩阵的最大特征根:

确定矩阵一致性指标:

随机一致性比率:

2.8综合效益评价指标无量纲化

本文提出了阈值法，使城市轨道交通

资料编号：[4117]