王統(tǒng)偉

江蘇省交通運(yùn)輸廳規(guī)劃研究中心

0 引 言

國(guó)務(wù)院印發(fā)的《“十四五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃》中明確提出“道路運(yùn)輸較大及以上等級(jí)行車(chē)事故萬(wàn)車(chē)死亡人數(shù)下降率”的約束性指標(biāo)，目標(biāo)是2025年較2020年下降12%，這對(duì)道路運(yùn)輸?shù)陌踩芾砗蛻?yīng)急救援體系建設(shè)提出了很高的要求。航空應(yīng)急救援應(yīng)對(duì)重大突發(fā)事件和醫(yī)療救護(hù)具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、到達(dá)迅速、起降條件要求低、作業(yè)項(xiàng)目全等明顯優(yōu)勢(shì)。從歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家道路應(yīng)急救援體系發(fā)展經(jīng)驗(yàn)看，航空救援是道路應(yīng)急救援體系建設(shè)的重要組成部分，而且已經(jīng)形成了完善的救援網(wǎng)絡(luò)，如德國(guó)現(xiàn)已建成50多個(gè)航空應(yīng)急救援站，15 min之內(nèi)救援飛機(jī)便能到達(dá)救援現(xiàn)場(chǎng)[1]。《公路“十四五”發(fā)展規(guī)劃》提出強(qiáng)化交通應(yīng)急救援能力，推動(dòng)建立路網(wǎng)應(yīng)急力量互相支援機(jī)制?！丁笆奈濉泵裼煤娇瞻l(fā)展規(guī)劃》也提出提升通航公共服務(wù)，支持構(gòu)建全國(guó)航空應(yīng)急救援基地網(wǎng)絡(luò)，完善聯(lián)動(dòng)保障機(jī)制的任務(wù)。國(guó)內(nèi)，山東、江蘇、浙江等省份都開(kāi)展了依托通航進(jìn)行道路應(yīng)急救援體系建設(shè)的相關(guān)研究。

在道路航空應(yīng)急救援基地布局方案優(yōu)化比選中，可以根據(jù)基地布局整體效能目標(biāo)最優(yōu)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，衡量不同方案之間的相對(duì)價(jià)值。模糊決策法和費(fèi)用效益法是目前主要的效能評(píng)價(jià)方法。模糊決策法一般采用專(zhuān)家法確定指標(biāo)權(quán)重，主觀因素較多，影響了結(jié)論的客觀性[2]；費(fèi)用效益法需要將所有指標(biāo)以貨幣型式表達(dá)，再進(jìn)行評(píng)價(jià)，缺點(diǎn)是有些指標(biāo)難以量化成貨幣型式，給效益評(píng)估帶來(lái)困擾[3]。為避免上述評(píng)價(jià)方法的不足，利用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA）和熵權(quán)法的優(yōu)勢(shì)，建立道路航空應(yīng)急救援基地效能評(píng)價(jià)的帶熵權(quán)約束的DEA方法，從投入產(chǎn)出兩方面建立基地布局方案效能評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)模型，同時(shí)運(yùn)用熵權(quán)法為各評(píng)價(jià)指標(biāo)賦以權(quán)重，消除各因素權(quán)重的主觀性，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加符合客觀實(shí)際。

1 道路航空應(yīng)急救援基地效能評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立及指標(biāo)分析

作為重要的應(yīng)急救援基礎(chǔ)設(shè)施，道路航空應(yīng)急救援基地的建設(shè)要在為道路救援提供充分服務(wù)的基礎(chǔ)上，最大程度提高資金、土地等要素使用效率。建立科學(xué)合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是對(duì)基地布局方案進(jìn)行評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，需要按照獨(dú)立性、通用性、可獲得性、易量化、反應(yīng)全面的原則，建立道路航空應(yīng)急救援基地效能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

1.1 從投入角度的分析

道路航空應(yīng)急救援基地建設(shè)是地區(qū)重要基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，且在后期需要持續(xù)性的投入。因此，在進(jìn)行基地布局規(guī)劃時(shí)，要充分考慮資金、土地成本以及建成后基地和飛機(jī)的運(yùn)維成本等問(wèn)題?？捎没亟ㄔO(shè)總預(yù)算、建設(shè)用地總面積、飛機(jī)架數(shù)和飛機(jī)年運(yùn)維費(fèi)用等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（1）基地建設(shè)總預(yù)算

基地建設(shè)預(yù)算用以估算投資的大?。▎挝唬喝f(wàn)元），包括起飛平臺(tái)、機(jī)庫(kù)、辦公室等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費(fèi)用和用于基地日常運(yùn)行的設(shè)備費(fèi)用的預(yù)算。作為一次性投入的建設(shè)資金，它在很大程度上反映了基地的規(guī)模和服務(wù)能力。此處，建設(shè)總預(yù)算采用道路航空應(yīng)急救援基地布局方案所有基地建設(shè)資金預(yù)算總和。

式中：δi為基地布局方案i的建設(shè)總預(yù)算；δij為方案i中第j個(gè)基地的預(yù)算。

（2）建設(shè)用地總面積

建設(shè)用地總面積指基地建設(shè)所占用的土地面積（單位：萬(wàn)m2），其優(yōu)點(diǎn)是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料易得。此處，建設(shè)用地總面積采用道路航空應(yīng)急救援基地布局方案所有基地建設(shè)用地面積的總和。

（3）應(yīng)急救援飛機(jī)架數(shù)

應(yīng)急救援飛機(jī)架數(shù)指用于道路應(yīng)急救援飛機(jī)的總數(shù)量（單位：架）。飛機(jī)架數(shù)反映了在應(yīng)對(duì)重大交通事故等突發(fā)事件時(shí)，飛機(jī)對(duì)應(yīng)急救援保障能力的重要技術(shù)指標(biāo)，其優(yōu)點(diǎn)是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料易得。此處，通用飛機(jī)架數(shù)采用基地計(jì)劃配置的所有用于道路應(yīng)急救援飛機(jī)架數(shù)總和。

式中：λi為基地布局方案i計(jì)劃配置的應(yīng)急救援飛機(jī)總架數(shù)；λij為方案i中第j個(gè)基地計(jì)劃配置的應(yīng)急救援飛機(jī)架數(shù)。

（4）單架飛機(jī)年運(yùn)維費(fèi)用

單架飛機(jī)年運(yùn)維費(fèi)用指維護(hù)保養(yǎng)一架應(yīng)急救援飛機(jī)一年所需費(fèi)用（單位：萬(wàn)元），主要包括人員、航油、航材、行政管理等費(fèi)用。單架飛機(jī)年運(yùn)維費(fèi)用反映了基地建成后，維持通用航空應(yīng)急救援能力的持續(xù)性投入。此費(fèi)用采用方案中維護(hù)一架應(yīng)急救援飛機(jī)的平均費(fèi)用。

1.2 從產(chǎn)出角度的分析

道路航空應(yīng)急救援基地產(chǎn)出的效能主要表現(xiàn)在救援時(shí)間和對(duì)道路的覆蓋程度上。因此，評(píng)價(jià)基地建成后的救援效能，可用航空應(yīng)急救援平均響應(yīng)時(shí)間和基地救援覆蓋道路總長(zhǎng)度作為指標(biāo)。

（1）航空應(yīng)急救援平均響應(yīng)時(shí)間

航空應(yīng)急救援平均響應(yīng)時(shí)間指救援飛機(jī)接到救援請(qǐng)求后到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間（單位：min），反映了救援飛機(jī)的響應(yīng)速度，是航空救援基地救援能力的直接表現(xiàn)。

（2）基地救援覆蓋道路總長(zhǎng)度

基地救援覆蓋道路總長(zhǎng)度指各航空救援基地有效救援覆蓋范圍內(nèi)道路的總長(zhǎng)度（單位：km），反映了基地規(guī)劃布局的合理性，采用覆蓋區(qū)域內(nèi)公路總長(zhǎng)度。

從投入產(chǎn)出兩方面建立道路航空應(yīng)急救援基地效能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示。

圖1 道路航空應(yīng)急救援基地效能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 評(píng)價(jià)道路航空應(yīng)急救援基地效能的帶熵權(quán)約束DEA方法

2.1 熵權(quán)法

德國(guó)物理學(xué)家K.Clausius于十九世紀(jì)創(chuàng)立了“熵”的概念。熵被定義為系統(tǒng)狀態(tài)不確定性的一種度量。在一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，熵可以用來(lái)度量每個(gè)指標(biāo)所蘊(yùn)含的信息量，進(jìn)而確定其權(quán)重[4]。下面采用熵權(quán)法確定道路航空應(yīng)急救援基地效能評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值。將信息熵定義為

式中：H(x)為熵；bi為第i項(xiàng)指標(biāo)；p(bi)為第i項(xiàng)指標(biāo)的離散度。

根據(jù)信息熵定義，第j項(xiàng)指標(biāo)的信息熵為

式中：Ej為第j項(xiàng)指標(biāo)的信息熵。

當(dāng)指標(biāo)j的信息熵最大，即Ej=1時(shí)，表示該指標(biāo)對(duì)研究方案起到等概率作用，說(shuō)明對(duì)所有研究方案而言，該指標(biāo)包含的信息量是一致的，不會(huì)影響評(píng)價(jià)結(jié)果。因此，信息熵Ej與1的差值代表了指標(biāo)j的信息價(jià)值，即

式中：Dj為第j項(xiàng)指標(biāo)的信息價(jià)值。

指標(biāo)j的信息價(jià)值越高，在評(píng)價(jià)體系中的重要性就越大，權(quán)重也就越大。進(jìn)一步得到指標(biāo)j的熵權(quán)為

式中：Wj為第j項(xiàng)指標(biāo)的熵權(quán)。

2.2 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA）

著名運(yùn)籌學(xué)家A.Charnes和W.W.Cooper等于二十世紀(jì)提出數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（Data Envelope Analysis），該方法可用于對(duì)具有多輸入輸出的多個(gè)布局方案做相對(duì)效能比較評(píng)價(jià)。與其他效能評(píng)價(jià)方法相比，數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法有以下優(yōu)點(diǎn)：①不需要對(duì)不同物理量綱的指標(biāo)做統(tǒng)一轉(zhuǎn)換，無(wú)需構(gòu)造生產(chǎn)函數(shù)；②不僅能夠評(píng)價(jià)布局方案的相對(duì)有效性，還可以得到技術(shù)效能、規(guī)模效能等信息[5]；③作為一種線形評(píng)價(jià)模型，易于求解。其中由A.Charnes等于1978年提出的C2R模型的最優(yōu)解θ*來(lái)評(píng)價(jià)布局方案的總體效能的有效情況，由A.Charnes,W.W.Cooper和B.Golany等人于1985年提出的C2GS2模型的最優(yōu)解δ*來(lái)評(píng)價(jià)布局方案的技術(shù)效能的有效情況[6]。

設(shè)共有n個(gè)布局方案，每個(gè)方案均有m種投入和s種產(chǎn)出，xj=（x1j，x2j，…，xmj）T為方案j的投入，yj=（y1j，y2j，…，ymj）T為方案j的產(chǎn)出。根據(jù)Farrell的經(jīng)濟(jì)效能評(píng)價(jià)方法，S—是對(duì)應(yīng)于投入松弛變量組成的向量，S+是對(duì)應(yīng)于產(chǎn)出剩余變量組成的向量。設(shè)S*為規(guī)模效能，用來(lái)評(píng)價(jià)布局方案的規(guī)模效能，則S*=θ/δ*，其中θ為可行解?？傻萌缦陆Y(jié)論：

①當(dāng)θ*（δ*，S*）=1，且S—=S+=0時(shí)，則方案為DEA（經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、規(guī)模）有效；

②當(dāng)θ*（δ*，S*）=1，且S—≠0，S+≠0時(shí)，則方案為DEA（經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、規(guī)模）弱有效；

③當(dāng)θ*（δ*，S*）<1時(shí)，則方案為非DEA（經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、規(guī)模）有效。

2.3 建立帶熵權(quán)約束的DEA模型

根據(jù)以上分析可建立如下帶熵權(quán)約束的DEA模型：

式中：δ為可行解；S—是對(duì)應(yīng)于投入松弛變量組成的向量；S+是對(duì)應(yīng)于產(chǎn)出剩余變量組成的向量；ωj為第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重；xj為基地布局方案j的輸入；yj為基地布局方案j的輸出。

3 江蘇省道路航空應(yīng)急救援基地布局優(yōu)化實(shí)例分析

江蘇省擁有沿江、沿海、京滬（滬寧）、陸橋、京滬輔助、寧杭寧洛、徐宿淮鹽、沿淮、寧合、寧連寧黃、通蘇嘉、鹽泰錫常宜、連宿合等多條綜合運(yùn)輸大通道，現(xiàn)有過(guò)江通道17座，公路總里程15.8萬(wàn)km，其中高速公路5023 km，普通國(guó)省干線1.27萬(wàn)km。根據(jù)江蘇省“十四五”綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃，未來(lái)五年道路運(yùn)輸事故死亡人數(shù)下降不小于20%。江蘇省“十四五”民航發(fā)展規(guī)劃也提出，積極拓展通航公共服務(wù)范圍，鼓勵(lì)完善高速公路航空應(yīng)急救援空中走廊，支持打造“道路+航空”應(yīng)急救援平臺(tái)，加快發(fā)展和完善航空醫(yī)療救護(hù)服務(wù)，擴(kuò)大通用航空在應(yīng)急救援和公共服務(wù)保障方面的應(yīng)用。江蘇省借鑒國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家通用機(jī)場(chǎng)功能分類(lèi)，并結(jié)合江蘇通用航空發(fā)展需求特征，針對(duì)服務(wù)功能，將通用機(jī)場(chǎng)劃分為綜合型、公益服務(wù)型、生產(chǎn)服務(wù)型和產(chǎn)業(yè)支撐型四類(lèi)。其中，公益服務(wù)型通用機(jī)場(chǎng)是以應(yīng)急救援、消防救災(zāi)、城市管理、環(huán)境保護(hù)等公益性服務(wù)為主導(dǎo)功能的通用機(jī)場(chǎng)，公益服務(wù)型空間需求分布見(jiàn)圖2。

圖2 公益服務(wù)型空間需求分布圖（來(lái)源于江蘇省“十三五”及中長(zhǎng)期通用機(jī)場(chǎng)布局規(guī)劃研究報(bào)告）

根據(jù)江蘇省現(xiàn)有的通航機(jī)場(chǎng)布局，結(jié)合道路航空應(yīng)急救援需求特征和規(guī)劃基礎(chǔ)等因素，同時(shí)從救援效果、技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理等方面考慮，提出全省道路航空應(yīng)急救援基地布局的四種比選方案（見(jiàn)表1），布局圖如圖3所示。

表1 江蘇省道路航空應(yīng)急救援基地布局四種方案及數(shù)據(jù)來(lái)源

圖3 江蘇省道路航空應(yīng)急救援基地四種布局方案

下面以江蘇省道路航空應(yīng)急救援基地布局方案規(guī)劃為案例，利用帶熵權(quán)約束的DEA方法對(duì)四種布局方案進(jìn)行優(yōu)化比選。根據(jù)四種布局方案和公式（1）、（2）進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，得到道路航空應(yīng)急救援基地布局投入和產(chǎn)出指標(biāo)參數(shù)的相關(guān)數(shù)據(jù)，并根據(jù)熵權(quán)法給各指標(biāo)賦以權(quán)重，如表2。

表2 四種方案的道路航空應(yīng)急救援基地布局投入和產(chǎn)出指標(biāo)值及其權(quán)重

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，采用LINGO軟件解DEA數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型，計(jì)算各方案的道路航空應(yīng)急救援基地布局的效能評(píng)價(jià)指數(shù)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 江蘇四種道路航空應(yīng)急救援基地布局方案效能評(píng)價(jià)指數(shù)計(jì)算結(jié)果及排序

從計(jì)算結(jié)果可知，第3種布局方案的評(píng)價(jià)指數(shù)為1，同時(shí)為經(jīng)濟(jì)技術(shù)有效和規(guī)模有效，表明第3種布局方案最為合理。其余布局方案均為DEA非有效。在總體效率DEA非有效的3種布局方案中，第2種布局方案和第4種布局方案的規(guī)模效能值分別為0.939和0.980，表明這兩種布局方案有相當(dāng)高的規(guī)模（資金）投入，主要應(yīng)通過(guò)適當(dāng)提高經(jīng)濟(jì)技術(shù)（應(yīng)急救援飛機(jī)架數(shù)）投入來(lái)提高總體效能。第1種布局方案為較為保守的布局方案，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)效能和規(guī)模效能均較低，說(shuō)明不宜采用此種布局方案。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)實(shí)例分析可知，運(yùn)用帶熵權(quán)約束的DEA模型進(jìn)行道路航空應(yīng)急救援基地布局方案效能評(píng)價(jià)，擇優(yōu)選擇方案是可行的。不僅能夠從效能的角度評(píng)價(jià)道路航空應(yīng)急救援基地布局方案，并從中選出較優(yōu)方案，還能夠分析各個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效能、總體效能和規(guī)模效能以及指出總體效能低的原因。同時(shí)，道路航空應(yīng)急救援基地布局規(guī)劃的范圍越大，越容易提高區(qū)域航空應(yīng)急救援資源的效能，例如長(zhǎng)三角區(qū)域一體化背景下，統(tǒng)一謀劃長(zhǎng)三角整個(gè)區(qū)域的道路航空應(yīng)急救援基地布局，打造長(zhǎng)三角區(qū)域航空應(yīng)急救援平臺(tái)，協(xié)同調(diào)度區(qū)域內(nèi)的航空應(yīng)急救援資源進(jìn)行道路救援，將是未來(lái)建設(shè)道路航空應(yīng)急救援體系的重要方向。