铁路运输通道节点协调性的分析

陈晓竹

（西南交通大学 交通运输与物流学院，硕士研究生，四川 成都 610031）

运输通道是指在狭长的带状地域内，由1种（多条线路）或1种以上的运输方式通过时构成的运输格局。运输通道从布局形态上讲，是由一系列的节点和线路联系起来的，通道在节点上的协调性，主要表现在各种交通方式换乘过程的连续性、运输设备的适应性和客货流过程的畅通性。

目前，运输通道节点协调性的研究缺乏严格的内容和方法要求，造成运输系统整体服务效果不佳，特别是随着高速铁路、高速公路引入，多式联运的发展，对通道布局提出了更高的要求。因此，有必要对通道节点协调性的问题进行研究。

1 节点上的运输流分析

运输通道上的节点是个复杂的系统，节点内的客货作业一方面要实现各种运输方式的衔接和转换（通过或中转），另一方面还要实现节点所在区域内客货流的聚集和疏散，使得车流和交通流能在通道内外顺利转换。通道前一段的不同运输方式线路上的运输流在节点处交汇，进入节点后，该运输流可分为2个部分，一部分运输流直接通过节点或经过中转作业后进入到通道的下一段，另一部分运输流则为节点的终到运输流，与节点所在区域的其他交通方式进行接驳。此外，节点上还聚集了节点所在范围吸引来的其他运输流，该部分运输流也作为节点的输入流。节点上的运输流如图1所示。

图1 节点上的交通流分析图

通道上节点的协调性是保证运输流在整个运输系中通畅流动的重要因素。节点上运输流衔接和转换的过程中，如果各种交通方式的换乘过程能够连续进行，换乘设备对运输流具有较好的适应性，运输流能够在节点上畅通流动，则说明运输节点具有较好的协调性。

2 评价指标的选取

通过对节点上运输流的分析可知，节点上的协调性同时表现在节点内部和节点外部。节点协调性评价的指标可分为2类：第1类指标反映节点内部客货运工作的连续性、畅通性，用运能匹配度、接驳时间、节点组织的有序度来衡量；第2类指标反应节点对其所处的外部环境的适应性，可由与城市经济的关系、对交通流的吸引程度和环境适应性来衡量。

2.1 节点内部评价指标

2.1.1 运能匹配度（P1） 运能匹配度用来衡量节点内部运输流衔接的协调性和判别换乘设备对运量的适应性。可用单位时间内到达节点的运输流与单位时间内节点疏散的运输流表示。当运能匹配度小于或等于1时，表示运输流的衔接状况良好；当运能匹配度大于1时，表明节点不能很好地处理运输流的换乘需要。运能匹配度为

式中：Q到为单位时间内到达节点的运输流；

Q疏为单位时间内从节点疏散的运输流；

α为到达节点的运输流中参与接驳的比例。

2.1.2 接驳时间（P2） 接驳时间用来衡量旅客全程出行或货物全程运输过程中，运输对象占用换乘设施的服务时间，是衡量运输连续性、紧凑性的一个定量指标。旅客的换乘时间包括换乘等候时间、换乘行程时间、候车时间（对于下一种交通方式）；货物换乘时间则包括到达作业时间、节点停留时间和始发作业时间。换乘时间为

式中：t1为旅客的平均换乘等候时间（或是货物平均到达作业时间）；

t2为旅客的平均换乘行程时间（或是货物的平均节点停留时间）；

t3为旅客的平均候车时间（或是货物的平均始发作业时间）。

2.1.3 节点组织的有序度（P3） 有序度是用来衡量节点内部各种交通流相互干扰程度的指标，反应节点内部的交通组织水平。用节点内部各种交通流形成的冲突点数与节点的营业面积的比值表示为

式中：Kc为节点内形成的冲突点数；

S为节点的营运面积（100万m2）。

2.2 节点外部评价指标

2.2.1 与城市经济的关系（P4） 节点与城市经济的关系可由许多个因素来确定，文献［1］中运用主成分分析法，计算出各个因素的权重系数，然后选取权重系数较高的因素来确定节点对城市经济的适应性。这些因素包括GDP、地方财政收入、固定资产总投资。该指标可由下式表示，即

式中：f1为节点所在地区的GDP；

f2为节点所在地区的地方财政收入；

f3为节点所在地区的固定资产总投资；

ω1、ω2、ω3为统计计算后各个因素的权重系数。

2.2.2 对交通流的吸引程度（P5） 节点对外的适应性还表现在对周围主要交通集散的运输流的吸引程度，该指标可由节点与各个集散点间的加权距离表示，即

其中

式中：Lk为节点至第k个主要客流集散点的径路距离，k=1，2，…，k；

ωk为第k个主要交通流集散点的交通流流量比例；

Qk为第k个主要交通流集散点的交通流集散量。

2.2.3 环境适应性（P6） 节点对环境的影响主要从自然环境和社会环境等方面衡量。自然环境主要表现在节点处产生的环境污染、噪音污染、通道在节点处对城市整体性的破坏；社会环境主要是指节点的布局对经济和社会治安造成的影响。这些因素不能定量表示，可通过发放调查表，统计得出结果P6。

3 节点协调性的确定

3.1 决策矩阵的同度量化 假设节点集为A=｛A1，A2，…，Am｝，与节点所对应的指标集为 F=｛F1，F2，…，Fn｝；节点 Ai对应指标 Fj的属性值记为 hij=（i=1，2，，，m；j=1，2，，，n），H=（hij）m×n表示节点集A对指标集F的决策矩阵，其中效益型指标对应的属性值取最大值，成本型指标对应的属性值取最小值。但是不同的指标对应属性值的量纲和单位不同，所以要对指标进行同度量化，在H的基础上构造同一度矩阵Z=（zij）m×n，本文采用广义线性系数功效法中的最初功效系数法来构造［2］：

式中：h0取所有属性值的“不容许值”；

h1取“满意值”，对于正指标，h0h1。

3.2 评价指标权重的确定 鉴于德尔菲法、层次分析法、综合法等赋权法在确定权重系数时主观性较强，精确度较低，本文采用离差决策法［3］。对于同一 度矩阵 Z=（zi）jm×n，设 Vi表 示某指 标 Fj下 各节点A（ii=1，2，…，n）属性值的最大离差，即，其中这样Fj的权系数可由下式确定

3.3 综合评价值计算 对同度量化后的决策矩阵Z=（zi）jm×n。显然zij愈大愈好。评价指标的权向量为W=（w1，w2，…，wm）T>0，且满足则方案 Ai的多指标综合评价值为

最终运用Di（W）的值，可对多个节点的协调性进行比较。

4 实例分析

4.1 评价指标计算 选取甘陕运输通道上的兰州、天水、定西、平凉4个节点，采用上述评价方法，对4个节点的客运协调性评价指标进行计算，计算结果见表1。

4.2 综合评价结果 采用功效系数法对评价指标对应的决策矩阵进行同度量化，用离差决策法来确定各评价指标的权重系数，并确定最终的综合评价值，计算结果见表2。

表1 评价指标计算结果

表2 综合评价值计算结果

从计算结果可以看出，兰州在甘陕运输通道中的协调性较好，定西、平凉的协调性较差。计算结果与该通道将兰州确定为一级节点，天水确定为二级节点，定西、平凉为三级节点的规划符合。

5 结束语

运输通道上节点的协调性使得各种运输流能够连续、畅通地进行衔接和转换，协调性的研究为通道的规划和整合提供了重要的依据。在对运输通道节点上的运输流进行分析的基础上，本文初步建立了运输通道节点协调性评价指标的框架，为通道换乘衔接问题提供了理论依据，但理论的完善与实践还有待于今后进一步研究。

［1］吴明，王莹莹，冯琪.基于主成分分析的综合运输通道布局模型研究［J］.公路交通科技，2011，1（28）：156.

［2］苏为华.多指标综合评价理论与方法问题研究［D］.厦门：厦门大学数理学院，2000.

［3］王明涛.多指标综合评价中权数确定的离差、均方差决策方法［J］.中国软科学，1999，8（8）：101.