中等城市绿色交通发展水平评价

温惠英，杨锐烁，张子佳,2，漆巍巍

(1.华南理工大学土木与交通学院，广东广州510641；2.深圳市城市交通规划设计研究中心有限公司，广东深圳518021)

中等城市绿色交通发展水平评价

温惠英1，杨锐烁1，张子佳1,2，漆巍巍1

(1.华南理工大学土木与交通学院，广东广州510641；2.深圳市城市交通规划设计研究中心有限公司，广东深圳518021)

建立一套完善的绿色交通评价体系是解决中等城市面临交通问题的关键。首先分析以往的交通评价方法以及存在的不足。综合考虑客运和货运需求，建立中等城市绿色交通发展水平评价指标体系并界定相关评价标准。应用AHP-熵值法确定指标权重，提出基于集成云模型和物元分析理论的中等城市绿色交通发展水平综合评价方法。最后，对河源市绿色交通发展水平进行评价。结果表明：该评价方法原理简单，考虑定性和定量指标，能全面反映城市绿色交通发展的现状和趋势。

交通规划；绿色交通；中等城市；云模型；物元理论

0 引言

2014年10月国务院印发的《国务院关于调整城市规模划分标准的通知》中规定，城区常住人口50万以上100万以下的城市为中等城市。在当前中国大城市交通问题日益严峻的情况下，中等城市的交通问题也不容忽视。绿色交通作为一种基于以人为本和可持续发展理念建立的交通系统，其目的是降低能源消耗，减少环境污染，维护社会出行公平[1]。在当前中等城市进入城镇化和机动化的快速发展阶段，发展绿色交通是解决城市交通与资源、环境问题的一剂良药。绿色交通水平评价是发展绿色交通的重要内容，是由理论转向实践的重要环节，必须制定一套完善的绿色交通评价体系，评价中等城市绿色交通规划的发展水平和可行性[2]。

以往的交通评价方法较多是简单的多指标定量评价。近年来层次分析法[3-4]、加权平均法[5]、灰色关联度法[6]、模糊综合评价法[7]、BP神经网络[8]等高等数学方法也被运用到评价中，获得了一些效果。但这些方法评价绿色交通系统时存在一些不足：1)缺乏考虑必要的定性指标，导致评价指标体系不够全面；2)主要是评价城市客运部分，对与资源、环境密切相关的城市货运欠缺考虑；3)现有方法可以评价出城市的绿色友好程度，但是不能说明城市绿色交通向某个等级转化的趋势。为克服现有评价方法的不足，本文在绿色交通评价体系中引入城市货运部分；并采用主客观相结合的组合评价AHP-熵值法确定评价指标的权重；运用云物元方法[9]建立中等城市绿色交通的评价模型，最后对河源市绿色交通发展水平进行实例分析，论证该模型的合理性和可操作性。

1 绿色交通发展水平评价指标

1.1 评价指标选取

绿色交通是一种与城市生态环境相协调、与城市用地模式相适应、优先采用低碳交通工具的可持续城市交通系统。因此本文主要考虑公共交通、步行和自行车交通、交通管理、资源环境等因素，具体从出行的便捷度和满意度、交通基础设施建设情况、绿色出行分担率、交通管理协调化和智能化程度、资源消耗与污染排放情况、交通与经济社会发展相宜程度这六个角度出发，构建中等城市绿色交通评价指标体系。本着科学性、客观性、可比性及可操作性的原则，采用三层塔式结构：第一层为目标层，中等城市绿色交通发展水平；第二层为准则层，出行者、交通基础设施、交通方式、交通管理、资源环境、社会经济；第三层为指标层，描述上述准则层的直接评价指标(见表1)。

1.2 评价指标标准

根据国内相关设计规范[2,10-11]，将中等城市绿色交通发展水平评价指标体系中的各指标分为5个级别(见表2)。其中定量的指标等级根据国家相关规定可确定其计算方法。每个定性指标绿色程度分为好、较好、一般、较差、差五个等级，其中居民出行满意度C14指对出行状况持满意、较为满意的人数占城市总人口数的百分比，绿色出行宣传程度C43指了解相关绿色交通政策且能够自觉选择绿色交通方式的人口占城市总人口的比例，这两个指标由抽样调查进行量化，并用德尔菲法确定其等级；智能交通建设情况C41通过集合交通主管部门与相关专家的意见对城市的实际情况进行评价。

表1 中等城市绿色交通评价指标体系Tab.1 Evaluation system of green transportation in medium-sized cities

2 云物元评价模型

2.1 云模型

云模型[12]由李德毅院士提出，是一种定性定量不确定性转换模型。设论域U={x}，T是U上的定性概念，μT指U中元素x对于T所表达的定性概念的隶属度，是一个具有稳定倾向的随机数，隶属度在论域上的分布被称之为隶属云，简称为云，一个云滴表示定性概念在数值上的一次实现。云的整体特征用三个数字特征来表征：期望Ex、熵En以及超熵He。其中，期望Ex是概念在论域中的中心值，是最能代表此定性概念的值；熵En是定性概念模糊程度的度量，反映此定性概念在论域中能被接受的数值范围，熵En越大，概念越模糊；超熵He是熵En的不确定性度量，反映云滴的离散程度，其值越大，隶属度的随机性也越大。

2.2 建立云物元评价模型

物元[13]分析是求解不相容问题的规律与方法的理论，广泛应用于决策的处理与优化。物元模型用名称、特征、量值三种要素来描述事物，设N为事物的名称，特征为C，关于特征C的量值为V，并以此组成有序三元组R=(N,C,V)作为描述事物的基本元。

表2 中等城市绿色交通评价指标分级标准Tab.2 Rating of green transportation evaluation indicators in medium-sized cities

绿色交通发展水平评价中既有定量的指标，也有定性的指标。定性指标中的V无法用一个确定的数值来表示，具有模糊性和随机性，因此用云模型的(Ex,En,He)来替代V。

将中等城市绿色交通发展水平的评价指标分别以c1,c2,c3,…,cm表示，则评价指标体系描述为定性定量的标准云，用矩阵表示为：

式中：R0j为第 j级中等城市绿色交通发展水平的标准云；N0j为所划分的 j个评价指标等级；V0ji=(Exi,Eni,Hei)(i=1,2,…,m)为发展水平为第 j级时第i个评价指标Ci的云表示。

在建立云模型时，将每个定量指标对应n个等级的量值用双约束区间[ ]Cmin,Cmax表示，对于不能直接量化的定性指标，给出与语言对应的评分范围。再采用区间与云模型的转换公式[14]得到Ex和En。超熵He的值可根据具体事物指标的不确定性与随机性调整。

2.3 计算关联系数

系统待评价单元各指标值与标准云各评价等级的云指标关联系数算法如下所示：

1）产生一个均值为En、标准差为He的正态随机数En'；

2）令某一指标的确定性数值为xi，云滴即为 (xi,μi)；

3）计算关联系数μi表示指标值xi属于这个云的确定度，用Kj(Vi)进行表示，代表待评价物元中第i个评价指标Ci关于第 j级绿色交通发展水平的关联系数，Kj(Vi)越大则表示Vi具有V0ji的属性越多。

2.4 确定指标权重

本文评价的对象是中等城市的绿色交通发展水平，与绿色交通密切相关的评价指标所占权重必然偏高，但权重的确定应具有客观性，故采用AHP-熵值法确定指标权重。该方法首先利用AHP方法计算出主观权重，釆用熵值法确定客观权重，用AHP求出的主观权重对熵值法求出的客观权重进行修正，得到最终的综合权重。此权重确定方法吸收主客观赋权法的优点，使指标权重更加客观、合理。具体计算步骤如下：

1）AHP法。根据上文的指标体系建立层次结构模型，通过德尔菲法构造判断矩阵，并使判断矩阵通过一致性检验得到指标主观权重wi；

令gi=1-Hi，则各指标客观权重为

3）AHP-熵值法。将AHP方法得到的主观权重wi和熵值法计算得到的客观权重vi，采用加法合成法对评价指标进行组合赋值。则第i个评价指标的综合权重

式中：α为调整系数。本文取α=0.5，由此可得到评价模型最终的组合权重

2.5 计算综合关联度确定评价等级

综合关联度表示所有评价指标符合各评价等级的程度，其计算公式如下所示：

式中：Kj(p)为待评价物元第 j等级的关联度。某个等级的关联度值越大，评价对象对该等级的隶属度就越高，若则待评价物元 p属于等级j0。

然后，可求解评价等级的特征值 j*，通过该特征值可以得到中等城市绿色交通发展水平偏向某一级别的程度。

表3 河源市具体评价数据Tab.3 Evaluation data of Heyuan City

3 河源市绿色交通发展水平分析

根据《2014年河源市统计年鉴》，河源市2013年城区人口78万，属于中等城市。河源市又是广东省生态发展区中的国家级重点生态功能区，是广东省优质生态环境基地和重要生态屏障，发展绿色交通是实现生态发展区科学建设的重要内容。本文依托广东省交通运输厅科技项目，以在河源市调研收集到的数据为依据(见表3)，对河源市绿色交通发展水平进行分析。

绿色交通发展水平评价步骤如下：

1）确定标准云R0j，标准云中自然语言值所对应的评价标准及云模型表示如表4所示；

表4 自然语言值对应的评分范围及云模型表示Tab.4 Range of natural language values and the representative cloud model

2）计算待评物元与各评判等级之间的关联度Kj(Vi)；0.5255,0.5936,0.1135,0.0099T，可见中等等级的隶属度最高， j*=2.4911，表明河源市绿色交通正处于中等往良好的趋势发展，还有很大的改善空间。

3）采用AHP-熵值法确定综合权重(见表5)；

4）求出准则层各个指标的绿色程度(见表6)。

根据最大隶属原则可以看出，河源市出行者系统、交通方式系统、社会经济系统正向更好的趋势发展；而对于交通基础设施系统、交通管理系统及资源环境系统则应针对评分较低的指标加以改善。

运用公式(3)，得到Kj(p)=(0.1442,)

4 结语

本文从出行者、交通方式、交通基础设施、交通管理、资源环境、社会经济等6大方面、28个细节构建了中等城市绿色交通发展水平评价体系。建立了综合云模型和物元分析理论的评价方法，在响应评价系统信息反馈的同时量化自然语言，并使用主客观结合的AHP-熵值法确定指标权重。本文提出的方法原理简单，能够判断城市绿色交通发展的趋势，为中等城市绿色交通规划提供参考。

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表5 综合权重Tab.5 Synthesis weight

表6 各个指标的绿色程度Tab.6 Green level of each criterion

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Evaluation of Green Transportation Development in Medium-Sized Cities

Wen Huiying1,Yang Ruishuo1,Zhang Zijia1,2,Qi Weiwei1
(1.School of Civil Engineering and Transportation,South China University of Technology,Guangzhou Guangdong 510641,China;2.Shenzhen Urban Transport Planning Centre Co.,Ltd.,Shenzhen Guangdong 518021,China)

The establishment of a comprehensive green transportation evaluation system is the key to solve transportation problems in medium-sized cities.First,this paper addresses the limitations of the existing transportation evaluation approaches.By taking both passenger and freight traffic into account,the paper develops an evaluation index system which consists of a series of criteria.The AHP-entropy method is then employed to weight different criteria,and then according to the integrated cloud model and matter-element theory,the paper also proposes the green transportation development evaluation model for mediumsized cities.By evaluating the green transportation development level for Heyuan City,the results indicate that the proposed methodology is easy-use which is able to represent both qualitative and quantitative indicators,and can reflect the general status and trend of urban green transportation development.

transportation planning;green transportation;medium-sized cities;cloud model;matter-element theory

2015-11-17

广东省交通运输厅科技项目“生态发展区城市绿色交通发展关键技术研究”(2013-04-010)

温惠英(1965—)，女，江西于都人，博士，教授，主要研究方向：道路运输发展规划、交通安全。E-mail:hywen@scut.edu.cn