基于物元分析法的城市公共交通系统综合评价

摘 要：城市公共交通在解决城市交通拥挤问题，促进城市交通可持续发展等方面发挥着不可替代的重要作用。对城市公共交通系统的综合评价，已成为国内外学者的重要研究课题。本文将物元分析法应用于城市公共交通系统综合评价，构建合理可行的城市公共交通综合评价指标体系，建立物元分析模型，并对评价结果进行分析，提出针对性的改进意见。

关键词：物元分析法 城市公共交通 指标体系 综合评价

引 言

城市交通问题越来越成为制约社会发展的瓶颈问题。城市公共交通系统评价为公共交通系统的发展指明了方向，能够有效缓解城市交通拥堵。为政府规划调控、优化公共交通、加强对公共交通企业经营和服务质量的监管提供理论指导，从而有效推进公交优先发展。

1.物元理论

物元是描述事物基本元素的简称。物元分析是由物元分析理论演化而来的一种分析方法，将不相容问题转化成相容问题，从而以定量化的结果来表示综合评价的结果。基本概念如下：

（1）物元

物元的表达形式为R=（S，C，X），其中，S表示事物；C表示事物特征的名称；X表示事物关于特征所取的量值[4]。

（2）物元矩阵

若一个事物S有n个特征c1，c2，……，cn，相应的量值为x1，x2，……，xn，则称它为n维物元。

（3）经典域

经典域对象物元矩阵表示为，式中表示标准对象S关于特征ci的量值范围。

（4）关联函数公式

关联函数表示物元的量值取值不同时，物元符合要求的取值范围程度。由于不同指标的量纲不同，期望值也不同，因此关联函数也不同，设关联函数为线性函数，计算如下：

2.城市公共交通系统的评价指标体系研究

城市公共交通系统是一个复杂的有机系统，为了全面客观了解城市公共交通系统的现状水平和发展动态，本文采用层次分析法从网络结构、服务水平、经济效益水平三个方面来构建城市公共交通系统综合评价的指标体系[5]。

（1）路网结构：路网结构是城市公共交通的基础，主要指公共交通系统的线路技术性能，评价指标主要有线网密度、运行速度、线路重复系数、线路覆盖率、线路客运能力。

（2）服务水平：城市公共交通的服务水平反映了城市居民对公交出行的满意程度，主要包括平均换乘系数、出行平均耗时、万车事故率、车辆更新率、行车正点率。

（3）经济效益水平：城市公共交通虽然具有一定的公益性，但也要兼顾经济效益，其经济效益水平包括公共交通分担率、年乘公交次数、满载率、车辆拥有率、百公里成本。

3.城市公共交通系统评价等级的确定

为了评价结果的科学合理性，依据模糊隶属度最大原则，对城市公共交通的综合评价划分等级标准。参照《城市常规公共交通系统的优化模型与评价方法》将城市公共交通系统综合评价的等级分为五级，每一级对应相应的综合关联度[6]。如下表所示。

根据上表中的评定等级标准，综合关联度k（S）的值在哪个区间范围内，城市公共交通系统现状水平就属于该取值范围对应的评价级别。

4.物元分析模型评价的基本步骤

利用物元分析模型进行城市公共交通系统的综合评价时，首先要确定物元即城市公共交通系统，然后对评价指标体系的现状值进行标准化处理求得权系数，构造关联函数，并代入数据进行计算，从而得到整个城市公共交通系统的综合关联度。基本步骤如下所述：

（1）确定物元矩阵

将城市公共交通系统的等级记为事物S，把评价指标体系中的15个指标，看成是特征；关于特征C的量值，记为，则物元为式中，xi为S关于ci的量值。

（2）确定经典域对象物元矩阵

确定评价指标体系中各个指标的量值范围，从而确定经典域对象物元矩阵，式中，表示标准对象S关于特征ci的量值范围。

（3）确定关联函数

关联函数表示物元的量值取值不同时，物元符合要求的取值范围程度。由于不同指标的量纲不同，期望值也不同，因此关联函数也不同，设关联函数为线性函数，计算如上文所示。

（4）确定权系数

指标的权重是指标重要程度的量度，在综合评价时必须确定各个指标的权系数，但是由于各个指标的量纲、数值范围的不同，不能进行直接比较，因此必须对采集的数据先进行标准化处理。这里采用Z-score法对指标数据进行标准化处理，计算过程如下：

其中，Zij为标准化处理值。

权系数w的计算采用熵赋权法，计算如下：

其中，wi为权系数。

（5）确定评定等级

由物元分析理论可知，物元分析将多指标评价转化为单指标评价，城市公共交通评价的综合关联度为，其中wi为权系数，k（xi）为每个评价指标的关联度。

5.结论

本文阐述了物元分析理论并建立了城市公共交通综合评价的指标体系。通过理论分析建立了基于物元分析模型的城市公共交通系统综合评价模型，并给出了求解模型的具体步骤，得出城市公共交通评价的综合关联度，最终确定城市公共交通系统综合评价等级。根据评价等级反映出城市公共交通系统的现状水平和发展前景，为公共交通系统的改进提供参考依据。

参考文献：

[1] 王炜编著.交通工程学[M].东南大学出版社，2000.

[2] 胡启洲著，城市常规公共交通系统的优化模型和评价方法[M].科学出版社，2009.

[3] 陆化普著.交通规划理论与方法[M].清华大学出版社，2006.

[4] 蔡文著.物元模型及其应用[M].科学技术文献出版社，1994.

[5] 夏雪.城市公共交通评价指标体系研究[D].东南大学，2007.

[6] 匡星.城市常規公共交通服务水平评价研究[D].吉林大学，2004.

作者简介：魏超（1989.05—），男，山东枣庄人，学历：硕士，研究方向：区域及城市交通系统规划理论与方法。