基于灰色近优的城市公共交通发展评价方法

朱路明

(安徽省道路运输管理服务中心,合肥 230000)

城市公共交通是为社会公众提供基本出行服务的社会公益性事业和重大民生工程[1]。优先发展城市公共交通是落实构建和谐社会、改善城市人居环境、促进城市可持续发展的必然要求,是解决城市交通拥堵、减少大气环境污染的有效途径[2]。在此背景下,构建一套适应都市发展需要的公交评价指标体系,对城市常规公交发展水平进行评估,从而寻找公共交通存在的短板,以便指导公交服务质量的进一步提升。

目前,国内外许多学者开展了城市公共交通评价等方面的研究,现有针对城市公共交通评价常用的主要方法有灰色聚类法、模糊理论法、层次分析法、网络分析法等评价方法[3-9]。研究中的评价指标主要是可达性[10],如伦敦交管部门[11]设计一种公交可达性水平评价方法(Public Transport Access Level,PTAL),考虑了站点发车频率和辐射范围,对城市不同区域的公交站点可达性进行评价。也有一些涉及其他因素,如Saghapour等[12]在交通评价中增加人口因素,考虑城市人口墨尔本的公交可达性影响。Yigitcanlar等[13]考量城市土地利用指标,通过地理信息系统评价城市公交发展水平。传统的公交评价指标体系通常都是基于站点、线路及网络的静态特征筛选常规公交系统评价指标,通过各类方法确定权重系数,构建综合评价模型[14-16]。目前研究的效用评价模型较多使用层次分析和模糊综合评价等方法确定指标权重,但此类方法的核心是将系统划分层次且只考虑上层元素对下层元素的支配作用,同一层次中的元素被认为是彼此独立的[17]。而公共交通服务水平评价指标体系中的各个指标之间存在不同程度的相互影响关系,只有较少的评价指标之间是相互独立的。因此,盲目假设各指标独立所得的评价结果并不科学。考虑到公共交通评价存在的模糊性和随机性,且灰色近优评价法没有大样本的要求,也不需要指标的权重,没有对分析结果的人为干预,因此,选择灰色近优评价法对城市公共交通的发展水平进行评价较为合适。文中灰色近优评价指标体系包括保障指标、服务指标、智能化指标和安全指标,在指标的选择上较为丰富,为公共交通服务水平评价体系提供一种新的思路和方法。

1 数据获取

数据来源主要是创建安徽省“优先发展公共交通示范城市”申报材料以及相关验收材料,包含省辖市数据和县级市数据,如第一批安徽省创建城市名单中的铜陵市、马鞍山市、六安市、宿州市、阜阳市5个省辖市以及芜湖县、天长市、舒城县、广德市和庐江县5个县级城市;第二批创建城市名单中的宣城市、黄山市、亳州市、滁州市4个省辖市以及全椒县、泾县、岳西县、青阳县4个县级城市;第三批创建城市名单中的蚌埠市、淮南市、安庆市、池州市、芜湖市和淮北市6个省辖市以及肥东县、临泉县、怀远县、泗县、繁昌区和桐城市6个县级城市;第四批创建城市名单中的明光市、歙县、和县、涡阳县、南陵县、郎溪县、东至县、肥西县、望江县、颍上县及濉溪县11个县级城市,通过创建指标完成情况的考核得分,达到对公交示范城市的量化评价。

2 灰色近优效用评价理论

灰色近优评价源于处理模糊性现象的数学理论研究,基于灰色理论衍生而来,它结合了定性分析和定量分析的优点,且具有计算量小、样本个体数需求少、结果客观真实等特点[18]。针对城市公共交通效用评价存在评估指标多、影响因子多、指标权重难以确定等问题,灰色近优是解决此类问题较为有效的评价方法,运用灰色近优评价系统流程如下:

1)建立灰矩阵。设需要评价的城市Mj(j=1,2,…,m)、考核指标Ci(i=1,2,…,n)及相应的灰元值Rij,则称m个城市n维指标的灰矩阵为Rnm,即

(1)

(2)

(3)

效益型指标(越大越优):

(4)

成本型指标(越小越优):

(5)

适中型指标(越居中越优):

(6)

由上述公式,根据数据定性情况,选择不同的计算指标,求解出近优度并据此对其大小进行排序。将近优白化灰元矩阵通过特定公式进行综合评价得到综合值,并进行比较,近优度白化灰元矩阵的计算方法为

(7)

由式(7)计算方案的量化值以数值高低进行评价,量化值越接近于1,说明该方案创建指标完成情况考核得分情况越优。

3 基于省辖市数据的公共交通效用评价

3.1 灰色近优评价指标选择

在使用灰色近优效用评价模型对“优先发展公交示范城市”各省辖市进行评价之前,根据创建“优先发展公共交通示范城市”申报材料以及相关验收材料,合理筛选具有代表性的量化指标,具体如表1所示。

表1 公交示范城市验收评价指标

按照不同类型分类并进行无量纲化处理,如表2所示。

表2 省辖市评价指标选取汇总

3.2 省辖市灰色近优效用评价

根据省辖市申报材料与创建后的创建指标完成情况考核得分,对15个省辖市指标建立复合灰元,得到白化灰矩阵

安徽省“优先发展公交示范城市”各省辖市创建前与创建后创建指标得分情况如图1所示。创建前芜湖市、马鞍山市与滁州市创建指标得分分别为197分、182分与174分,位居第一位、第二位与第三位。创建后黄山市、阜阳市与亳州市创建指标得分分别为239分、237分与230分,位居第一位、第二位与第三位。其他省辖市排名情况见表3。

图1 省辖市创建指标完成情况得分

表3 省辖市创建指标完成情况排名

将上述白化灰矩阵创建前与创建后的指标进行无量纲化处理,映射到[0,1]区间,得到近优白化灰矩阵为

计算创建前与创建后指标得分的近优度,得到近优度白化灰行矩阵

Sj[0.74,1].

根据近优度越接近1,综合评价效果越好原则,通过所得近优度白化灰行矩阵可看出,S2(创建后)得分最高,S1(创建前)得分最低。

结合提升率公式:

提升率=(创建后指标-创建前指标)÷

创建前指标×100%。

经15维度的量化指标评价结果显示,安徽省“优先发展公交示范城市”马鞍山市、铜陵市、六安市、宿州市、黄山市、亳州市、滁州市、宣城市、阜阳市、蚌埠市、淮南市、安庆市、池州市、芜湖市与淮北市经创建期后创建指标完成情况总体提升35.14%,如图2所示。

图2 省辖市创建指标完成情况综合评价

4 基于县级城市数据的公共交通效用评价

4.1 县级城市评价指标选取

在使用灰色近优效用评价模型对各县级城市进行评价之前,需要合理筛选量化指标,使用灰色近优综合判定的数学方法,选择具有代表性的评价指标,如表1所示,结合县级城市批次,按照不同类型分类并进行无量纲化处理,如表4所示。

表4 县级城市评价指标选取汇总

4.2 县级城市灰色近优效用评价

根据所获取的“优先发展公交示范城市”县级城市申报材料与创建后的创建指标完成情况考核得分情况,对19个县级城市指标建立复合灰元,得到白化灰矩阵

“优先发展公交示范城市”各县级城市创建前与创建后创建指标得分情况如图3所示。创建前桐城市、肥西县与全椒县创建指标得分分别为219分、215分与198分,位居第一位、第二位与第三位。创建后天长市、明光市与舒城县创建指标得分分别为239分、231分与229分,位居第一位、第二位与第三位。创建前后的指标得分与排名有较为明显的变化,其他县级城市排名情况详见表5。

图3 县级城市创建指标完成情况得分

表5 县级城市创建指标完成情况排名

将上述白化灰矩阵创建前与创建后的指标进行无量纲化处理,映射到[0,1]区间,得到近优白化灰矩阵

计算创建前与创建后指标得分的近优度,得到近优度白化灰行矩阵

Sj[0.69,1].

根据近优度越接近1,综合评价效果越好原则,通过所得近优度白化灰行矩阵可看出,S2(创建后)得分最高,S1(创建前)得分最低。

结合提升率公式,经19维度的量化指标评价结果显示,安徽省“优先发展公交示范城市”县级城市经创建期后创建指标完成情况总体提升44.93%,如图4所示。

图4 县级城市创建指标完成情况综合评价

5 公共交通发展水平评价

目前,安徽省公共交通的发展水平提升较快,省辖市和县级市在创建后的公共交通运营水平有所提升,但各自发展水平还存在差异,省辖市和县级市需因地制宜,制定合理的管控措施以弥补公交发展中存在的短板指标。总体来说,排名较低的城市公共交通在保障指标、服务指标、智能化指标和安全指标4个方面存在一些共性问题:1)公交线路较长,车速不稳定,行车难以达到正点要求;2)线路非直线系数过大,乘客的乘行时间、出行时间增加;3)换乘次数多,降低了乘客的直达率,增加了乘客的公交出行时间;4)公共交通服务区域相对较小,不利于吸引城市居民采用公交出行方式;5)高峰时段公交负荷度明显偏高,乘车困难;6)公交保养场、维修场、停车场等设施用地不足,缺乏港湾式停靠站、公交专用线等配套设施,且场地管理措施不完善;7)公交信息化水平低下,智能交通系统建设落后等。在未来的公共交通发展规划中,还要重点加强和完善公共交通系统,提高主城区整个公共交通的发展水平,提升公共交通智能化、信息化、人性化、合理化水平。总体来说,及时掌握城市公共交通现状和居民需求之间的差距,调整公共交通系统结构,保证居民出行,才能更好地促进城市公共交通可持续发展。

6 结 论

在构建城市公交发展水平评价方法的基础上,以安徽省优先发展公共交通示范城市为研究对象,开展了公交发展水平评价,并针对性提出公交发展水平提升策略,得出如下结论:

1)建立城市公共交通服务水平评价的指标体系,考虑指标间的相互影响关系,构建灰色近优评价模型,加深了对公共交通服务水平评价问题的理解,从而科学地评估及改进;根据灰色近优效用评价模型的要求,合理筛选有代表性的量化指标,对每项指标的定义和计算方法进行说明,将指标分层量化,从而有效弱化了评价结果的主观性,实现定性和定量之间的转换;根据综合评价结果分析,得出创建后的省辖市、县级城市在创建指标完成情况方面优于创建前,省辖市经创建期后创建指标完成情况总体提升35.14%;县级城市经创建期后创建指标完成情况总体提升44.93%。

2)交通管理部门首先应进一步落实公交优先发展战略,加大对公共交通运营补贴和公益性土地划拨的支持力度,切实使公共交通企业可持续发展和公共交通资源可持续利用。其次,交通管理部门应科学规划和布局城市公共交通站点,促进城乡一体化,解决站点用地问题、站点设施配置升级问题、城郊等边缘地区的站点设置问题,提高城市公共交通站点覆盖率,满足居民的出行需求。再次,建议城市公共交通管理部门和企业优化公共交通线路,减少出行换乘;科学规划公交专用道,加快城市公共交通车辆技术升级,大力发展大容量、高效率的环保型公共交通工具,提高城市公共交通车辆运行速度。最后,逐步引入城市公共交通信息服务平台,充分利用媒体、手机、车载导航等信息终端,为公众提供实时、便捷、人性化的信息服务,提高公共交通运输服务水平。

3)优先发展公共交通示范城市创建工作对政府相关部门制定城市公共交通总体发展规划、进一步优化城市公共交通线网结构、加强政府职能部门对城市公共交通企业的调控和管理、促进乘客对公共交通服务质量水平的监督、推动全面落实国家公交优先发展战略具有重大意义。但由于各地的经济水平、地理特征以及区域位置等原因,公共交通发展水平和阶段存在差异,在实际应用中还需结合各城市自身特征对部分评价指标进行调整,从中选择符合自身发展需要的关键指标对城市公交发展水平进行纵横向比较。同时为保障常规公共交通评价指标体系的时效性,在持续跟踪评估城市常规公交发展水平的基础上,应结合新时期、新特征对常规公交指标体系进行修正和完善。