区域道路客运一体化物元分析评价模型研究

符开业,郭 钰,卢 毅

(1.长沙理工大学交通运输工程学院,湖南长沙 410004; 2.山西省运输管理局,山西太原 030002)

0 引言

区域道路客运一体化是按照区域交通发展总目标,打破行政界限、部门界限、地域界限,把区域内所有的道路客运资源(客运交通工具、基础设施、道路客运信息)进行统一规划、统一管理、统一组织、统一调配,以达到区域道路客运系统的整体优化和协调发展。本文在建立区域道路客运一体化评价指标体系的基础上,运用我国学者蔡文教授提出的物元分析方法构建物元评价模型,对区域道路客运一体化进行综合评价,为区域道路客运一体化建设管理提供决策依据,以便最充分地开发与利用道路客运资源最好地满足客运需求,提高区域道路客运的总体效益和服务水平。

1 区域道路客运一体化评价指标体系

对区域道路客运一体化做出科学准确的评价,解决的关键就是要从错综复杂的关系中提炼出具体的表现形式,也就是找出区域道路客运一体化表现的途径以及影响的主要因素。由于区域道路客运一体化涉及的方面多,关系复杂,因此,要衡量其发展水平,只采用一个或几个指标难以获得全面的评价信息,必须建立一套完整的评价指标体系。

1.1 评价指标选取原则

为了对区域道路客运一体化做出全面、准确的评价,评价指标的设计和选取必须遵循科学性、完备性、可比性、可操作性、简明实用性等选取原则。

1.2 评价指标的确定

根据区域道路客运一体化的内在特征,基础设施、管理政策、运营、信息是区域道路客运一体化的主要体现,分析其对于一体化实现的满足程度,可以通过影响这些因素的再分析得以实现,在分析其实现能力各个层次评价内容的基础上,建立区域道路客运一体化多层次评价指标体系(见图1)。据此进行区域道路客运一体化实现能力评价,就能全面反映一体化实现的能力和水平。

1.3 评价指标的量化

在进行区域道路客运一体化评价时,其评价指标分定量指标和定性指标。本文采用数理统计中的正态分布方法来量化如路网连通性、站点与线网协调度等程度化的定性指标,使量化后的指标可与其他定量指标一起使用。

2 区域道路客运一体化物元分析评价模型的构建

物元分析(Matter Element Analysis)是解决不相容问题的规律的新方法。利用物元分析方法,建立区域内多指标多参数的道路客运一体化评价模型,并能以定量的数值表示评价结果,从而能够较准确地反映一个区域内道路客运一体化的综合水平。

2.1 物元的基本概念

在物元分析中,给定待评事物M、特征C和关于量值X组成物元R,其表达形式为:

图1 区域道路客运一体化评价指标体系

如果一个事物M需要n个特征向量(c1,c2…cn)及其对应的量值(x1,x2…xn)来描述,则称为n维物元,表达形式如下:

2.2 区域道路客运一体化评价指标体系嵌套物元表示

物元分析中,把以物元的形式和结构来表示的元数据模型称为物元元数据。在物元元数据的各组成物元中,特征的量值可以是具体的数值或描述,也可以是物元,即用物元进行嵌套表示(见图2)。

图2 物元元数据嵌套表示形式

物元元数据的各个层次及其之间的关系构成了物元元数据的结构,在区域道路客运一体化评价指标体系中,根据体系本身的的宏观性及其结构的层次性,用物元元数据嵌套关系表示一体化评价指标体系,并能使评价过程更清晰、简便且易于理解。区域道路客运一体化评价指标体系物元元数据嵌套关系如图3所示。

2.3 确定经典域和节域物元

图3 区域道路客运一体化指标体系元数据嵌套表示

如果Mj表示指标体系中划分的第j个评价类别,ci表示评价类别Mj对应的评价指标;x0ji=(a0ji,b0ji)表示评价指标ci所对应的量值范围,即各类别Mj所对应的评价指标ci取的数据范围称为经典物元:

对于经典域,构造其节域:如果Mp为评价类别的全体,xpi=(api,bpi)表示Mp关于ci对应的量值范围,则节域物元为:

2.4 确定评价特征指标权重

由于各特征指标对待评物元的影响程度不同,因此需根据其相应重要程度分别赋予不同的权重。计算权重的常用方法有指数超标法、层次分析法(AHP法)、专家调查法、可拓法等。由于AHP法能避免评价指标间相关性和指标权重计算的主观性,因此本文中区域道路客运一体化评价采用AHP法确定其特征指标的权重,计算结果如表1。

2.5 区域道路客运一体化评价指标关联函数

关联函数表示物元的量值取值为实数轴上一点时,物元符合要求的范围程度。由于可拓集合的关联函数可用代数式来表达,就使得解决不相容的问题能够定量化。令有界区间x0ji=[a,b]的模定义为:d=|x0ji|=|b-a|;那么某一点x到区间到x0的距离就为:

表1 待评指标权重

则区域道路客运一体化评价指标关联函数K(x)定义为:

式(6)中,ρ(x,x0ji)表示点x与有限区间x0ji=[a,b]的距离;ρ(x,xp)表示点x与有限区间x0ji=[ap,bp]的距离;x,x0ji,xp分别表示待评区域道路客运一体化元数据物元的量值、经典域物元的量值范围和节域物元的量值范围。

2.6 关联度综合等级评定

待评事物M关于各等级j的关联度Kj(M),对每个评价指标ci,若取权系数为wi,根据式(6)计算的关联函数,将其与归一化权重相乘得到各指标的等级关联隶属程度,则综合关联隶属程度为:

综合关联隶属程度的大小表示待评事物符合标准事物等级程度,其值越大,评价等级越高。根据评价事物等级划分,若则评定M属于等级j0。

3 实例分析

2007年12月14日,国务院同意国家发改革委经济体制综合改革司正式批准长株潭城市群为资源节约型和环境友好型社会建设综合配套改革试验区。本文以长株潭城市群为例,应用建立的物元分析评价模型对道路客运一体化做出等级评价,将一体化评价分优(8,10]、良(6,8]、中(4,6]、次(2,4]、差(0,2]5个等级标准。长株潭区域面积为2.8万余km2,道路里程即将突破3万km,其中等级公路达到74%;长株潭三级以上客运站点40多个,占全部客运站点的45.2%。本文运用CorelDraw软件对长株潭区域内道路网和客运站点进行仿真模拟,得出长株潭一体化道路网、客运站点布局图(图4)。一体化程度评价标准分为优、良、中、次、差5个级别,各评价指标的量值、经典域、节域(见表2)。

图4 长株潭一体化道路网、客运站点布局

表2 各评价指标量化值

续表2 各评价指标量化值

结合表3中评价指标的相关信息,根据上文构建的区域道路客运一体化物元分析评价模型计算步骤,可得准则层量值、经典域、节域等数值信息(表3)。

表3 准则层量化表

由综合关联隶属程度公式,结合表2、表3中的相关数据,计算得出长株潭一体化各评价等级隶属程度。见表4。

表4 各评价等级隶属程度

1)当0≤K(x)＜1时,说明被评价指标符合某个等级的要求,其值大小表示符合要求的程度,数值越大,越接近该级标准。

2)当-1≤K(x)＜0时,说明被评价指标不符合某个等级的要求,但具有可转化为符合该级标准的条件。

目前长株潭一体化发展成效等级为良。为使长株潭一体化的综合水平向更高的等级提升,基础设施和管理政策有待进一步完善。

4 结语

从交通行业发展看,交通是区域经济发展的基础,交通一体化又是区域经济一体化的基础。目前我国交通基础设施建设取得了快速发展,已基本形成了干支结合、四通八达的基础网络,为道路客运一体化发展奠定了坚实的基础。而区域道路客运一体化综合评价是一个涉及道路网规划、客运站点布局等多因素多指标的综合评价问题,需要进行全面客观的分析,对不同区域环境下评价指标和等级标准划分还待有进一步的完善。

[1]蔡 文.物元分析[M].广东:广东高等教育出版社,1987.

[2]蔡 文.物元分析及其应用[M].北京:科学技术文献出版社,1994.

[3]谢砚青,国 强.元数据的物元模型及其应用[J].数学的实践与认识,2004(10).

[4]王志民.山西省城乡客运一体化发展研究.[D].长沙理工大学,2007.

[5]方雪妃.武汉城市圈道路旅客运输一体化研究[D].武汉理工大学,2006.

[6]陈 爽,赵 月.基于物元分析的城乡公交一体化模式选择[J].四川建筑,2008(3).

[7]张 超,杨晓光,庄 斌.基于宏观仿真模拟的公交线网评价模型[J].系统工程,2007(12).

[8]卢 毅,卢 旭,王志民.城乡客运一体化实现能力多级模糊综合评价法[J].长沙交通学报,2007,23(1):28-31.

[9]王硕平.用数学方法选取社会经济指标[Z].统计研究,1986.