基于模糊物元分析的综合交通体系评价方法

周 微，贾元华

(北京交通大学 交通运输学院，北京 100044)

0 引言

伴随着改革开放后我国经济的高速发展，我国的交通运输业出现了前所未有的发展势头，逐步建立并完善了公、铁、水、航等几种运输方式协调发展、优势互补的综合交通体系.综合交通体系的形成可简化客货运输的中间环节，协调各交通方式之间的衔接，促进区域交通一体化的形成，是进一步保障国民经济持续健康快速发展、改善人民生活质量和促进国防现代化建设的保证.

然而，我国综合交通体系建设在取得长足进步的同时，仍面临着诸多问题.综合交通基础设施规划建设中存在的盲目性、功利性及短期行为，导致我国综合交通体系在总量规模迅速扩张的同时，对发展的质量重视不足，这不仅制约了综合交通系统效能的发挥，也无法满足目前社会经济发展的需要，甚至成了阻碍其发展的“瓶颈”.

对综合交通体系的评价可以衡量交通体系建设的水平与状况，分析发展过程中存在的关键问题和阻碍其发展的主要因素，进而提出相应的解决措施与建议，促进区域乃至全国综合交通体系的构建和发展，实现交通的可持续发展.对综合交通体系的评价，应该遵循导向性与目的性、系统性与客观性、动态性与时效性以及独立性与综合性相统一的原则［1］.

1 综合交通评价指标体系的建立

综合交通体系是一项具有综合性、多层次、全方位等特征的复杂的系统工程，各交通方式只有协调一致、相互衔接的构成一体化的综合交通体系，才能高效的服务于区域社会经济发展这个整体目标.

概括地说，综合交通体系的发展应做到“软硬兼施、内外兼修”.其中，“软”是指综合交通体系的交通组织管理水平，衡量的指标包括管理体制的完善性、信息化水平、应急保障能力、管理人员素质等;“硬”主要是指交通基础设施的建设，衡量的指标包括运网密度、负荷均匀性、枢纽密度、枢纽服务半径及覆盖范围、各等级枢纽站点比例、客货发送能力等;“内”是指综合交通体系内部的协调，衡量的指标包括运网非直线性系数、运网连通度、平均换乘时间、人均换乘设施面积、客货周转量、运网成环率等;“外”是指综合交通体系与社会、经济、环境之间的协调发展，衡量的指标有单位固定资产投资的运输量或运力产出、经济协调指数、运输业总产值、人口协调指数、提供就业岗位、单位换算周转量用地面积、单位换算周转量燃油消耗、资源协调指数等.

基于以上的分析，本文在现有研究的基础上，从基础设施建设、交通组织管理、体系内部协调、经济社会影响和资源环境影响五个方面建立了评价指标体系［2-5］，评价指标体系构成如表1所示.

表1 综合交通体系评价指标体系

2 综合交通体系的评价方法

2.1 评价方法选择

目前，综合评价的方法有很多，如层次分析法，数据包络分析法，灰色聚类分析法，模糊综合评价法等［6-9］.但这些方法缺乏系统的评价参照物，易受人的主观因素影响，很难同时满足定性分析与定量分析相结合的要求.模糊物元理论是由我国学者所创立的多元数据量化决策的一种新方法，常用来研究不相容问题.模糊物元分析方法可以将多目标评价归结为单目标决策，在评价过程中既充分考虑专家的丰富经验，又有效减小了主观因素的影响，并且能够以定量的数值简洁明确地表示评价结果，适用于多指标的综合评价问题.

针对本文所建的评价指标体系所需基础资料多、涉及层面广、有些指标不易量化等特点，在对以住评价方法的研究基础上，本文采用模糊物元分析的评价方法，同时借助隶属度的概念来评价和统一不同量纲的指标，以及运用层次分析的思想来分析复杂对象.该综合评价方法有利于尽可能准确地确定权数，有利于最大限度地客观描述评价对象，还有利于解决微观层面指标和宏观层面指标的不相容问题.

2.2 模糊物元的基本定义

物元分析方法是我国著名学者蔡文教授于1983年首创的一门介于数学和实验之间的学科.物元是指由“事物、特征、量值”三个要素组成的有序三元组来描述事物的基本元，如果其量值具有模糊性，便称这种物元为模糊物元［10］.

式中，R表示模糊物元;M表示事物;C表示事物M的特征;u(x)为与事物特征C相应的模糊量值，即事物M对其特征C的相应量值的x的隶属度.

2.3 模糊物元综合评价的步骤

2.3.1 建立评价事物的模糊复合物元

在对事物进行评价时，通常要考虑n个主要因素，p项次要因素，并将其分为m个等级.设Cik(1≤i≤n， 1≤k≤p)表示评价指标，μjik表示评价指标Cik对等级j的隶属度，则m个等级的n维模糊复合物元Rmn可表示为：

2.3.2 建立评价指标的权重物元

评价指标通常有主要因素和次要因素之分，从层次分析角度建立次要因素的权重物元Rwik和主要因素的权重物元Rwi：

式中，wik(i=1，2，…，n;k=1，2…p) 表示第i项主要因素中第k项次要因素的权重系数值;wi(i=1，2，…，n)表示第i项主要因素的权重系数值.

则各级指标集中模糊复合物元Rb=Rwik*Rmn

2.3.3 建立综合评价模糊复合物元对事物进行综合评价

单项评价模糊复合物元Rx计算方法如下：

为克服片面性，使得评价结果更客观，将各主要因素相应权重下的模糊量值的平均值、最大值、最小值一同作为评价指标，分别记做 dj1，dj2，dj3.RD为综合评价模糊复合物元，则有：

式中，dj表示第j种评价等级的综合评价值

最后，令dmax=max(dj)，则dmax所对应的等级就是评价对象所属的等级.

3 实例分析

根据上节建立的评价指标体系和评价方法，经过数据的分析整理，对湖北省综合交通体系现状进行评价.本研究将湖北省综合交通体系现状分为五级，即差、较差、一般、较好、好.

建立综合评价模糊复合物元必须先确定各评价因素的量值对各评价等级的隶属度.在综合交通体系的评价指标体系中，既有定量指标，又有定性指标.定性指标隶属度的确定一般选用专家咨询法，而定量指标的隶属度可以看作是评价等级标准的函数.本文采用文献［11］中所介绍的分段隶属函数来确定相应指标的隶属度，并利用层次分析法确定权重，最终得到各级权重物元Rkwi和Rwi.

根据评价指标相应的权重物元和模糊复合物元，依照2.3节所述方法计算，最后得评价结果如表2、表3所示.

表2 2003～2010年湖北省综合交通体系合理衔接评价结果

表3 2003～2010年各级隶属度所占百分比 %

从评价结果可以看出，湖北省综合交通的发展水平是逐渐改善的.2003年和2004年综合交通体系现状均属于“较差”的水平，2005年发生了改变，达到“一般”的水平，到2009年发展水平达到了“较好”，湖北省综合交通体系正呈现出全面、协调、可持续发展的态势.

这是因为，“十五”以来，湖北省充分利用其独特区位优势以及在国家综合交通体系中的重要战略地位，制定了武汉城市圈、鄂西圈、长江经济带交通发展规划，全面加快了省内交通主骨架、主通道、主枢纽建设，统筹各种运输方式协调发展，现已基本形成国家级铁路路网中心、区域高速公路网重要枢纽、武汉长江中游航运中心，并努力建成全国重要门户机场.近些年来，湖北省一直致力于构建铁路、公路、航空、水运等多种运输方式的大交通协调模式，不断地促进综合交通体系的发展和完善，为实现区域交通一体化、促进社会经济发展提供有力保障.

4 结论

在参阅大量文献资料的基础上，本文建立了一套基于模糊物元分析的综合交通体系评价模型，并通过实例分析对所建立的评价模型进行验证.研究表明，该模型简便、通用，所得出的评价结果客观准确，具有较好的合理性及适应性，可以定量地衡量综合交通体系的发展水平与质量，为制定综合交通发展战略以及实现交通与环境、能源、社会、经济的和谐发展提供决策依据.

［1］徐文学，贾元华，邓国清，等.武汉城市圈交通发展战略与对策研究［M］.北京：人民交通出版社，2009：235-276.

［2］赵慧娟，雷仲敏，康俊杰.区域综合交通运输体系发展评价研究［J］.工业技术经济，2011，9：71-76.

［3］熊崇俊，宁宣熙，潘颖莉.我国综合交通各运输方式协调发展评价研究［J］.系统工程，2006，24(6)：1-7.

［4］聂锟，唐锡晋.综合交通运输体系评价的研究［C］.香港：中国系统工程学会全面建设小康社会和系统工程会议，2004：495-500.

［5］董琨.综合运输通道系统协调发展优化研究［D］.北京：北京交通大学，2010.

［6］薛宏娇，贾元华，麦合布拜·麦麦提明，等.基于AHP和灰色关联分析的公路现代化评价体系研究［J］.物流技术，2011，30(2)：76-78.

［7］王媛媛，陆化普.基于灰色聚类分析的城市交通路网综合评价方法研究［J］.公路交通科技，2005，22(8)：118-121.

［8］LI L S.Fuzzy approach to the multi-objective transportation problem［J］.Computers and Operations Research，2000，27(1)：43-57.

［9］CHAMNES A，COOPER W W，LI S.Using DEA to evaluate relative efficiencies in the economic performance of Chinese Cities［J］.Socio-Economic Planning Sciences，1989，23(6)：325-344.

［10］周天民.基于模糊物元的CNG汽车工程项目后评价体系研究［D］.天津：天津大学，2009.

［11］赵涛，夏雨.基于模糊物元的天然气汽车项目后评价［J］.统计与信息论坛，2010，25(6)：71-75.