城市轨道交通与地面公交换乘评价模型研究

牛 兆 雨

(上海市闵行区规划设计研究院，上海 201199)

城市轨道交通与地面公交换乘评价模型研究

牛 兆 雨

(上海市闵行区规划设计研究院，上海 201199)

在分析轨道交通与地面公交基本属性的基础上，选取换乘距离、安全性、换乘环境、等候时长、换乘信息、换乘公交站点及公交线路总数等评价指标为参数，建立了轨道交通与地面公交换乘站点灰熵模型，其计算结果能够直观地对轨道交通站点换乘的便捷性进行评价，具有一定的应用价值。

轨道交通，地面公交，换乘接驳，评价指标，灰熵模型

1 研究背景

交通是城市的命脉，公共交通是城市经济社会全面、协调、可持续发展的基础，中心城区轨道交通逐步成为公共交通的主体。因此，如何推动轨道交通网络与地面公交网络的融合、形成一体化的公共交通系统、提高包括轨道交通在内的公共交通的服务水平、保持和加强公共交通在综合交通系统的主导地位，越显重要。

2 国内外研究现状

国外一些发达国家的轨道交通建设开展较早，关于轨道交通站点的接驳换乘研究主要经历了三个阶段：

第一阶段是20世纪70年代，属于轨道交通接驳理论研究的起步阶段。早在1972年，Salzbom就建立了用以解决接驳地面公交线路发车频率的数学模型[1]。

第二阶段是20世纪80年代，属于轨道交通接驳理论的发展阶段。1985年，Hall在假设地面公交到达符合指数分布的基础上，建立模型分析接驳线路到达轨道站点的时间。

第三阶段是20世纪90年代到现今。轨道交通接驳理论开始进入成熟阶段，1991年，Lee等将延误时间作为影响因子建立机会模型。2000年，Chowdhury提出四阶段程序模型法，对于轨道交通与地面的换乘接驳网络进行优化协调。2003年，Cardone等将轨道交通换乘站点与周边的商业、购物、休闲场所之间的换乘接驳作为研究对象，以改善和优化衔接服务建立模型。2006年，Cevallos等将轨道交通与地面公交的同步换乘作为研究对象，考虑地面公交到达呈随机分布，运用遗传算法来解决轨道交通与地面公交同步换乘问题，计算相对比较简单。

由于我们国家轨道交通起步较晚，相关的理论研究方向主要是线网规划，线路设计，轨道交通与整个公共交通系统之间如何衔接的理论还偏少。

2000年，覃煜等总结了我国城市交通存在的主要矛盾，提出了缓解城市交通问题的相关建议与措施，建立了换乘系统的评价指标体系，确立了量化方法，提出了优化解决方案[1]。2005年，范海雁等以城市公共交通系统中的轨道交通为核心进行地面公交线路调整，公交站点布设，公交线网优化等研究[2]。2003年，张宇石等就城市轨道交通与地面公交之间的如何运营协调问题等进行研究[3]。

总体而言，当前对于公共交通换乘站点接驳的研究既有理论意义，同时也有实践的需要[4]。

3 基于灰熵理论的轨道交通站点与地面公交换乘评价模型

3.1 灰熵理论简介

多属性决策中，权重问题是评价方法中的研究重点。通常使用的方法主要有主观赋权法(其缺点是需自行标定值、其影响因素难以确定，专家的评价结果容易受个人偏好影响)和客观赋权法(其不足在于需要大量数据予以支撑、各属性指标没有主次之分，且运算量非常大)。根据熵的思想，决策的精度和可靠性大小，取决于决策者能够从决策中获得信息的数量与质量，是评价不同决策过程或案例效果的一个很理想的尺度[5]。

按照熵的思想，人们在换乘过程中获得信息的数量和质量，是人们换乘站点所作选择正确性和可靠性的重要因素。因此，运用灰熵模型建立换乘站点评价指标体系，能够更加直观地对于现有的轨道交通站点换乘进行评价分析。

3.2 基于灰熵理论的评价模型的建立

不同的城市、不同的换乘站点的位置、大小及相关属性都有所不同，使得最优换乘站点的定性比较模糊，难以进行理想中最优站点的选定，这时需要进行最优站点的实时决策。每个备选换乘站点均具有多个属性，某个区域的换乘站点优选即转化为多属性的决策问题。对于最优站点的选择需要按照某种决策准则对该区域所有换乘站点进行排序，只有考虑了换乘站点每个属性的相对重要程度，并赋予每个属性以恰当的权重，综合衡量后，才能做出合理的判断决策。

1)确定各指标属性值。参考国外公共交通发达城市中换乘站性，本文中以现状数据做标准化及归一化处理，最优方案属性值见表1。

表1 最优方案属性值

所以最优化接驳换乘站点方案属性评价矩阵如下式：

s*={0,0,0,1,1,1}。

对最优矩阵s*进行标准化及归一化处理得到：

2)确定换乘站点的指标体系：

(1)

即效益型指标越大越好，成本型指标越小越好。

换乘站点的差额值表示因为未达到最优站点而导致与最优值之间的差值。

(2)

即换乘站点的差额值是一个序列。

4)计算各换乘站点的灰色关联度。以理想的最优换乘站点e*为参考序列，其他换乘站点为比较序列，首先对比较序列作无量纲化处理，然后用式(3)和式(4)计算最优换乘站点与其他换乘站点之间的灰色关联度。

(3)

灰色关联度roi可表示为:

(4)

5)对各换乘站点的差额值进行标准化或归一化处理。

可以对评价矩阵Y′进行标准化处理，标准化后的Y=(yij)(m×n)。

矩阵中：

(5)

(6)

其中，I1为成本型指标;I2为效益型指标。

而将换乘站点归一化后的序列为：

(7)

由式(1)可得:

Hm=lnn。

因为灰色关联度是取各指标关联系数的平均数值计算所得，所以存在少数关联系数较大的点拉高关联度的倾向。而均衡度是测度各换乘站点与最优换乘站点接近的均衡程度，因此以均衡度为主要考量，即可避免这种倾向。

7)计算均衡接近度，并选择最优公共交通接驳站点。因为在公共交通换乘系统中，总希望使现状中的换乘站点能够均衡地接近理想的最优换乘站点，所以就可以由关联度和均衡度的乘积来得到换乘站点的均衡接近原则。

w=B×r

(8)

由式(8)可以计算各换乘站点与理想的最优换乘站点的均衡接近度，并根据均衡接近度的准则，按w值的大小来对备选公共交通接驳换乘站点进行评价分析。

4 结语

本文简要概述了国内外发达城市关于轨道交通与地面公交衔接优化研究现状，建立了基于灰熵模型的轨道交通与地面公交站点接驳评价方法，确定了轨道交通与地面公交接驳换乘的主要影响因素，并建立了理想化最优站点方案。

轨道交通与地面公交的站点接驳换乘中影响因素较多，实际情况较为复杂，基于灰熵模型提出的接驳换乘理论、研究方法仍需要改进和完善。在下一步研究中，可通过实例计算，反映出各备选站点与理想化最优站点之间的灰色关联度与存在的不足的特点，分析各换乘站点需改进优化的指标并提出相应措施。

[1] 覃 煜,晏克非.轨道交通与常规公交衔接系统分析[J].城市轨道交通研究,2000(7):44-48.

[2] 范海雁,杨晓光,夏晓梅.基于轨道交通的常规公交线网调整方法[J].城市轨道交通研究,2005(4):36-38.

[3] 张宇石,陈旭梅.基于换乘站点的轨道交通与常规公交运营协调模型研究[J].铁道学报,2009(6):11-14.

[4] 黄文娟.轨道交通与常规公交换乘协调研究[D].西安:长安大学,2004.

[5] 季彦婕,王 炜.停车场内部泊车行为特性分析及最优泊位选择模型[J].东南大学学报,2009(3):399-402.

Research on the city rail transit and ground bus transfer evaluation model

Niu Zhaoyu

(MinxingDistrictPlanningandDesignInstituteofShanghai,Shanghai201199,China)

This paper analyzed the basic attributes of the rail transit and ground bus, choosed indicators of distance, safety, environment, waiting time, information, number of transfer stations and lines as optimal parameters to evaluate the transfer of rail transit and ground bus site, and established the rail transit and ground bus transfer site model based on grey entropy. The result can intuitively to evaluate the rail transit site, what’s valuable of practical application.

rail transit, ground bus, transfer, evaluation indicator, grey entropy model

2015-04-23

牛兆雨(1988- )，女，助理工程师

1009-6825(2015)19-0015-02

TU984.191

A