基于物元可拓模型的城市公交系统绩效评价

普荃

摘要：本文通过笔者带领所教学生到昆明的青年路、环城东路等主要城市道路进行城市公交车运营情况调查分析，在此基础上结合访问昆明市公交二公司的数据来结合物元可拓模型的应用原理，对城市公交系统如：服务质量、管理水平和运营环境等方面进行绩效评价。主要是考虑到“公交优先”在昆明等很多城市已经实施运行了十余年之久，至今，公共交通优先仍有哪些优势？在众多的评价方法中，如何有效避免单目标评价所带来的片面、孤立结论？如何经过定性和定量的评价能较为客观地得出现在我市公共交通运行中仍然存在的一些问题并能有的放矢的进行完善和提升，最终为其他人口规模和发展水平相类似的城市的公交系统的发展提供一些有价值的参考。

关键词：物元可拓模型；城市公共交通；绩效评价；服务质量；管理水平；运营环境

中图分类号：U491 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）16-0092-05

一、引言

面对日趋严重的城市交通拥堵问题，尽管早在1999年前后我国就已经明确了以公共交通为主导的交通格局发展模式，很多城市也一直坚持发展“公交优先”并取得了一定效果，目前城市公交系统还存在哪些不足需要完善和改进？该如何结合城市本身特点来评价公共交通系统运营绩效呢？种类繁多的评价方法和评价指标该如何选择才能更好地合理、科学来反映城市公交的情况，并为城市的管理者和决策者提供有价值的参考和借鉴。

从大量事实表明：国内外很多城市都大力发展公共交通，其带来的效益是巨大的，比如：极大程度改变了市民出行方式，以公共交通为主结合其他交通方式出行带来来巨大的社会经济效益，包括交通拥堵的减少、出行质量的提高、能源消耗的降低、低收入人群能享受到社会的福利等，对城市公交系统运营绩效进行科学的评价能针对性较强地发现城市公交车在运行中还存在哪些不足，亦能较好地推动城市公共交通的发展并有效提高和完善其发展。国外建成城市公交系统时间较早对城市公交系统的评价研究也相对起步较早，既有涉及对城市公交某个方面的评价，如：票价、政策、路网布置、换乘系统等，也有包含了运营环境、服务质量、管理水平等的整体评价。追溯起来到目前为止评价最高的是欧洲的巴西的库里提巴，该市是巴西第三大城市，人口约为277万人，平均每3-4人拥有一辆小汽车，是巴西小汽车拥有量最高的城市。在1974年实施城市快速公交模式后，目前已形成较为完善的综合公共交通系统，共有巴士专用通道74公里，6条公交主干到构成250公里长的“快速巴士”干线，其公交专用道设置于道路中央，为今后建设高架轨道交通保留了空间。该市市民选择公交出行比例高达75%以上，是公交优先运营最为成功的城市之一。[1]加拿大的渥太华拥有北美最完整和使用率最高的巴士专用道，早在1982年渥太华就建成了巴士专用道，包括15.5英里长的告诉公路巴士专用道，7.5英里长的地面巴士专用道和2英里长的市中心巴士专用道，共有22个车站和沿线停车换乘设施，巴士每天乘客量为20万人次，是公众对公共交通评价较为满意的城市。[2]目前中国约有139个城市设置巴士专用道1232条，根据城建统计公报采用专家评估法结论统计：巴士约承担35%的中国城市居民的出行量，从拥有量来看上海居全国第一，从客流量来看北京排第一，杭州、青岛、昆明等城市均是公交优先发展较好的典范城市。[3]可见，建设高效、综合、完善的城市公共系统是世界各国城市发展的合理趋势，公共交通优先也将是我国一直继续坚持的发展政策，该如何评价目前运行的公交优势在哪里，需要改进的又是哪些，并进一步完善城市公共交通体系，只有通过较为真实可靠的评价方法来得出目前公共交通还存在哪些不足。

二、分析问题

在多篇文献中得知：国内外很多学者一直关注着公共交通优先问题，中国的城市交通规划学会还多次召开专门会议讨论城市公交优先发展技术和措施，并成立专门的工作小组积极推进公共交通系统良好运作；许多大型和研究机构、城市管理部门、公共交通运营机构和巴士制造商都加入相关组织中以期大力推动公共交通的发展。[4]随之也产生了诸多对公共交通运营绩效评价的方法，如：专家分析法、层次分析法等，还有较为单一的仅仅只针对公共交通对环境产生影响的环境影响评估或公共交通产生的经济社会效益评估等。对于公共交通而言，很多因素无法用金钱来衡量，也不是一兩个指标就能反映公共交通运营的情况，加上评价影响因素涉及诸多方面，单就自然因素来看就包括了：噪音、空气质量、水质量、公交车尾气排放量等因素，因此采取之前较为流行的专家打分法或层次分析法来进行对公共交通的运营绩效评价显得主观性较强，专家的个人意愿严重影响了评价指标体系的选择及权重的确定，无法较为客观系统地反映城市公共交通运营的实际状况，所以必须选用较为客观的评价方法能有效突出评价指标的科学性、严谨性。考虑到：物元可拓模型评价法正是基于系统性原则、科学性原则、客观性原则和实用性原则的思路来对事物进行评价的，所以本文选择用物元可拓法对昆明的公交车运营进行建模后评价。

（一）物元可拓模型的应用

1.物元可拓模型概述。所谓可拓学主要是研究物元及其关系的基本理论，为解决事物矛盾问题提供了相应的理论参考及技术支持。在实际应用中表现为通过表象的内容来解决矛盾问题，需要将评价对象、对象的特征及指标的值集合成一个整体来看。[5]其特点是：一是注意为了解决矛盾问题，并讨论其内容相容性的理论和方法；二是处理问题时，物元模型的基本单位为物元，其依据是物元可拓性，工具为物元变化；三是在可拓集合理论前提下应用可拓域进行事物的量化描述。[6]

2.物元评价模型的步骤。建立物元评价模型的基本步骤为：

（1）确定物元；物元是描述事物的基本单元，一般是通过R=（M，C，X）来表示，其中M表示研究的事物，C是事物的特征名称，一般用指标来说明，X是特征C所对应的指标值。若M的评价特征有很多，以C1，C2，C3，…，Cn表示，其指标值以V1，V2，…，Vn表示，则该事物完整的物元矩阵可表示为：

Ri=■物元矩阵公式（1）

其中，c1，c2，c3，…，cn表示指标的名称；x1，x2，…xn分别表示各项指标的值。这里，C1、C2、C3分别表示公交车的平均运行速度、平均出行时间、准点率、故障响应率、交通费率、智能调度系统的准确率、运能和客流匹配度、车万公里故障率、站点饱和度、公交线网密度、政府政策支持力度等研究对象；x1，x2，…x15分别表示各项指标的数量值。

（2）经典域、节域。将MB表示评价的标准对象，【aB1，bB1】、[aB2，bB2]、…、[aBN，bBN]分别为指标值x1，x2，…xn所在评价等级的量值范围，称为节域。城市公交系统运营绩效的经典域的物元矩阵可表示为：

RB=■物元矩阵公式（2）

（3）赋予权重系数。在赋予权重时应充分考虑定性与定量两个方面的特征，如运营环境中的政府支持力度需要通过对决策者进行专家主观判断而对于公众的满意度又需要大量的调查问卷进行反馈，如：统计乘客对公交车的票价合理性调查、车内环境、站台设置、换乘地铁或其他交通工具是否方便等信息；在调度管理水平上又不能遗漏公交公司调度指挥中心根据运行线路配备的驾驶员人数，每条线车辆运行时间等因素最终确定为：每个评价指标的量值xi，令：

dimax=maxx■-a■？摇，b■-x■？摇 公式（3）

dimin=minx■-a■？摇，b■-x■？摇

由于各指标的等级划分都经过标准化处理，所以各指标的量值范围均在【0.1】之间，那么：api=0、bpi=1，可得评价指标的权重计算公式为：

Wi=■

式中i=1，2，…n，μ为可调系数，一般取μ=1

（4）确定关联度。根据可计算的具体关联度的值。比如：发车频率的提高就会使乘客候车时间缩短，一般是一条线路上原来发车时间为每5分钟一趟，如缩短为间隔3分钟发一趟，则关联度就可以得出乘客候车时间也会缩短2.5分钟，综合起来平均可为每位乘客节约出行时间9.1分钟，按85万人次计算，一年可以节省4705万h。[7]

（5）综合评价。首先由单个指标权重系数Wi以及指标Ci的关联度k（xi）得出评价对象的关联度：Ki=∑■■W■K（X■） 公式（5）

若ki=maxki（m）>0，（0≤i

■=■ 公式（6）

i*=■ 公式（7）

以上i*是等级的特征值，从特征值得大小来判断城市公交运营教学的水平偏向其中何种级别的程度以此来衡量城市公交运营绩效的等级水平，并从中分析评价对象运营中存在的问题。[8]

（二）昆明公共交通应用及发展情况

昆明在上世纪90年代末期就交通发展方面与其友好城市——瑞士的苏黎世开展交流合作，并逐渐形成了以“公交优先”为主导的城市交通发展策略。1999年昆明首条现代公共交通专用道路建成并投入使用，城市公交平均日客运量和公交出行比例都大幅度上升，截止到2014年，昆明日均客运量和出行比例在原来的基础上增加比例分别为100%和85%，“公交优先”的发展取得了良好效益，获得了广泛认可和肯定。[7]拟通过3个方面对我市公交运行绩效进行分析，即：服务质量（A1）、管理水平（A2）、运营环境（A3），选定一系列评价指标，如服务质量选定：平均运行速度（B1）、平均出行时间（B2）、准点率（B3）、故障响应时间（B4）、交通费率（B5），其中可以进行量化的指标为B1、B2、B3、B5，而B4则通过询问乘客及公交公司相关人员获得。于2014年3月至2015年2月期间避开节假日、上下班高峰等特殊因素，通过笔者带领60余名学生在昆明青年路、环城东路、环城北路、环城南路、彩云北路、彩云中路、彩云南路、拓东路等主要道路上进行收集的公交车运营情况数据，之后对采集的数据进行统计和分析将之代入前述的物元可拓模型矩阵公式（1）、（2）、计算公式（3）、（4）、（5）、（6）、（7）进行分析得下表：

经建模计算后：i*=0.77，属于“良”等级，表明昆明的公交运营从服务质量、管理水平和运营环境三个大方面来说情况尚可，得到广大群众的基本认可，从评价指标运算过程中发现：经过近20年“公交优先”的执行，仍存在一些不足可以加以改进和完善。

（三）评价后分析

通过建立物元拓模型进行分析得出：昆明市目前公共交通系統仍有以下问题啻待解决和完善：一是在政策支持方面应继续坚持“公交优先”，如果缺乏强有力的立法保障，“公交优先”就会只是一种理念式的宣传，必须继续加强其法律地位，确定战略框架，使“公交优先”成为经营经济社会发展的一项法定性、强制性要素，报账其在城市发展中的地位和作用。从传统实质上的“以车为本”转向更为理性的“以人为本”，使“公交优先“的行动有法可依。二是继续强调路权分配方面对公共交通的倾斜，纠正相当长一段时期内城市交通建设主要为小汽车服务，道路越来越宽，高架越来越多，但公交通行权却得不到保障，交通越来越拥堵，道路设施作为一种公共资源应以满足广大人民群众的出行需求为主，应该是“满足多数、提倡公平、保护弱者”[7]，即应当按照运送人数而不是通行车辆数进行分配的原则，给予公共交通更优惠的条件，设置可能对非公共交通车辆进行必要的限制，如：规定公交车出站时其他车辆不得超越公交车、公交车停靠范围内其他车辆不得停靠、允许公车车在交叉口绿灯时间内优先通过交叉口等。因为公共交通是面向全体大众的，是普遍民众出行最基本的交通方式，给公交路权的优先就是给最广大群众路权优先，实行公交路权优先真正体现了交通出行的公正、高效。三是建立公平科学的公交补贴机制，鉴于我国公共交通的发展和经营模式，当前我国城市公共交通的定价调整机制还应以社会公益性服务为导向，在成本定价基础上核算，提倡低票价政策，不是政府根据城市公共交通企业申报的年度财务决算报告和经营计划来全额补贴，也不是“补贴包干”即政府给予城市公共交通企业每年固定的补贴数，而是按客运量和运输工作量进行补贴，即“人公里补贴”和“车公里补贴”，就是按照企业运营里程和客运量的综合水平确定补贴额度和按照企业实际运营里程和车次的综合水平确定补贴额度，这样可以促使城市公共交通企业为获得更多补贴而努力提高客运量，注重设备更新与服务质量，也避免了不同公交企业之间争抢客流、争夺热门线路的不良现象，能较好体现公交优先发展的公平性。[8]四是提升和完善公交的服务，包括为乘客提供准确的公交出行信息的信息服务系统，比如，现在昆明的北京路、滇池路公交站台上的电子显示屏上可以读出该车站即将进站的公交车是哪几路，下一趟某路线的车尚有多少分钟可以到达本站台的信息等。目前还可以再进一步提供线路安排、运营计划、票价等可支持乘客作为初步出行计划的信息，除了车辆的到达、离开时间外，还有线路换乘的信息（不仅仅是公交车与公交车的换乘，还包括公交车与地铁、城市轻轨、远途客运班车的换乘信息等。虽然昆明已开通多条市区通往机场的大巴，但在宣传力度上和信息服务系统方面还可以更进一步完善，如：通过哪几条公交线路车可以实现与机场大巴的换乘，在哪些站点可以进行换乘，运行时间等信息，这样前往机场的乘客可以进行很好的出行规划不致延误飞机或火车。人性化的公交服务设施还包括环保型公交车、提高车内的舒适程度、改善站点设计为乘客创造方便的候车条件（如：轮椅通道、供残疾人或腿脚不方便人上下车的低地板或可伸缩地板、盲文站牌和语音报站系统方便残疾人候车）、也可以设置候车站台上的紧急电话保证乘客在特殊情况能直接接通110或120、运用定位技术实现对运营车辆的监控，运用有效策略使晚点车辆尽可能恢复正常运营，提供安全协调监控和紧急救援服务系统的接口，编制运营车辆的维修计划并为修理人员进行高效的工作分配等。[9]五是完善城市公交网络系统建设，结合自身情况来构建层次清晰、换乘便捷的公交网络。[10]保障公交场站设施的及时配套，如呈贡是昆明近几年规划和发展中的“新城”，老城市中心与呈贡之间的连接、换乘等问题应将公交场站等配套设施纳入城市旧城改造和新区建设计划、新建居住小区、工业区、开发区的建设中，实现同步设计、同步建设、同步竣工、同步交付使用的“四同步”。

在上述的公交车运营绩效评价中可以看出采用物元可拓模型来进行分析评价结合了可以量化的一些具体特征元素，如：公交车运行的平均车速、准点率、公交路网密度等，这些可以通过对公交车的实际调查获得；其他一些无法进行量化的指标，如：政府的支持力度、乘客的舒适水平等，在收集时是通过相关文献的查阅及到公交公司等有关部门通过问卷调查或询问的方式来获取。

三、结论与展望

考虑到针对城市公交的绩效评价目前尚无较为成熟的定论，在评价过程中因涉及到大量数据的搜集和整理，指标较多，无法进行系统的统计收集而评价方法又多以专家打分法为主，专家的个人因素显得主观性太强，专家人数多时还会出现结论难以统一。而本文采用物元可拓模型进行分析评价，既考虑了定量方面因素又综合了定性方面的因素的处理，显得较为真实、客观。本文采用物元可拓模型对城市公共交通系统进行分析主要是该模型对于探讨解决矛盾问题的规律和方法较为客观的一种评价方法，能将多因子评价标准归结为单目标决策，所以本文仅就公共交通系统中的公交车进行了分析研究，一个城市的公共交通系统不仅包括了公交车、地铁、还有出租车和长、短途客运等组成，而可拓学正是一种用数学的不确定在实际中来解决指标的不相容性和变异性问题的评价方法，所以本文采用物元可拓模型进行建模研究就可以只选取想研究的公交车作为主体研究对象来确定权重进行建模得出和公交车对应的结论。这是与之前的其他文献和研究报告所不同的，当然，由于受人力、物力等多方面因素的限制在样本容量方面仅是调查了有代表性的路段的部分公交车，存在一定的样本容量不足带来的局限。在指标体系的选择上也没有考虑太多经济效益方面的因素，仅考虑了一个交通费率也是不太全面的一个方面。希望今后能有机会更加系统、充分的考虑各方面因素对城市公共交通系统进行更为客观、科学的评价。希望通过本文能為与昆明市人口规模、发展情况大致相同的城市在公共交通的可持续发展中提供一些参考。

参考文献：

[1]赵杰，叶敏，赵一新，盛志前.国外快速公交系统发展概况[J].国外城市规划，2006，12（3）.

[2]陈雪明.巴士快速交通和中国公交优先战略[J].城市交通，2003，27（10）.

[3]北京市统计局：国家统计局北京调查总队.北京市2012年国民经济和社会发展统计公报，2013.

[4]闵小军.快速公交系统运营绩效评价研究[D].武汉：武汉理工大学，2013，（11）：2.

[5]赵晓亮，齐庆杰，李瑞锋，等.基于煽权物元可拓模型的城市大气质量评价[J].地球与环境，2012，40（2）.

[6]金才富.基于不确定数学方法的快速公交系统建设与运营综合评价[D].浙江工业大学，2011.

[7]中国可持续能源项目组成员.昆明快速公交BRT系统研究[J].昆明市城市交通研究所，2014，（11）.

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[9]张泉，黄富民，杨涛，等.公交优先[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[10]张壮云.东京城市公共交通优先体系的经验及借鉴[J].国际城市规划，2008，23（3）.