基于差异系数的城乡客运一体化评价模型修正

2021-03-05郑淑妮白鸿宇周文华

重庆交通大学学报(自然科学版) 2021年2期

郑淑妮，白鸿宇，周文华

(浙江省交通运输科学研究院，浙江杭州 311305)

0 引言

改革开放40年，中国城镇化率由17.9%的初级阶段跃升至2017年58.5%的快速发展阶段，城乡居民的物质面貌得到极大提升，生活方式的差异性逐渐减小。在国家新一轮乡村振兴战略的推动下，城乡融合进一步加深，城乡要素流动更趋频繁，城乡客运一体化作为要素流动的关键支撑得到越来越多关注。城乡客运一体化是联系城乡发展、服务居民出行的核心纽带，是城乡经济社会一体化发展的重要支撑，是乡村振兴发展的关键抓手。基于城乡客运一体化的重要作用，有必要系统、合理地评价其发展水平，探寻其短板，以期为精准提升提供支撑。

在城乡客运一体化发展过程中，城市经济发展水平[1]、人口规模、城市规模等将不同程度地影响城乡出行次数、出行需求，进而对城乡一体化的客运建设、运营、保障等产生不同的发展需求。因此，评价城乡客运一体化发展水平，应在考虑城市差异性的前提下，相对客观地评价城市的城乡客运一体化发展水平显得十分必要。

目前对城乡客运一体化的研究大部分集中在如何建立完整的评价指标体系，基于城市差异性对城乡客运一体化的研究相对比较少，且大部分并未量化差异性。例如张惟[2]等重点考虑了城乡客运的服务水平，从城乡客运衔接以及城乡客运线网两方面为主，构建了城乡客运一体化的评价指标体系；华雯婷[3]从路网设施、运营服务、硬件装备、交通安全、客运管理等方面构建了城乡客运一体化发展的双层评价指标体系；李庆贺等[4]从基础设施、运输服务、管理水平、支撑能力等方面构建了评价指标体系。目前关于城市差异性方面的研究主要集中于城市分类研究领域，如向雪琴等[5]主要从城市的产生和发展、经济基础、城市职能等展开梳理了城市分类方法和标准；曹银贵等[6]采用层次分析法，通过选取城市建设用地和经济相关的指标对城市进行分类；黄明华等[7]通过对比分析陕西、甘肃、宁夏的城市特征，对其从城市规模、城市性质、所处环境等进行分类。研究方法多以定性分析为主，定量分析以层次分析法等见长，在城乡客运一体化方面的应用比较少，因此笔者提出可操作、可量化的城市差异系数计算方法，并优化城乡客运一体化模型，定量测算基于差异性分析的城乡客运一体化水平。

1 基于城市差异系数的城乡客运一体化发展水平评价模型修正

城市差异系数可量化反映城市的差异性。笔者从城乡客运发展保障力度、城乡客运基础设施建设水平、城乡客运运营管理水平3方面综合考虑城乡客运一体化发展水平[8,9]。基于对浙江省县级城市的调研，发现城市人口、经济、规模的差异性对城乡客运一体化发展水平评价结果有着较大的影响。因此，笔者在评价城乡客运一体化发展水平时，考虑了此种差异性的影响。使评价尽量在同一标准的前提下进行，消除由城市差异性对评价带来的影响，笔者引入了城市差异系数[10]，通过此系数修正城乡客运一体化发展水平评价模型。

1.1 确定差异系数影响指标

1.1.1 经济发展

城乡客运一体化发展离不开地方政府雄厚的资金支持，而经济发展水平很大程度决定了是否有能力提供雄厚的资金支持。因此，在评价城乡客运一体化发展水平时，应将不同城市的经济水平差距考虑在内，修正由经济发展水平差异性对城乡客运一体化发展水平评价带来的影响。

1.1.2 人口规模

公共交通的发展与人口规模之间存在密切的关系，不同的人口数量、人口分布会产生不同的交通需求，对公共交通基础设施、扶持政策、规划体系等带来不同的影响，从而关系到公共交通的发展。因此，笔者在考虑城乡客运一体化发展水平的同时，需要考虑不同地域人口差异性带来的影响。

1.1.3 城市规模

城市规模影响出行者的出行距离，而出行距离的不同则影响到出行者选择何种出行方式，进而影响整个出行结构，最终影响公共交通的发展。因此，笔者在分析城乡客运一体化发展水平的同时，需要考虑由城市规模差异性对评价带来的影响。

综上，笔者从城市经济、人口规模、城市规模3方面综合考虑，选取与城乡客运一体化发展水平较为相关的6项指标，并求算由现有层次分析法得到的城乡客运一体化发展水平值，将此6项指标与城乡客运一体化发展水平值做相关性分析，证明此6项指标与评价结果密切相关，从而确定城市差异系数的影响指标，如表1。

表1 差异系数影响指标

1.2 确定城乡客运一体化发展水平

1.2.1 构建评价指标体系

从城乡客运发展保障力度、城乡客运基础设施建设水平、城乡客运运营管理水平3方面综合考虑城乡客运一体化发展水平，建立的评价指标体系如表2。

表2 城乡客运一体化评价指标体系

1.2.2 确定指标权重值

采用专家打分法，通过层次单排序法计算各判断矩阵各要素的权重值，以准则层对于目标层A的重要性判断矩阵Q0为例展开计算，如表3。

表3 准则层对于目标层A的重要性判断矩阵Q0

首先，计算每一行要素对比值apq的n次方根：

(1)

式中：apq为判断矩阵Q0要素重要性标度值；n为准则层要素个数。

根据式(1)得到w1，w2，w3分别为0.63、1.26、1.26。

然后，对向量w′=(w1，w2，w3)做归一化处理：

(2)

式中：p=1～n。

根据式(2)得到归一后的w1，w2，w3分别为0.2、0.4、0.4。

即得到矩阵Q0的特征向量q0=(0.2,0.4,0.4)T为准则层B1、B2、B3相对于目标层A的权重值。

计算判断矩阵的最大特征根，对求解得到的权重值进行一致性检验：

(3)

式中：Ai为准则层对于目标层判断矩阵中的行向量。

根据式(3)得到判断矩阵Q0的最大特征根γmax=3。

(4)

(5)

式中：CI为一致性指标；CR为一致性比率；RI为平均随机一致性指标。

根据式(4)、式(5)求算得到CR=0，可知，CR<0.1。

CR=0表明完全符合一致性要求。其余指标层对准则层(B1、B2、B3)的权重也可同理计算。通过一致性检验，得到矩阵Q1的权重向量为q1=(0.422，0.316，0.084，0.178)T，矩阵Q2的权重向量为q2=(0.571，0.143，0.286)T，矩阵Q3的权重向量为q3=(0.153，0.075，0.179，0.068，0.147，0.298，0.080)T。

1.2.3 求解城乡客运一体化发展水平值

1)指标无量纲化处理

由于该评价模型涉及多个评价指标，且各指标单位均不同，因此需要对选取的指标进行无量纲化处理，无量纲化需要体现不同评价对象所对应评价指标的相对高低、优劣程度。因此，在评价对象选取个数确定的前提下，对评价指标无量纲化进行处理，如式(6)：

(6)

式中：φxy为第x个评价对象的y指标所对应的无量纲化值；txy为第x个评价对象y指标对应的指标值；n为评价对象个数；x=1～n。

2)评价模型

公共交通发展保障力度的评价模型如式(7)：

B1=∑φxy·q1

(7)

式中：y=C11～C14。

城乡客运发展基础设施建设水平的评价模型如式(8)：

B2=∑φxy·q2

(8)

式中：y=C21～C23。

城乡客运发展运营管理水平的评价模型如式(9)：

B3=∑φxy·q3

(9)

式中：y=C31～C37。

基于上述公共交通发展保障力度、城乡客运发展基础设施建设水平、城乡客运发展运营管理水平的评价模型以及三者的权重值，求解得到城乡客运一体化发展水平评价模型，如式(10)：

P=∑By·w=w1·∑φxy·q1+w2·∑φxy·q2+w3·∑φxy·q3

(10)

1.3 确定差异系数影响指标与城乡客运一体化水平值相关性

以浙江省15个县市相关数据作为基础，通过SPSS软件，验证选取的6项指标与城乡客运一体化发展水平值的相关性。结果显示，选取的6项指标与城乡客运一体化水平均在0.01或0.05水平(双侧)上显著相关，表明差异系数的影响指标选取具有其合理性，如图1～图6。

图1 农村人均可支配收入与一体化水平关系

图2 城镇居民人均可支配收入与一体化水平关系

图3 乡镇常住人口与一体化水平关系

图4 城区常住人口与一体化水平关系

图5 建成区面积与一体化水平关系

图6 城镇化率与一体化水平关系

1.4 修正城乡客运一体化发展水平评价模型

从图1～图6可以得到，由2.1节确定的6项影响指标与城乡客运一体化发展水平值之间存在显著的相关性。因此，在考虑不同城市城乡客运一体化发展水平时，应将该6项影响指标对城乡客运一体化发展水平评价结果带来的影响考虑在内，使评价尽可能在同一标准下进行，修正由城市经济、人口、规模等带来的影响，使不同城市的评价结果具有横向对比性。因此笔者建立TOPSIS模型量化差异系数，消除由城市差异性6项影响指标对城乡客运一体化服务水平评价产生的影响，从而修正评价结果，步骤如下：

步骤1：建立决策矩阵。将具有相关性的差异系数影响指标(农村人均可支配收入、城镇居民人均可支配收入、乡镇常住人口、城区常住人口、建成区面积、城镇化率)作为笔者的决策指标，建立决策矩阵：

M=[aij]n×m

(11)

式中：aij为i决策对象的j指标值；m为决策对象。

步骤2：指标标准化。TOPSIS模型的指标分为效益型指标和成本型指标。按照分类，涉及的6项差异系数影响指标均为效益型指标，因此按照效益型指标的标准进行归一化处理，如式(12)：

(12)

式中：i=1～m。

步骤3：确定指标权重值。求解i决策对象的j指标的熵值，如式(13)：

Hj=-k∑fijlnfij

(13)

根据式(13)得到j指标的权重值：

(14)

式中：j=1～n。

步骤4：确定参考样本点。在各项指标权重确定之后，构建加权决策矩阵R=[rij]m×n=[wjxij]m×n。

步骤5：计算差异性。通过TOPSIS模型计算得到各评价对象与理想样本点的相对贴近度来反映笔者所提出的城乡客运一体化发展水平评价中城市经济、人口规模、城市规模的差异性。具体计算流程如下：

1)评价对象到理想样本点R+的距离：

(15)

式中：j=1～n。

2)评价对象到虚拟负理想样本点R*的距离：

(16)

3)评价对象到理想样本点的相对贴近度：

(17)

式中：Ci越大表示该评价对象越接近理想解。

基于TOPSIS模型计算得到评价对象到理想样本点的贴近度，即各评价对象离理想样本点的距离。距离越近表示越接近理想值，距离越远表示越远离理想值。故以此作为依据计算差异系数。

当评价对象的相对贴近度比较大时，即该城市的人口、经济、规模在各评价对象中处于较高值。由于人口较多、经济发展水平较高、城市规模较大，因此在该条件下，该城市所对应的城乡客运一体化发展指标，如城乡客运投入、基础设施建设、运营管理水平，相比较于人口较少、经济发展水平较低、城市规模较小的城市而言，其需求更大，要求更高。因此，同样的城乡客运一体化水平在相对贴近度较大的城市，其水平应低于相对贴近度小的城市。故提出与相对贴近度成反比的差异系数，以求算在人口、经济、城市规模不一样的条件下，各城市对应的城乡客运一体化发展水平：

(18)

式中：Ti为差异系数。

对2.4节得到的城乡客运一体化发展水平评价模型进行修正。修正后的评价模型在原有评价模型的基础上，加入了差异系数，考虑了不同城市人口、经济、规模3方面因素影响对城乡客运一体化发展水平评价带来差异性，使得评价更为全面，评价结果更为合理。

在式(10)的基础上修正如式(19)：

(19)

2 实例分析

2.1 测算城乡客运一体化发展水平

笔者选取了浙江省5个县级城市进行实例分析。数据来源于《2017年浙江省统计年鉴》、《2017年浙江省城市建设统计年鉴》、《浙江省城乡道路客运一体化发展水平评价结果》、《浙江“绿色出行.典范小城”探索研究》，如表4～表5。

表4 5个城市的各项指标值

表5 5个城市的各项指标无量纲值

根据式(10)得到未经过修正的5个城市城乡客运一体化发展水平分别为PA=0.289 7，PB=0.163 1，PC=0.124 3，PD=0.069 2，PE=0.105 2。即在不考虑城市差异性影响因素的前提下，5个城市从城乡客运发展保障力度、城乡客运基础设施建设水平、城乡客运运营管理水平3方面来评价城乡客运一体化发展时，A城市>B城市>C城市>E城市>D城市。

2.2 修正城乡客运一体化发展水平测算结果

对5个城市的城乡客运一体化发展水平结果进行修正，考虑的影响因素有城市经济、人口、规模，5个城市涉及差异性影响指标如表6～表7。

表6 城市差异性的影响指标值

表7 城市差异性的影响指标标准值

根据式(13)、式(14)求算得到各项指标的权重值w=(0.044，0.015，0.114，0.352，0.453，0.021)T。根据得到的权重值，求解得到5个城市的加权决策矩阵，确定R+和R*：R+=(0.023，0.008，0.071，0.234，0.295，0.011)T，R*=(0.007,0.004,0.001,0.121,0.174,0.006,)T。

根据式(15)、式(16)得到S+=(0.064,0.109,0.091,0.209,0.296)，S*=(0.557,0.491,0.526,0.388,0.298)。

根据式(17)得到相对贴近度C=(0.897,0.819,0.852,0.650,0.502)。

根据式(18)得到差异系数T=(1.115,1.221,1.173,1.538,1.993)。

根据式(19)得到经过修正的5个城市城乡客运一体化发展水平分别为PA=0.323，PB=0.199，PC=0.146，PD=0.106，PE=0.210。

综上，在分析5个城市不同的经济、人口、城市规模后，得出5个城市与理想条件的接近程度，分别为A城市>C城市>B城市>D城市>E城市。在考虑不同城市与理想条件的接近程度后，对城乡客运一体化发展水平评价结果进行修正，得到A城市>E城市>B城市>C城市>D城市。

修正后B和C城市的城乡客运一体化发展水平之所以低于E城市，是因为B和C城市相比E城市，其城镇居民和农村人均可支配收入比较高、乡镇人口数量比较多、建成区面积比较大、城镇化水平比较高，在此条件下，B和C城市在公共交通发展保障、城乡客运发展基础设施建设、城乡客运发展运营管理对应的需求更高。故应从公共交通发展保障、城乡客运发展基础设施建设、城乡客运发展运营管理提供比E城市更完善、更有力、更全面的措施手段，使之与其较高水平的经济、人口、城市规模相匹配，才能得到相对较高的城乡客运一体化发展水平，否则，其相对的城乡客运一体化水平评价结果就会偏低，使结果不符合实际。