基于层次分析法与模糊综合评价法的公交线路运行效率研究
2022-03-03冯拔，李祥
冯 拔， 李 祥
(1.长沙中车智驭新能源科技有限公司， 长沙 410000； 2.中车时代电动汽车股份有限公司， 湖南 株洲 412007)
为响应国家“碳中和”的发展战略，推动居民绿色公共出行，本文基于层次分析法与模糊综合评价法，对长沙市公交线路运行效率进行研究，为其优化决策提供参考。
1 评价指标体系构建
根据长沙公交线路运行现状，并听取相关专家 意见及吸收最新研究成果，构建长沙市公交运行效率评价指标体系，其层次结构包括目标层、准则层及指标层，如图1所示。准则层中各一级指标的内容如下：
1) 线路规划。线路规划细分的二级评价指标包括线路长度、平均站距、线路非直线系数。线路长度与线路非直线系数两个指标用于量化线路的起终点走向、沿途所经过的站点及线路线形；平均站距则是对线路上每个公交站点之间距离的描述，平均站距较小会给乘客带来便利性，但会降低公交到站准点率。
图1 长沙公交线路运行效率评价体系层次结构模型
2) 服务水平。服务水平细分的二级评价指标包括票价、平均运行速度、满载率和准点率。公交车驾驶员的驾驶行为和习惯会对车辆平均运行速度产生直接影响；某些人流量大的站点，公交满载率会提高，但乘客舒服性会降低。
3) 运营效益。运营效益细分的二级评价指标包括日均客运量、平均运距、线路吸引力系数。平均运距表示乘客上下车时间段内，公交车平均行驶的里程；线路吸引力系数高，表明此公交线路受乘客喜欢，亦说明该线路能满足乘客的需求。
4) 公交-地铁协同运行。公交-地铁协同运行细分的二级评价指标包括线路重复率、站点重合率。公交-地铁协同运行指公交线路与地铁线路站点接驳衔接程度及线路的重合程度。通常情况下，公交站点与地铁出入口距离越近越好；同时，地铁线路与公交线路尽量少重合或不重合，从而提高城市公共交通的运行效益与质量。
2 层次分析指标权重确定
对准则层和指标层因素进行两两比较，并构造出判断矩阵。先通过专家评定表确定准则层中的4个一级指标权重，再进一步确定它们的二级指标权重。专家评定表的设定基于九分标度法原理，由各专家判定各指标间两两因素比较时的相对重要性。
2.1 各指标权重确定
依据层次分析法原理，邀请交通行业专家对评价指标体系中的各指标打分，准则层指标间两两对比的相对重要性分数情况见表1。表中a行d列的数据“1/4”表示a、d两个指标相比，全体专家对指标d的重要性打分的平均值是4分，指标a的重要性平均分值为1分，其他数据含义同此。
表1 相对重要性分数
则确定准则层的判断矩阵为
(1)
通过MATLAB编程得到判断矩阵的最大特征根=4.13，再根据公式得到CI=0.043，RI=2.74，CR=0.016<0.1，满足一致性检验要求。
基于上述已求出的最大特征根，为保证每个行与列向量的长度为1，使用MATLAB编程进行特征向量归一化，得到各准则层一级指标的权重，见表2。
表2 准则层一级指标权重
同理分别对各一级指标中的二级指标两两比较，从而确定各二级指标的权重，见表3。
表3 指标层二级指标权重
2.2 二级指标综合权重计算
二级指标综合权重=一级指标权重×二级指标权重，结果见表4。
表4 二级指标综合权重
3 模糊综合评价
将公交运行效率的评价结果用评价集合V={V1,V2,V3}={高,中,低}表示，其中高、中、低分别表示运行效率高、中、低。再选取10位公交行业研究学者和随机抽取40位乘客，对上述指标体系进行问卷调查，以908路为例，最终得到40份可用的有效调查问卷，结果见表5，表中的数字是对应评价等级的问卷份数。
表5 问卷各评价等级份数结果
由表5得到评价体系中各指标层各隶属关系矩阵、、、，其中、如式(2)、式(3)所示。
(2)
(3)
矩阵中的第1行数据来源如下：对于指标a，问卷调查中有4人认为运行效率低，有12人认为运行效率中，有24人认为运行效率高，因此其隶属度分别为0.1、0.3、0.6，对应的隶属矩阵为[0.1 0.3 0.6]。同理可得到其他指标的隶属矩阵。
表4中指标层各二级指标综合权重矩阵乘以上述指标层各隶属关系矩阵便得到准则层隶属度向量～,其中、如式(4)、式(5)所示。
(4)
(5)
表2中的准则层一级指标权重矩阵乘以上述～组成的准则层隶属度矩阵便得到综合评价隶属度向量：
(6)
根据隶属度原则，式(6)中数据0.249最大，其对应评价结果集V中的“中”，可知908路公交线路运行效率为中等。同理可得，38路、912路、356路运行效率均处在中等水平。因此还有优化空间。
4 结束语
本文针对长沙市公共交通存在拥堵的问题，结合层次分析法与模糊综合评价法，对长沙市908路、38路、912路、356路公交线路的运行效率进行分析，最终得出目前线路存在优化空间的结论，为交通监管部门的决策提供依据。
