城市中小学生通学定制公交线路网模糊综合评价

2024-07-05李文勇唐月梅廉冠

时代汽车 2024年12期

李文勇　唐月梅　廉冠

摘要：通过分析影响定制公交评价的因素，建立一个城市中小学生通学的定制公交线网评价体系。利用TransCAD软件构建模型并计算评价指标，采用模糊综合评价方法，以南宁市的一项中小学通学定制公交线网规划方案为例进行实证评价。评价结果显示，该方案的定制公交网络等级为中等，从而验证了评价体系的实用性和操作性。

关键词：城市中小学生通学定制公交线网评价体系 TransCAD 模糊综合评价法

1 引言

城市化加速，中小学生通学问题备受关注。定制公交是解决方案，提升了通学效率与安全，减轻了交通压力，急需有效规划与评价，满足学生需求，成为迫切需求。

目前，多个城市已尝试引入定制公交学生通学。北京市的一些定制公交案例表明，定制公交能有效提高学生的通学效率和安全[1]。然而，过去的定制公交评价研究主要关注成人通勤运营和服务质量。林青[2]以北京为例，通过监测数据和灰色关联度模型评价定制公交，结果显示定制公交综合得分优于轨道交通和私家车。卢小林等[3] 利用层次分析法的灰色关联度模型对济南市131路模拟线路进行综合评价，结果显示线路运营良好，达到二级水平。李睿，陈坚等[4] 使用ACSI模型研发了定制公交乘客满意度模型，并发现在重庆市的中小学生定制公交中，感知质量和感知价值对满意度有正向影响，而乘客期望对满意度有负面影响，同时满意度明显增强了乘客忠诚度。康浩等[5]从多方视角探讨城市公共交通发展因素，构建多层次公交线网指标体系，利用TransCAD软件和模糊评价方法促进城市公共交通系统的协调发展。

尽管学者们已对定制公交进行了深入研究，但由于实施时间较短且缺乏足够的评价数据，城市通学定制公交的综合评价研究相对较少。本文基于中小学生通学特征，分析了影响城市通学定制公交线网评价的因素，建立了评价体系，利用TransCAD搭建了公交线网模型，并运用模糊综合评价法对各指标进行了综合评价。

2 通学定制公交评价概述

2.1 通学定制公交评价目的

通学定制公交评价聚焦服务有效性、安全性、高效性及满足学生家长需求。它的首要任务是保障学生安全，提升服务效率、可靠性，保证学生准时安全到达学校并此过程中提高服务质量。

2.2 评价影响因素

通学定制公交是为满足义务教育阶段学生的特定出行需求而设计的，与传统校车和常规公交有所不同。评价通学定制公交线路规划时，应从学生角度出发，考虑覆盖范围、线路效率、安全性、准时性和舒适度等因素。

（1）覆盖范围：线网规划是否能够覆盖主要的学生居住区，以及学校的分布情况。覆盖面广泛的规划更能满足大多数学生和家长的需求。

（2）线路效率：线路是否最短化、时间最优化，即学生从家到学校的通勤时间是否被合理缩短，同时避免不必要的绕行。

（3）安全性：安全性是家长和学生最关心的问题。公交车的安全措施、司机的驾驶技能和服务态度直接影响到学生的安全和家长的满意度。

（4）准时性：通学公交是否能够准时到达，早上不延误学生上学，下午及时送学生回家，对评价影响很大。

（5）舒适度：车内的清洁程度、温度适宜性、座位的舒适度等因素也会影响学生和家长对通学公交的评价。

意思这些影响因素共同决定了通学定制公交线网规划的成功与否，优秀的线网规划应该综合考虑这些因素，以提供安全、高效、便利、经济的通学交通服务。

2.3 评价指标构建原则

评价指标体系的构建是评价活动的关键步骤，它为决策提供了现实依据和衡量标准。在构建评价指标时，应遵循以下原则：

（1）全面性原则：评价指标应涵盖定制公交服务的所有关键方面，如服务可达性、准时性、安全性、经济性、舒适性和环境影响等。

（2）科学性原则：评价指标的选取应建立在科学的基础上，确保指标具有清晰的界定和目标，并使用可靠的资料来源和科学的处理方法。

（3）可比性原则：在选择和建立评价指标时，应采用国际公认的术语、概念和量化手段，以确保指标具有可比性。

（4）简洁性原则：评价指标应既全面又简洁，避免过多的冗余，确保每个指标都具有重要影响和代表意义。

3 通学定制公交评价指标和评价模型构建

3.1 评价指标体系建立

本文建立了基于城市中小学生通学的定制公交线网评价指标体系，这些指标又可分为定量评价指标和定性评价指标，见图1所示。其中，由于定性指标无法直接计算值，我们通过专家经验打分取加权平均分作为指标值。

3.2 评价方法

模糊综合评价法（FCE）利用模糊数学对不确定性和模糊性问题进行综合评估。通过量化处理评价指标，并运用模糊变换和最大隶属度原则，全面考虑相关指标对目标方案进行评估[9]。本研究以城市中小学生的定制公交线网为案例，运用FCE对相关指标进行分析。

3.3 模糊综合评价的具体步骤

模糊综合评价主要通过模糊关系合成，将影响决策的各因素综合考虑，以得出最终评价结果。其基本步骤包括：

（1）建立因素集，即评价指标体系U={u1， u2， …， un}。

（2）确定不同指标的相对重要度，即权重集，其中，确定权重的方法有专家判断法、层次分析法和主成分分析法等，本文采用层次分析法确定各指标的权重。

（3）确定评价基准及相应的价值量，即评价集{“优”、“良”、“中”、“差”、“很差”}。

（4）进行单指标评价，即对指标层内单个指标的评价。

（5）为待评估的方案，确定其在每个指标上的隶属度向量Ri（i=1，2，…，n）。

（6）构造关于总目标的隶属度矩阵R，并求该方案关于总目标的隶属度向量B=W·R。

4 具体算例分析

4.1 研究区域概述

TransCAD软件具有强大的空间数据分析能力，因此在评价指标中，一些与空间数据有关的指标适合用软件来计算[8]。以南宁市某中小学生通学定制公交线网规划方案为例，基于前文所述的城市中小学生通学定制公交线网评价指标体系，利用TransCAD软件搭建公共线网规划模型，如图2所示。

4.2 评价指标权重的确定

本文基于层次分析法（Analytic Hierarchy Process， AHP）确定各指标的权重，AHP是美国运筹学家T.L.Saaty于20世纪70年代初期提出的[9]。该方法的核心在于首先根据问题需求构建一个反映系统功能或特性的分层结构，然后设定评价准则，并为每一级创建评价矩阵，以此计算下一级对上一级元素的权重。具体步骤如下：

（1）将评价矩阵M按列作归一化处理，得

（2）将归一化后的M按行相加，即

（3）对Wi进行归一化处理，即

（4）求最大特征值：

（5）进行一致性检验，其步骤如下：

偏差一致性要求：应满足CI>0.1

RI取1.49，则CR=CI/RI，如果CR<0.1则认为建立的评判矩阵的一致性较好，可以接受。

根据上述权重确定方法，计算得出各指标权重向量Wi=（0.2638，0.1696，0.0982，0.0938，0.0734，0.0862，0.0654，0.0589，0.0474，0.0434）。

4.3 评价指标隶属度计算

隶属度是一种用于描述评价对象对某个模糊集合的归属程度的概念。在模糊综合评价中，隶属度被用来表示评价对象对评价等级的归属程度[10]。首先，对前文构建的指标体系中的各指标进行分类，根据指标的性质分为“偏大型”评价指标、“中间型”评价指标和“偏小型”评价指标。对于“偏小型”评价指标我们采用降半梯形隶属度；对于“偏大型”评价指标，我们采用升半梯形隶属度函数；对于中间型评价指标，我们采用三角隶属度函数。上半梯形加三角隶属度函数特征图如图3所示；降半梯形加三角隶属度函数特征图如图4所示。

三种类型隶属度特征函数数学表达式分别如公式（5）～（7）所示

式中，a，b，c分别是评价等级临界值。

利用TransCAD软件建立通学定制公交线网模型，计算定量指标值，并汇总定性指标得分值。根据实际路网情况，评价指标采用的评价等级分类临界值如表1所示。

依据模糊综合评价方法进行计算，该中小学生通学定制公交线网规划方案评价指标隶属度矩阵计算结果为：

4.3 综合评价

在完成指标层的评价之后，通过对各指标评价结果的汇总和综合，形成对于最高级目标层的总体评价，从而得到综合评价隶属度向量B=W·R，最终的评价结果如下：

B=（0.2638，0.1696，0.0982，0.0938，0.0734，0.0862，0.0654，0.0589，0.0474，0.0434）·R=（0.1038，0.1646，0.4957，0.2359，0.0000）

通过综合评价各项指标，确定城市中小学生通学定制公交线网规划方案的评价等级为“中”（V3），以最大隶属度原则为依据。该方法可用于多方案比较，选出最佳方案。

5 结语

本文构建了一个综合考量公交线路长度、线网密度、公交线路非直系数等因素的通学定制公交线网评价体系，旨在科学、实际地评估通学定制公交的状况和优势。通过探讨中小学生利用定制公交通学代替家长接送的可行性，有望为缓解城市交通拥堵问题提供指导。

基金项目：1.国家自然科学基金（61963011）；2.广西青年科学基金项目（2021GXNSFBA075022）。

参考文献：