城市公交系統(tǒng)規(guī)劃方案的綜合評價＊

（新疆農(nóng)業(yè)大學機械交通學院 烏魯木齊 830052）

城市公交系統(tǒng)規(guī)劃方案比選是一個多指標決策過程，評價指標間可能存在模糊不相容問題，而物元分析理論以促進事物轉化、解決不相容問題為核心，適用于多因子評價問題．本文利用物元分析原理，結合模糊集和歐氏貼近度概念，將信息論中的熵值理論引入權重計算中，在此基礎上建立基于熵權的城市公交系統(tǒng)規(guī)劃方案模糊物元評價模型，對城市公交系統(tǒng)進行實證研究，以有效避免評價標準不確定性帶來的影響，盡量全面、客觀地進行城市公交系統(tǒng)規(guī)劃方案評價．

1 評價指標體系構建

1.1 公交系統(tǒng)規(guī)劃影響因素分析

1）技術角度 主要包括網(wǎng)絡規(guī)模與結構特征合理性；出行特征是否滿足需求預測結果；公交出行特征是否達到相關服務水平要求；道路運行特征是否體現(xiàn)高效．

2）國民經(jīng)濟與社會效益 主要包括是否支持城市發(fā)展；社會可接受度；安全與環(huán)境的影響．

3）可實施性 主要包括財政可行性；實施的難易程度．

1.2 評價指標體系建立

公交系統(tǒng)規(guī)劃的影響因素可歸納為技術角度、國民經(jīng)濟與社會效益、方案可實施性3個層面，每一層下又可分為更多因素，且各影響因素的評價標準不同．結合各指標的特點以及在規(guī)劃方案評價過程中的實用性，在借鑒相關研究成果的基礎［1－2］上，采用理論分析、經(jīng)驗選取和專家咨詢相結合的方法，最終確定公交系統(tǒng)規(guī)劃方案評價指標體系見表1．

2 模糊物元評價模型

2.1 模糊物元及復合模糊物元

在物元分析中所描述的事物M及其特征C和量值x組成物元R＝（M，C，x）或R＝（M，C，C（M）），同時把事物的名稱、特征和量值稱為物元3要素［3－4］．如果物元模型中的量值x 具有模糊性，便稱其為模糊物元．事物M 有m 個特征C1，C2，…，Cm及其相應的量值x1，x2，…，xm，則稱R為m維模糊物元．n個事物的m維物元組合在一起便構成n個事物的m維復合模糊物元Rnm：

表1 公交系統(tǒng)規(guī)劃方案評價指標體系

式中：Rnm為n個事物的m 個模糊特征的復合物元；Mi為第i個事物（i＝1，2，…，n）；Cj為第j個特征（j＝1，2，…，m）；xji為第j個事物第i個特征對應的模糊量值．

2.2 從優(yōu)隸屬度模糊物元

由于各評價指標特征值對于方案評價來說，有的是越大越優(yōu)，有的是越小越優(yōu)，因此，對于不同的隸屬度分別采用不同的計算公式，計算隸屬度的公式有很多，為了更充分地反映安全評價各指標的相對性，采用如下形式：

式中：μji為從優(yōu)隸屬度；max xji，min xji分別為各方案中第i個 （i＝1，2，…，m）評價指標中的最大值和最小值．由此構建從優(yōu)隸屬度模糊物元

2.3 標準模糊物元與差平方復合模糊物元

標準模糊物元R0m是指從優(yōu)隸屬度模糊物元~Rnm中各評價指標的從優(yōu)隸屬度的最大值和最小值．本文以最大值作為最優(yōu)，也就是各指標從優(yōu)隸屬度均為1．

若以Δji（i＝1，2，…，m；j＝1，2，…，n）表示標準模糊物元R0m與復合從優(yōu)隸屬度模糊物元~Rnm中各項差的平方，則組成差平方復合模糊物元RΔ，即Δji＝（μ0i－μji）2，RΔ可表示為

2.4 熵值法確定權重系數(shù)

在信息論中，熵值反映了信息無序化程度，其值越小［5］，系統(tǒng)無序度越小，故可用信息熵評價所獲系統(tǒng)信息的有序度及其效用，即由評價指標值構成的判斷矩陣來確定指標權重，它能盡量消除各指標權重計算的人為干擾，使評價結果更符合實際，其計算步驟如下．

步驟1 構建m個事物n個評價指標的判斷矩陣R＝（xji）n×m，（i＝1，2，…，m；j＝1，2，…，n）．

步驟2 將判斷矩陣歸一化處理，得到歸一化判斷矩陣B．

式中：max xji，min xji分別為同指標體系j下不同事物中最滿意者或最不滿意者（越小越滿意或越大越滿意）．

步驟3 根據(jù)熵的定義，n個評價事物m 個評價指標，可以確定評價指標的熵為

為使ln fji有意義，當fji＝0時，根據(jù)評價的實際意義，可以理解ln fji為一較大的數(shù)值，與fji相乘趨于0，故可認為fjiln fji＝0．但當fji＝1，fjiln fji也等于0，這顯然與熵所反映的信息無序化程度相悖，不切合實際，故需對fji加以修正，將其定義為

3.3 貼近度和綜合評價［6］

貼近度是指被評價樣品與標準樣品兩者互相接近的程度，其值越大表示兩者越接近，反之則相離較遠．從而，可以根據(jù)貼近度的大小對各方案進行優(yōu)劣排序，也可以根據(jù)標準值的貼近度進行類別劃分．考慮到本文的具體評價意義，采用歐氏貼近度ρHj作為評價標準，運用（·，＋）算法（即先乘后加）來計算和構建貼近度復合模糊物元

3 實例分析

烏魯木齊市位于中國的西北部，是新疆維吾爾自治區(qū)的首府，是新疆政治、經(jīng)濟、文化的中心，主要由天山區(qū)、沙依巴克區(qū)、新市區(qū)、水磨溝區(qū)、頭屯河區(qū)、米東新區(qū)以及達坂城區(qū)等7區(qū)及烏魯木齊縣1縣共同構成．截至2010年，烏市擁有總人口數(shù)約311萬，面積約為235．9km2，城市主體發(fā)展格局主要呈現(xiàn)出南控北擴的特征．

近些年，隨著烏市社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，機動車擁有量增長速度尤為明顯．2001年烏市擁有機動車僅為8．1萬輛，其后平均每年以16．7% 的增幅增長，截至2010年6月烏市機動車的已超過30萬輛．機動車迅速發(fā)展的勢頭，導致了城區(qū)通堵塞的現(xiàn)象更為普遍．

為此，烏魯木齊市加強了改善城市交通狀況的有效措施的研究，規(guī)劃了未來公交系統(tǒng)改善方案［7］，見表2．本文采用模糊物元法對公交系統(tǒng)改善方案進行排序．

根據(jù)表2的基本數(shù)據(jù)建立公交系統(tǒng)規(guī)劃方案的復合模糊物元Rnm：

?

用熵權法確定各指標權重為

表2 公交系統(tǒng)規(guī)劃方案評價指標值

續(xù)表2

?

根據(jù)標準模糊物元和~Rnm構建差的平方模糊復合物元RΔ：

?

由式（10）可以得到各方案的貼近度RρH

根據(jù)計算得出的貼近度從大到小排序，該市公交系統(tǒng)規(guī)劃方案優(yōu)選依次為方案二＞方案六＞方案五＞方案三＞方案四＞方案一．上述計算結果與文獻［7］結果一致．

4 結束語

將模糊物元理論應用于烏魯木齊市公交系統(tǒng)規(guī)劃方案的綜合評價中，建立了基于熵權的模糊物元綜合評價模型，得出各方案的比選結果．該評價方法豐富和改進了公交系統(tǒng)規(guī)劃方案，且計算簡單、方便，結果合理．引入熵值理論，從數(shù)據(jù)本身所反映的信息無序化效用值來計算權重系數(shù)，可以有效地減少其計算的主觀性．另外，此方法還可應用于城市交通項目決策、招投標綜合評價等方面，具有廣泛的推廣前景．

［1］胡啟洲．城市常規(guī)公共交通系統(tǒng)評價方法研究［D］．南京：東南大學，2008．

［2］胡啟洲，陸化普，蔚欣欣，等．基于關聯(lián)嫡與復合物元的公交系統(tǒng)綜合測度模型［J］．系統(tǒng)工程理論與實踐，2011，31（1）：186－192．

［3］蔡 文．物元模型及其應用［M］．北京：科學技術文獻出版社，1994．

［4］張 斌，雍歧東，肖芳淳．模糊物元分析［M］．北京：石油工業(yè)出版社，1997．

［5］閆文周，顧連勝．熵權決策法在工程評標中的應用［J］．西安建筑科技大學學報，2004，36（1）：98－100．

［6］肖芳淳．輸氣管道土壤腐蝕性模糊物元貼近度聚類分析［J］．油氣儲運，1999，18（6）：35－37．

［7］阿特金斯顧問（深圳）有限公司．烏魯木齊市公共交通規(guī)劃研究［R］．上海：阿特金顧問（深圳）有限公司上海分公司，2010．