基于層次分析法評(píng)價(jià)地鐵對(duì)鄭州交通的影響

閆鵬飛 姚 坤

(鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，河南鄭州 450001)

0 引言

隨著城市經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，城市交通擁堵日趨嚴(yán)重已經(jīng)成為一個(gè)普遍現(xiàn)象，尤其是在鄭州這樣一個(gè)高人口密度的國家一級(jí)城市。現(xiàn)有的交通越來越不能滿足市民對(duì)交通方式的更高要求，城市交通供應(yīng)與需求矛盾日益突出。具有系統(tǒng)運(yùn)量大、快速安全、準(zhǔn)時(shí)到發(fā)的運(yùn)營特點(diǎn)以及高效能、無污染的運(yùn)輸特點(diǎn)的交通軌道受到各大城市的青睞，成為解決交通擁堵問題的首選。2009年2月，鄭州地鐵1，2號(hào)線正式獲得國務(wù)院批準(zhǔn)。從此，鄭州進(jìn)入了地鐵建設(shè)的高速時(shí)代。

1 前提假設(shè)

1)在地鐵修建之前，市民出行方式全部為公交方式;2)假設(shè)1，2號(hào)線的平均站點(diǎn)載流量相等。

2 地鐵所能緩解交通壓力的能力

根據(jù)設(shè)計(jì)的1號(hào)線行車計(jì)劃初期客流量，可以根據(jù)假設(shè)中“1號(hào)線和2號(hào)線的平均站點(diǎn)載流量相等”來預(yù)測(cè)2號(hào)線的日載客量Z2，則2號(hào)線的日載客量Z2表示為:

則用地鐵總的日載客量與地鐵未建成之前總的交通載客量(公交日載客量)之比α來表示地鐵建成之后所能緩解的交通壓力的能力:

式中:Z1——1號(hào)線行車計(jì)劃初期客流量;

Z2——2號(hào)線的日載客量;

Zg——公交車日載客量;

α——地鐵所能緩解交通壓力的能力;

S1——1號(hào)線站點(diǎn)個(gè)數(shù);

S2——2號(hào)線站點(diǎn)個(gè)數(shù)。

根據(jù)設(shè)計(jì)的1號(hào)線行車計(jì)劃初期客流量Z1=84．2萬人次/d，1，2號(hào)線的規(guī)劃站點(diǎn)分別是22個(gè)，16個(gè)，則預(yù)測(cè)2號(hào)線建成后的客流量:

搜查數(shù)據(jù)，得到2011年10月份的公交車客流量為209．7萬人次/d，現(xiàn)將數(shù)據(jù)列表如表1所示。

表1 客流量數(shù)據(jù)列表 萬人次/d

由此可以求出地鐵在建成之后將緩解的交通壓力α:

由此可以看出，地鐵1號(hào)線，2號(hào)線在建成之后將承擔(dān)所有客流量的69．3%，這將大大緩解城市的交通壓力。

3 層次分析法比較方案的優(yōu)越性

層次分析法［1，2］將復(fù)雜的問題層次化，根據(jù)問題和要達(dá)到的目標(biāo)，將問題分解為不同的組成因素，并按照因素間的相互關(guān)聯(lián)以及隸屬關(guān)系將因素按不同層次聚集組合，形成一個(gè)多層次的分析結(jié)構(gòu)模型，它是一種定性與定量相結(jié)合的系統(tǒng)化、層次化的分析方法，適用于較為復(fù)雜、較為模糊且難以完全用定量進(jìn)行分析的決策問題。

第一步:確定目標(biāo)層。

目標(biāo)層為鄭州市軌道交通建設(shè)對(duì)鄭州交通產(chǎn)生的影響，準(zhǔn)則層依次為居民乘車的便捷性，出行方式的經(jīng)濟(jì)性，乘坐時(shí)的安全性以及交通方式的環(huán)保性。

層次結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 層次結(jié)構(gòu)示意圖

目標(biāo)層A:鄭州市軌道交通對(duì)城市交通的影響。

準(zhǔn)則層:B1:便捷;B2:經(jīng)濟(jì);B3:安全;B4:環(huán)境。

決策方案:P1:只有公交;P2:公交與地鐵共同服務(wù)。

第二步:建立判斷矩陣。

對(duì)于評(píng)價(jià)目標(biāo)而言，權(quán)重系數(shù)是評(píng)價(jià)指標(biāo)之間相對(duì)重要程度的體現(xiàn)。利用層次分析法求得各指標(biāo)權(quán)重。采取對(duì)同一層的因素進(jìn)行兩兩比較的辦法來建立判斷矩陣，進(jìn)而確定各指標(biāo)的權(quán)重。為了使各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下，各方案兩兩比較以求得其相對(duì)權(quán)重，我們引入了相對(duì)重要性的指標(biāo)，如表2所示。

表2 重要性標(biāo)度含義表

根據(jù)鄭州交通實(shí)際情況，權(quán)衡多種因素，利用專家打分法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行打分，得到成對(duì)比較矩陣A:

第三步:計(jì)算與檢驗(yàn)。

成對(duì)比較矩陣A的最大特征值是λ=4．033 7(用matlab計(jì)算)，則一致性指標(biāo):

查表可知:隨機(jī)一致性指標(biāo)RI=0．90。

一致性比率:

符合一致性檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，說明A是一致矩陣，所以w可作為權(quán)向量。

λ對(duì)應(yīng)的特征向量:

B1，B2，B3，B4的最大特征根分別為:

對(duì)應(yīng)的特征向量為:

顯然，0．220 ＜0．779，據(jù)此可以看出 P2(方案二)比 P1(方案一)優(yōu)越很多，即公交與地鐵并行對(duì)鄭州地鐵產(chǎn)生了深遠(yuǎn)且不可估量的好處。對(duì)城市的發(fā)展，居民生活的改善起到了舉足輕重的作用。

4 結(jié)果與分析

在假設(shè)的前提下可以知道，1號(hào)，2號(hào)地鐵建成后將能緩解69．3%的交通壓力，這對(duì)將來鄭州市市民的出行產(chǎn)生巨大的便利。在對(duì)比鄭州市的主要交通方式中，是只有公交車和公交與地鐵哪個(gè)更有利的時(shí)候，采用了層次分析方法，從這兩個(gè)方案的對(duì)比中，可以看出地鐵建成后無論是對(duì)居民出行的便利性、安全性，還是經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性都起到了非常重要而深遠(yuǎn)的影響。

［1］胡 華．層次分析法在旅游綜合決策中的應(yīng)用［J］．寧夏大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2003，24(4):333-334．

［2］司守奎，孫璽菁．?dāng)?shù)學(xué)建模算法與應(yīng)用［M］．北京:國防工業(yè)出版社，2011:351-355．