基于灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度的區(qū)域運輸通道規(guī)劃方案優(yōu)選研究

周 靜 虞 豪

西南交通大學，交通運輸與物流學院，成都 610031

0 引 言

隨著區(qū)域經(jīng)濟一體化的不斷發(fā)展，我國國內(nèi)形成了長三角、珠三角、京津冀和成渝的城市群。區(qū)域運輸通道作為區(qū)域旅客運輸系統(tǒng)的骨干，在區(qū)域城市之間的大量、快速、穩(wěn)定的客貨運輸方面起著十分重要的作用。區(qū)域運輸通道可以定義為：在一定的區(qū)域范圍內(nèi)，在地理、經(jīng)濟、交通、政治因素的影響下而形成的運輸?shù)貛?，其走向線路是區(qū)域綜合運輸網(wǎng)的骨干，連接主要的交通流發(fā)生地，有共同的流向，承擔了主要客貨流，有多種運輸方式共同提供服務(wù)[1]。目前，我國已經(jīng)形成的區(qū)域綜合運輸走廊有：廣深運輸通道、廣珠運輸通道、京津運輸通道、成渝運輸通道、滬寧運輸通道和滬杭浦運輸通道。區(qū)域綜合交通運輸通道具有復(fù)雜性、綜合性、多樣性等特點，規(guī)劃方案的評價和優(yōu)選是運輸通道整體建設(shè)的保障，能起到良好的反饋作用，促進綜合運輸通道的協(xié)調(diào)發(fā)展。

我國的幾大交通運輸方式分屬于不同的行政部門管理，從而各個運輸方式的規(guī)劃方案往往是相互分割又相互聯(lián)系的。對于單一運輸方式的評價指標體系以及綜合評價方法的研究內(nèi)容已經(jīng)比較充分，但是，對于區(qū)域運輸通道整體建設(shè)規(guī)劃方案的指標體系和評價方法較少。文獻[2]分析了運輸通道線網(wǎng)布局綜合評價指標體系，將線網(wǎng)指標分為反映網(wǎng)絡(luò)自身的技術(shù)狀況指標和反映路網(wǎng)對社會經(jīng)濟需求的適應(yīng)程度指標兩大類。文獻[3]按照系統(tǒng)性、可測性、層次性以及可比性的原則建立了城市群運輸通道體系的評價指標。文獻[4]建立城市群運輸通道的評價指標體系，并提出基于AHP 的DEA 綜合評價方法。文獻[5]建立了運輸通道交通規(guī)劃方案評價的多層次模糊評價體系。

國內(nèi)外關(guān)于綜合評價的方法分為兩類：一、主觀賦權(quán)評價法，它采取定性的方法，由專家根據(jù)經(jīng)驗進行主觀判斷而得到權(quán)數(shù)，如層次分析法、模糊綜合評判法等；二、客觀賦權(quán)評價法，它主要是根據(jù)指標之間的相關(guān)關(guān)系或各項指標的變異系數(shù)來確定權(quán)數(shù)，如灰色關(guān)聯(lián)度法的TOPSIS 法、主成分分析法等[6]。

本文針對區(qū)域運輸通道特點對規(guī)劃方案的指標進行篩選，建立了區(qū)域運輸通道規(guī)劃方案評價指標體系，采用“灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度”的評價方法進行評價。灰色關(guān)聯(lián)度分析的基本原理：灰色關(guān)聯(lián)度分析認為若干個統(tǒng)計數(shù)列所構(gòu)成的各條曲線幾何形狀越接近，即各條曲線越平行，則它們的變化趨勢越接近，其關(guān)聯(lián)度就越大。因此，可利用各方案與最優(yōu)方案之間關(guān)聯(lián)度的大小對評價對象進行比較、排序。該方法首先是求各個方案與由最佳指標組成的理想方案的關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣，由關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣得到關(guān)聯(lián)度，再按關(guān)聯(lián)度的大小進行排序、分析，得出結(jié)論[6]。但是，灰色關(guān)聯(lián)度分析方法忽視了各個指標的重要程度，文中根據(jù)“熵權(quán)法”賦予各指標權(quán)重，得出的“灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度”綜合評價方法很好地克服了這個缺點，且無需大量的樣本，計算簡便?；诨疑訖?quán)關(guān)聯(lián)度的區(qū)域運輸通道規(guī)劃方案綜合評價方法計算簡單，決策科學，具有較好的應(yīng)用前景[7]。

1 建立評價指標體系

對于區(qū)域運輸通道規(guī)劃方案綜合評價指標的選取應(yīng)本著實用性、獨立性、可行性三個方面來確定[8]。

實用性指指標應(yīng)能夠全面真實的反映線網(wǎng)規(guī)劃的整體情況，不遺漏關(guān)鍵性指標又不選擇一些重要性低的指標，從而使評價的結(jié)果更加科學；獨立性指指標體系層次分明，結(jié)構(gòu)清晰，指標之間具有獨立性，避免重疊；對于不可避免的重疊部分可以從關(guān)聯(lián)影響矩陣入手對權(quán)重進行修正；可行性指指標能夠最大可能的量化，能夠明確界定定性指標的評分標準，確定定量指標的指標值[8]。綜合考慮各方面的因素，將市域通勤軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃方案綜合評價指標體系建立于表1 中：

表1 區(qū)域運輸通道規(guī)劃方案綜合評價指標體系Tab.1 Evaluating index system for regional transport corridor planning

指標說明：

P1：通道與區(qū)域的歷史、政治風貌的協(xié)調(diào)的指標，指配合運輸通道所覆蓋的區(qū)域的歷史基礎(chǔ)和文化淵源的協(xié)調(diào)程度。

P2：通道與城市化進程的發(fā)展方向一致性指標，表示運輸通道的規(guī)劃應(yīng)該符合區(qū)域人口向城市集中的主流方向、城市空間向外不斷拓展的主導(dǎo)方向。

P3：通道與區(qū)域產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展的協(xié)調(diào)指標，主要考慮運輸通道的規(guī)劃應(yīng)該符合城市節(jié)點之間的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展方向，并能夠滿足由此帶動的物流和客貨運輸?shù)男枨蟆?/p>

P4：通道是否能滿足區(qū)域多樣化的運輸需求指標，因不同種運輸方式有不同的特點，運輸通道的規(guī)劃應(yīng)該充分分析運輸需求多樣性，滿足旅客多層次性選擇需求，從而促進集約化的運輸通道。

P5：通道能否構(gòu)建系統(tǒng)化的交通運輸體系指標，它反映交通供給方式是否能夠形成較合理、完善的運輸系統(tǒng)。

P6：通道的分方式交通線網(wǎng)標準規(guī)模接近度指標，該指標為運輸通道內(nèi)不同方式的線網(wǎng)實際里程與該時期內(nèi)線網(wǎng)合理長度之比。

P7：不同方式供給能力結(jié)構(gòu)與交通需求結(jié)構(gòu)比例的接近程度指標，表示各個中心城市對外輻射設(shè)施的運輸能力應(yīng)最大限度的滿足各中心城市境內(nèi)外的客貨運需求。

P8：同種交通方式內(nèi)部不同等級的結(jié)構(gòu)比例與標準比例的接近度指標，該指標為運輸通道內(nèi)不同運輸方式干線結(jié)構(gòu)比例與理想干線結(jié)構(gòu)比例之商。

P9：各方式線網(wǎng)布局標準接近度的非均衡指數(shù)，該指標由運輸通道非直線系數(shù)平均值，運輸通道內(nèi)各城際節(jié)點對的非直線系數(shù)計算所得。

P10：通道方向各方式斷面網(wǎng)絡(luò)飽和度的非均衡指數(shù)，該指標的計算應(yīng)該充分考慮公、鐵、水、航空等不同運輸方式的競爭與合作機制，采用科學的交通方式劃分方法，預(yù)測不同運輸方式在城際運輸市場的運輸量。

P11：交通設(shè)施建設(shè)資金標準比值接近度指標，運輸通道的建設(shè)是一個龐大耗資的工程，在其規(guī)劃階段應(yīng)該考慮建設(shè)資金與標準資金的差值比，該值由方案投資占GDP 的比重與建議比重之商得出。發(fā)展中國家用于交通運輸建設(shè)和維護的資金總量占GDP 的比值以少于3.5%為宜。

P12：單位周轉(zhuǎn)量占用土地面積也是一個十分重要的指標，它反映所有交通方式的單位運輸周轉(zhuǎn)量所消耗的土地資源的平均值。

2 綜合評價方法

2.1 模型的構(gòu)建

對于n 個指標，假設(shè)有m 個區(qū)域運輸通道規(guī)劃方案，假設(shè)評價的模型

式中：Y=[y1,y2,…,ym]為 m 個規(guī)劃方案的決策矩陣；W=[w1,w2,w3,…,wn]為n 個指標的權(quán)重向量；G=[γi(j)]n×m是指各個指標灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)，i=1,2,…,n;j=1,2,…,m。

2.2 模型求解

（1）各序列的均像值

設(shè)方案j 關(guān)于指標i 的屬性值為 Ui(j)，令

（2）確定最佳方案

（3）確定關(guān)聯(lián)系數(shù)

式中，ε 為分辨率，其取值一般為0.5。

（4）關(guān)聯(lián)度計算

計算關(guān)聯(lián)度的公式如下所示：

（5）熵權(quán)法確定各個指標的權(quán)重

第1 步：原始數(shù)據(jù)矩陣歸一化。設(shè)n 個指標m個評價對象，其原始矩陣為A=(aij)n×m，對其歸一化之后矩陣為 R=(rij)n×m。

第2 步：定義熵。設(shè)n 個指標m 個評價對象的指標體系中，第i 個指標的熵為

第3 步：定義熵權(quán)，定義第i 個指標的熵之后，得到第i 個指標的熵權(quán)。熵權(quán)計算公式如下所示：

3 案例分析

假設(shè) A 區(qū)域為滿足整體運輸業(yè)的運輸能力和運輸需求，建立適應(yīng)性的運輸業(yè)而應(yīng)有的生產(chǎn)要素投入比例和運輸業(yè)產(chǎn)出比例，提出了3 種區(qū)域運輸通道規(guī)劃方案，其中對于定性指標經(jīng)過分類量化處理。本文應(yīng)用“灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度”的綜合評價方法對該3 種預(yù)選方案進行評價，并將這3 種方案的優(yōu)劣次序進行排序。A 區(qū)域運輸通道規(guī)劃方案的指標數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 A 區(qū)域運輸通道規(guī)劃預(yù)選方案各指標數(shù)據(jù)Tab2.Data about regional A’s transport corridor planning schemes

續(xù)表2

經(jīng)過計算得個序列的均值像如下矩陣所示：

式中，最佳方案的均值像指標集為

經(jīng)計算關(guān)聯(lián)系數(shù)如矩陣 U ′所示：

根據(jù)熵權(quán)法確定各個指標的權(quán)重，最后算的各方案

R=[0.839,0.792,0.894]，所以，方案3 最接近最佳方案，方案1 次之，方案2 最差。

4 結(jié)束語

區(qū)域運輸通道的綜合整體規(guī)劃越來越受到重視，本文在運用“熵權(quán)”法確定各個指標的權(quán)重的基礎(chǔ)上，建立區(qū)域運輸通道規(guī)劃方案的綜合評價指標體系，根據(jù)“灰色加權(quán)聯(lián)度”綜合評價方法模型對各個方案進行分析評價。在案例中對某城市的三個預(yù)選方案進行優(yōu)選，最后得出第3 個方案為最優(yōu)方案，第1 個方案次之，第2 個方案最差。

“灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度”綜合評價方法能較科學、合理、簡便地對多主體、多目標問題進行綜合評價，在區(qū)域運輸通道綜合規(guī)劃方案的評價中有較好的應(yīng)用前景。

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