基于物元可拓模型的城市群運(yùn)輸通道可靠性評(píng)價(jià)

鄒 浩

(湖南財(cái)政經(jīng)濟(jì)學(xué)院工商管理系，湖南長(zhǎng)沙410205)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷深入，城市間經(jīng)濟(jì)交流、文化溝通更加廣泛，城市群的發(fā)展已成為城市空間組織形式的一種高級(jí)階段.城市群運(yùn)輸通道作為城際之間交通運(yùn)輸系統(tǒng)的主要載體，承擔(dān)著城市群內(nèi)大部分客貨運(yùn)輸，對(duì)促進(jìn)城市群區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著決定性作用.

對(duì)城市群運(yùn)輸通道的可靠性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，不僅能夠發(fā)現(xiàn)通道建設(shè)過程中存在的不足，而且能夠進(jìn)一步帶動(dòng)城市群內(nèi)部整體的協(xié)調(diào)發(fā)展.近年來，已有不少學(xué)者利用不同的研究方法，從不同角度對(duì)其進(jìn)行了深入研究.劉丹青等［1］通過對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施投入、運(yùn)輸通道結(jié)構(gòu)、資源環(huán)境約束、通道運(yùn)輸效益以及通道運(yùn)輸技術(shù)水平的分析，建立了基于AHP的城市群運(yùn)輸通道綜合評(píng)價(jià)模型;李艷紅等［2］運(yùn)用多目標(biāo)決策模糊優(yōu)化模型，從運(yùn)輸效率、運(yùn)輸質(zhì)量以及服務(wù)水平出發(fā)，對(duì)運(yùn)輸通道的組合運(yùn)能進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià);薛茂炎［3］運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)模型，基于安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、換乘便利性以及管理服務(wù)水平，對(duì)運(yùn)輸通道的運(yùn)輸方式進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià);李涵［4］基于AHP與DEA相結(jié)合的方法，將定性指標(biāo)與定量指標(biāo)結(jié)合處理，對(duì)城市群運(yùn)輸通道進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià);皮安濤等［5］通過Logit模型對(duì)運(yùn)輸通道內(nèi)的交通方式進(jìn)行分配，并對(duì)運(yùn)輸通道未來情況做了預(yù)測(cè);李曉佳等［6］基于運(yùn)輸通道內(nèi)運(yùn)輸方式運(yùn)量的空間分布特點(diǎn)，采用動(dòng)態(tài)交通分配模型，對(duì)運(yùn)輸通道內(nèi)各運(yùn)輸方式的運(yùn)量進(jìn)行了合理分配;楊海華［7］從運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)自身建設(shè)水平和滿足需求的水平出發(fā)，建立了運(yùn)輸通道線網(wǎng)布局綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;蔡晨光［8］基于GP－DEA法，從通道基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、通道運(yùn)輸效果以及通道投資力度著手，將公路運(yùn)輸通道與鐵路運(yùn)輸通道相結(jié)合，建立了城市群運(yùn)輸通道的適應(yīng)性評(píng)價(jià)模型.

城市群運(yùn)輸通道可靠性評(píng)價(jià)涉及定性與定量指標(biāo)，其中有些難以明確界定，考慮到可拓集合的物元評(píng)價(jià)法不僅能反映事物本身存在的狀態(tài)，而且能從數(shù)量上對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行界定［9］，本文基于物元可拓理論，從通道基礎(chǔ)設(shè)施、通道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通道運(yùn)輸水平、資源環(huán)境影響四個(gè)方面入手，建立了城市群運(yùn)輸通道可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)模型.

1 城市群運(yùn)輸通道可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1 運(yùn)輸通道可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)

隨著城市群對(duì)運(yùn)輸需求的增長(zhǎng)，運(yùn)輸通道不僅推動(dòng)了城市群一體化的建設(shè)，而且促進(jìn)了城市群產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理布局，對(duì)城市群及其周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都起到尤為重要的作用.對(duì)城市群運(yùn)輸通道進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)價(jià)，不僅能夠提升城市群運(yùn)輸通道的建設(shè)速度，而且能夠合理優(yōu)化城市群運(yùn)輸通道的結(jié)構(gòu)布局.參考相關(guān)文獻(xiàn)，兼顧效益和安全，并結(jié)合城市群運(yùn)輸通道的相關(guān)因素，從通道基礎(chǔ)設(shè)施、通道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通道運(yùn)輸水平、資源環(huán)境影響四個(gè)方面對(duì)城市群運(yùn)輸通道可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，具體的城市群運(yùn)輸通道可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)如表1所示.

表1 城市群運(yùn)輸通道可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.2 運(yùn)輸通道可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

指標(biāo)權(quán)重是表征各指標(biāo)在城市群運(yùn)輸通道評(píng)價(jià)中的重要度或影響程度，考慮到城市群運(yùn)輸通道評(píng)價(jià)指標(biāo)體系由定性與定量指標(biāo)組成，此處采用層次分析法對(duì)其權(quán)重進(jìn)行標(biāo)定.層次分析法一般是先確定系統(tǒng)的目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，然后根據(jù)指標(biāo)之間的相對(duì)重要程度，采用1－9級(jí)標(biāo)度進(jìn)行專家調(diào)查，從而可以獲得城市群運(yùn)輸通道評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值，如表2所示.

表2 城市群運(yùn)輸通道評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重表

2 物元可拓評(píng)價(jià)模型

2.1 物元矩陣定義

在物元分析法中，為了對(duì)事物進(jìn)行定性與定量分析，通常都從事物本身、事物特征以及特征量值三個(gè)要素來加以描述，同時(shí)把事物本身、事物特征以及特征量值稱為物元三要素［10］.其一般形式可以表述為:

式中:R表示物元矩陣;N表示事物本身;C表示事物特征;X表示特征量值.若評(píng)價(jià)方案有a個(gè)，對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)有b個(gè)，則此時(shí)的物元矩陣為:

2.2 經(jīng)典域物元矩陣的確定［11］

根據(jù)物元矩陣的定義，并結(jié)合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系指標(biāo)的取值范圍，對(duì)指標(biāo)出現(xiàn)概率進(jìn)行考察，就可以得到經(jīng)典域物元矩陣的表述形式:

式中:R0表示經(jīng)典域物元矩陣;N0表示標(biāo)準(zhǔn)事物本身;Ci表示標(biāo)準(zhǔn)事物特征;X0i表示特征量值，其取值范圍為:X0i=(l0i，s0i).

2.3 節(jié)域物元矩陣的確定

結(jié)合城市群運(yùn)輸通道可靠性評(píng)價(jià)體系的特點(diǎn)，考慮可以轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)事物的對(duì)象，將其與標(biāo)準(zhǔn)事物一起組合的矩陣即為節(jié)域物元矩陣，表述行為為:

式中:Re表示節(jié)域物元矩陣;Ne表示標(biāo)準(zhǔn)事物本身與可以轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)事物的集合;Ci表示節(jié)域事物特征;Xei表示節(jié)域特征量值，其取值范圍為:Xei=(lei，sei).

2.4 計(jì)算關(guān)聯(lián)函數(shù)，排關(guān)聯(lián)序列［12］

經(jīng)典域和節(jié)域都表征了各評(píng)價(jià)指標(biāo)的變動(dòng)范圍，通過考察待評(píng)物元各指標(biāo)到經(jīng)典域和節(jié)域的距離，即可獲得待評(píng)物元各指標(biāo)的優(yōu)度關(guān)系，進(jìn)而結(jié)合指標(biāo)權(quán)數(shù)就可以對(duì)各評(píng)價(jià)方案的優(yōu)越性進(jìn)行排序.

設(shè)X0i為經(jīng)典域特征量值，且X0i=(l0i，s0i)，則待評(píng)物元指標(biāo)Xab到X0i的距離可以表示為:

同理待評(píng)物元指標(biāo)Xab到節(jié)域特征量值Xei=(lei，sei)的距離可以表示為:

因而可以求得待評(píng)物元Xab與經(jīng)典域和節(jié)域之間的關(guān)聯(lián)函數(shù)為:

考慮到待評(píng)物元各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)函數(shù)之間沒有統(tǒng)一的度量標(biāo)準(zhǔn)，在對(duì)運(yùn)輸通道可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，需要進(jìn)行歸一化處理，使不同量綱的關(guān)聯(lián)函數(shù)具有可比性.其方法為:

多條運(yùn)輸通道進(jìn)行可靠性比較時(shí)，待評(píng)物元指標(biāo)只能從單一方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，在對(duì)通道的可靠性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)，還需結(jié)合指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行加權(quán)處理.一般采用的方法為:

其中，γi為方案Ni到經(jīng)典域和節(jié)域的關(guān)聯(lián)度;wdT為指標(biāo)層d相對(duì)于目標(biāo)層T的指標(biāo)權(quán)重向量;a為評(píng)價(jià)方案?jìng)€(gè)數(shù);b為評(píng)價(jià)體系指標(biāo)個(gè)數(shù).根據(jù)γi的大小即可對(duì)運(yùn)輸通道的優(yōu)越性進(jìn)行排序，γi越大表明待評(píng)物元方案Ni與經(jīng)典域和節(jié)域的關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)，也即城市群運(yùn)輸通道的可靠性更高.

3 算例分析

為考察三個(gè)城市群運(yùn)輸通道的可靠性，結(jié)合各個(gè)城市群自身的特點(diǎn)及運(yùn)輸通道的設(shè)計(jì)，從通道基礎(chǔ)設(shè)施、通道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通道運(yùn)輸水平、資源環(huán)境影響四個(gè)指標(biāo)出發(fā)，經(jīng)專家測(cè)算和評(píng)價(jià)，并采用功效系數(shù)法以60分對(duì)變換后的值進(jìn)行平移，可以得到規(guī)范化處理后的指標(biāo)值.

3.1 經(jīng)典域和節(jié)域物元矩陣的確定

根據(jù)專家對(duì)運(yùn)輸通道的測(cè)算和評(píng)價(jià)，本文的經(jīng)典域物元矩陣和節(jié)域矩陣可以分別表示為:

3.2 待評(píng)物元矩陣的確定

不同專家結(jié)合運(yùn)輸通道的具體情況，從自身領(lǐng)域研究出發(fā)，也可以對(duì)三個(gè)城市群運(yùn)輸通道的可靠性進(jìn)行科學(xué)、合理的評(píng)價(jià)，其指標(biāo)規(guī)范化以后得到的待評(píng)物元矩陣如下所示:

3.3 運(yùn)輸通道指標(biāo)關(guān)聯(lián)度的計(jì)算及結(jié)果

根據(jù)公式(7)，可以得到運(yùn)輸通道N1中，X11與經(jīng)典域和節(jié)域之間的關(guān)聯(lián)函數(shù)為:

從而有:η1(Xab)=(0.36，0.5，－0.4，0.2，－0.25，0，0.46，0，0.17，0.2，0.37，0.12，0.4，0.33)，再由公式(8)有:K1(Xab)=(0.72，1，－0.8，0.4，－0.5，0，0.92，0，0.34，0.4，0.74，0.24，0.8，0.66).進(jìn)而根據(jù)公式(9)可以得到運(yùn)輸通道N1到經(jīng)典域和節(jié)域的關(guān)聯(lián)度為:

同理可得:

因而有:γ1＜γ2＜γ3.γi越大，表明待評(píng)物元到經(jīng)典域和節(jié)域的關(guān)聯(lián)度越強(qiáng)，也即優(yōu)越性更高，因此第三個(gè)城市群運(yùn)輸通道的可靠性比較高.

基于以上分析，可以看出，運(yùn)輸通道基礎(chǔ)設(shè)施和通道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)城市群運(yùn)輸通道的建設(shè)影響比較大.城市群運(yùn)輸通道作為城市之間客貨流通的紐帶，不僅要合理配置運(yùn)輸通道基礎(chǔ)設(shè)施，而且必須合理規(guī)劃，不斷提高運(yùn)輸通道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這樣才能有效保證城市之間交通運(yùn)輸?shù)臅惩ǎ瑥亩龠M(jìn)城市群區(qū)域經(jīng)濟(jì)化的發(fā)展.

4 結(jié)論

結(jié)合城市群運(yùn)輸通道的現(xiàn)狀，從通道基礎(chǔ)設(shè)施、通道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通道運(yùn)輸水平、資源環(huán)境影響四個(gè)方面對(duì)影響城市群運(yùn)輸通道可靠性的因素進(jìn)行了分析，考慮到評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是定量與定性的結(jié)合，基于物元可拓理論，建立了相應(yīng)的城市群運(yùn)輸通道可靠性評(píng)價(jià)模型.并通過算例分析對(duì)模型的科學(xué)性和合理性進(jìn)行了驗(yàn)證.研究結(jié)論表明，運(yùn)輸通道基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和通道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)城市群運(yùn)輸通道可靠性的影響較大，在城市群運(yùn)輸通道建設(shè)過程中，需加強(qiáng)通道基礎(chǔ)設(shè)施投入，合理規(guī)劃運(yùn)輸通道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).

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