層次分析法在公交場站布局規(guī)劃中的應(yīng)用——以灃東新城綜合換乘樞紐站為例

高 峰，夏 超，李 陽，趙紅茹

(1.西安市公共交通總公司;2.長安大學(xué);3.西安市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院)

1 引言

隨著西安市經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，城市公共交通體系得到了快速發(fā)展，其中常規(guī)公交尤為明顯，公共汽車的數(shù)量不斷增加、車型不斷更新、服務(wù)范圍不斷擴(kuò)大，同時(shí)也造成了公交基礎(chǔ)設(shè)施不足。公交場站建設(shè)是保障公交正常運(yùn)營、提高公交服務(wù)水平的重要措施，在有限的可利用土地資源下，合理規(guī)劃公交場站布局顯得尤為重要。

公交場站布局規(guī)劃過程中受土地、社會(huì)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等諸多因素的影響，復(fù)雜程度可見一斑，為保證選址的合理性、可靠性，應(yīng)綜合運(yùn)用定性和定量分析相結(jié)合的方法。而層次分析法(AHP)是一種定性分析和定量分析相結(jié)合的系統(tǒng)分析法，適用于多準(zhǔn)則、多目標(biāo)的復(fù)雜問題的決策分析。因此本文利用層次分析法解決公交場站布局規(guī)劃問題，為公交場站布局規(guī)劃決策提供了一種實(shí)用方法。

2 層次分析法(AHP)

層次分析法適用于分析結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、難于量化的多目標(biāo)的決策問題，使得對(duì)于定性指標(biāo)與定量指標(biāo)的衡量成為可能。通過分析各因素及相互關(guān)系，將問題分解為不同層次的要素，從而建立多層次的分析結(jié)構(gòu)模型。在每一層次中按一定的準(zhǔn)則，對(duì)該層各要素進(jìn)行逐對(duì)比較，建立判斷矩陣。再求出該層要素對(duì)上一層某要素的權(quán)重。進(jìn)而計(jì)算出各層要素對(duì)總體目標(biāo)的組合權(quán)重，從而得到不同方案的權(quán)值，為選擇最優(yōu)方案提供依據(jù)。

層次分析法的一般步驟如下:

第一步:構(gòu)建層次分析模型。此模型最頂層是目標(biāo)層，中間是準(zhǔn)則層，根據(jù)問題復(fù)雜程性，每項(xiàng)準(zhǔn)則層還可劃分為許多個(gè)子準(zhǔn)則層，最下方為模型的方案層。

第二步:構(gòu)造判斷矩陣。

第三步:層次單排序。計(jì)算判斷矩陣的特征值和特征向量，計(jì)算對(duì)于上一層次某元素的相對(duì)重要性的權(quán)重。

第四步:層次單排序的一致性檢驗(yàn)。

第五步:層次總排序。計(jì)算同一層次所有元素對(duì)于目標(biāo)層的相對(duì)重要性的排序權(quán)值，由最高層到最低層依次進(jìn)行計(jì)算。

3 公交樞紐站布局比選模型的建立

3.1 灃東新城綜合換乘樞紐站布局方案簡介

項(xiàng)目所選位置位于西安市西郊，繞城高速以東，阿房宮立交東南角，周邊的規(guī)劃地鐵線網(wǎng)有地鐵3號(hào)線、地鐵5號(hào)線、地鐵7號(hào)線。灃東新城綜合換乘樞紐是集停車、商業(yè)、辦公、保養(yǎng)、營運(yùn)、調(diào)度等功能為一體的綜合公交樞紐站，建成后能夠有效的銜接軌道交通與常規(guī)公交，方便乘客換乘，緩解城西地區(qū)公交運(yùn)營壓力，引導(dǎo)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

灃東新城綜合換乘樞紐站規(guī)劃設(shè)計(jì)階段以最大限度的利用土地資源;方便公交車停泊、保養(yǎng);提供方便及安全乘客換乘通道;建設(shè)規(guī)模滿足高峰運(yùn)營需求;引導(dǎo)城市發(fā)展為原則進(jìn)行，并提出兩種布局方案。

3.2 建立評(píng)價(jià)模型——以灃東新城綜合換乘樞紐站為例

(1)構(gòu)造層次分析模型

目的層:公交場站規(guī)劃布局最優(yōu);準(zhǔn)則層:便捷性、經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性、引導(dǎo)性;子準(zhǔn)則層:公交?？勘憬菪?、客流換乘便捷性、建成成本、經(jīng)濟(jì)效益、高峰客流適應(yīng)性、與城市規(guī)劃一致性、發(fā)展持續(xù)性、引導(dǎo)周邊發(fā)展。

圖1 AHP層次結(jié)構(gòu)圖

(2)構(gòu)造判斷矩陣及層次單排序

利用9標(biāo)度法將本層次的要素Ci和Cj(i，j=1，…，n)相對(duì)于上一層次要素Bk(k=1，…，m)根據(jù)其重要程度進(jìn)行兩兩比較來確定矩陣中的效益值，得到判斷矩陣(aij)n×n。

判斷矩陣對(duì)應(yīng)于最大特征值λmax的特征向量W，經(jīng)歸一化后即為同一層次相應(yīng)元素對(duì)于上一層次某元素相對(duì)重要性的排序權(quán)值，從而進(jìn)行層次單排序。

表1 9標(biāo)度法

表2 A-B判斷矩陣

通過準(zhǔn)則層權(quán)重可看出，決策者較注重本項(xiàng)目建設(shè)的引導(dǎo)性與經(jīng)濟(jì)性。

表3 B-C判斷矩陣

表4 C-D判斷矩陣

(3)一致性檢驗(yàn)

①計(jì)算一致性指標(biāo)CI=(λmax-n)(n-1)

②查找平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI。

表5 RI與判斷矩陣行數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表

表6 各判斷矩陣的λmax及CR值

續(xù)表6

由上述計(jì)算，各判斷矩陣均滿足一致性檢驗(yàn)要求。

(4)層次總排序

在方案層以兩種布局方案進(jìn)行對(duì)比分析，最終得分用各準(zhǔn)則層得分與對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)則層的優(yōu)先級(jí)加權(quán)平均計(jì)算，得分高者作為推薦方案。

表7 方案層相對(duì)于準(zhǔn)則層的得分

3.3 比選結(jié)果分析

通過上述分析，方案一總得分為0.61265，方案二總得分為0.37735，因此最終選擇方案一作為場站布局方案。通過對(duì)方案各指標(biāo)對(duì)比分析可以看出方案一的公交?？勘憬菪?、客流換乘便捷性、經(jīng)濟(jì)效益和發(fā)展可持續(xù)性要明顯強(qiáng)于方案二;二者的建設(shè)成本、與城市規(guī)劃一致性相當(dāng);方案二的客流高峰適應(yīng)性和引導(dǎo)城市發(fā)展要強(qiáng)于方案一。因此，雖然方案一綜合效果要強(qiáng)于方案二，但在客流高峰適應(yīng)性和引導(dǎo)城市發(fā)展方面可進(jìn)一步做出改善，以獲得更大的效益。由此本方法可為決策提供方案決策依據(jù)，同時(shí)可為方案改善提供指導(dǎo)性意見。

4 結(jié)語

層次分析法能夠應(yīng)用于城市公交場站布局方案比選工作當(dāng)中，能夠較好地處理因素之間相互交織、層次復(fù)雜的問題，量化定性因素。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)嚴(yán)格把握準(zhǔn)則層和評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇，其決定了分析結(jié)論的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。此外，本方法缺乏處理較多約束條件的能力，因此，在應(yīng)用過程中應(yīng)結(jié)合實(shí)際選擇恰當(dāng)?shù)姆椒ā?/p>

:

［1］西安市公共交通總公司.西安市公交場站規(guī)劃［Z］.2012.

［2］王樹波，吳麗娜，夏巍.城市公交場站布局規(guī)劃方案 AHP評(píng)價(jià)［J］.黑龍江交通科技，2013，(1).

［3］朱健.層次分析法在汽車客運(yùn)站選址中的應(yīng)用——以南通汽車客運(yùn)東站為例［D］.新疆大學(xué).