城市軌道交通與地面公交換乘評價模型研究

牛 兆 雨

(上海市閔行區(qū)規(guī)劃設計研究院，上海 201199)

城市軌道交通與地面公交換乘評價模型研究

牛 兆 雨

(上海市閔行區(qū)規(guī)劃設計研究院，上海 201199)

在分析軌道交通與地面公交基本屬性的基礎上，選取換乘距離、安全性、換乘環(huán)境、等候時長、換乘信息、換乘公交站點及公交線路總數(shù)等評價指標為參數(shù)，建立了軌道交通與地面公交換乘站點灰熵模型，其計算結果能夠直觀地對軌道交通站點換乘的便捷性進行評價，具有一定的應用價值。

軌道交通，地面公交，換乘接駁，評價指標，灰熵模型

1 研究背景

交通是城市的命脈，公共交通是城市經(jīng)濟社會全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的基礎，中心城區(qū)軌道交通逐步成為公共交通的主體。因此，如何推動軌道交通網(wǎng)絡與地面公交網(wǎng)絡的融合、形成一體化的公共交通系統(tǒng)、提高包括軌道交通在內(nèi)的公共交通的服務水平、保持和加強公共交通在綜合交通系統(tǒng)的主導地位，越顯重要。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國外一些發(fā)達國家的軌道交通建設開展較早，關于軌道交通站點的接駁換乘研究主要經(jīng)歷了三個階段：

第一階段是20世紀70年代，屬于軌道交通接駁理論研究的起步階段。早在1972年，Salzbom就建立了用以解決接駁地面公交線路發(fā)車頻率的數(shù)學模型[1]。

第二階段是20世紀80年代，屬于軌道交通接駁理論的發(fā)展階段。1985年，Hall在假設地面公交到達符合指數(shù)分布的基礎上，建立模型分析接駁線路到達軌道站點的時間。

第三階段是20世紀90年代到現(xiàn)今。軌道交通接駁理論開始進入成熟階段，1991年，Lee等將延誤時間作為影響因子建立機會模型。2000年，Chowdhury提出四階段程序模型法，對于軌道交通與地面的換乘接駁網(wǎng)絡進行優(yōu)化協(xié)調(diào)。2003年，Cardone等將軌道交通換乘站點與周邊的商業(yè)、購物、休閑場所之間的換乘接駁作為研究對象，以改善和優(yōu)化銜接服務建立模型。2006年，Cevallos等將軌道交通與地面公交的同步換乘作為研究對象，考慮地面公交到達呈隨機分布，運用遺傳算法來解決軌道交通與地面公交同步換乘問題，計算相對比較簡單。

由于我們國家軌道交通起步較晚，相關的理論研究方向主要是線網(wǎng)規(guī)劃，線路設計，軌道交通與整個公共交通系統(tǒng)之間如何銜接的理論還偏少。

2000年，覃煜等總結了我國城市交通存在的主要矛盾，提出了緩解城市交通問題的相關建議與措施，建立了換乘系統(tǒng)的評價指標體系，確立了量化方法，提出了優(yōu)化解決方案[1]。2005年，范海雁等以城市公共交通系統(tǒng)中的軌道交通為核心進行地面公交線路調(diào)整，公交站點布設，公交線網(wǎng)優(yōu)化等研究[2]。2003年，張宇石等就城市軌道交通與地面公交之間的如何運營協(xié)調(diào)問題等進行研究[3]。

總體而言，當前對于公共交通換乘站點接駁的研究既有理論意義，同時也有實踐的需要[4]。

3 基于灰熵理論的軌道交通站點與地面公交換乘評價模型

3.1 灰熵理論簡介

多屬性決策中，權重問題是評價方法中的研究重點。通常使用的方法主要有主觀賦權法(其缺點是需自行標定值、其影響因素難以確定，專家的評價結果容易受個人偏好影響)和客觀賦權法(其不足在于需要大量數(shù)據(jù)予以支撐、各屬性指標沒有主次之分，且運算量非常大)。根據(jù)熵的思想，決策的精度和可靠性大小，取決于決策者能夠從決策中獲得信息的數(shù)量與質(zhì)量，是評價不同決策過程或案例效果的一個很理想的尺度[5]。

按照熵的思想，人們在換乘過程中獲得信息的數(shù)量和質(zhì)量，是人們換乘站點所作選擇正確性和可靠性的重要因素。因此，運用灰熵模型建立換乘站點評價指標體系，能夠更加直觀地對于現(xiàn)有的軌道交通站點換乘進行評價分析。

3.2 基于灰熵理論的評價模型的建立

不同的城市、不同的換乘站點的位置、大小及相關屬性都有所不同，使得最優(yōu)換乘站點的定性比較模糊，難以進行理想中最優(yōu)站點的選定，這時需要進行最優(yōu)站點的實時決策。每個備選換乘站點均具有多個屬性，某個區(qū)域的換乘站點優(yōu)選即轉(zhuǎn)化為多屬性的決策問題。對于最優(yōu)站點的選擇需要按照某種決策準則對該區(qū)域所有換乘站點進行排序，只有考慮了換乘站點每個屬性的相對重要程度，并賦予每個屬性以恰當?shù)臋嘀?，綜合衡量后，才能做出合理的判斷決策。

1)確定各指標屬性值。參考國外公共交通發(fā)達城市中換乘站性，本文中以現(xiàn)狀數(shù)據(jù)做標準化及歸一化處理，最優(yōu)方案屬性值見表1。

表1 最優(yōu)方案屬性值

所以最優(yōu)化接駁換乘站點方案屬性評價矩陣如下式：

s*={0,0,0,1,1,1}。

對最優(yōu)矩陣s*進行標準化及歸一化處理得到：

2)確定換乘站點的指標體系：

(1)

即效益型指標越大越好，成本型指標越小越好。

換乘站點的差額值表示因為未達到最優(yōu)站點而導致與最優(yōu)值之間的差值。

(2)

即換乘站點的差額值是一個序列。

4)計算各換乘站點的灰色關聯(lián)度。以理想的最優(yōu)換乘站點e*為參考序列，其他換乘站點為比較序列，首先對比較序列作無量綱化處理，然后用式(3)和式(4)計算最優(yōu)換乘站點與其他換乘站點之間的灰色關聯(lián)度。

(3)

灰色關聯(lián)度roi可表示為:

(4)

5)對各換乘站點的差額值進行標準化或歸一化處理。

可以對評價矩陣Y′進行標準化處理，標準化后的Y=(yij)(m×n)。

矩陣中：

(5)

(6)

其中，I1為成本型指標;I2為效益型指標。

而將換乘站點歸一化后的序列為：

(7)

由式(1)可得:

Hm=lnn。

因為灰色關聯(lián)度是取各指標關聯(lián)系數(shù)的平均數(shù)值計算所得，所以存在少數(shù)關聯(lián)系數(shù)較大的點拉高關聯(lián)度的傾向。而均衡度是測度各換乘站點與最優(yōu)換乘站點接近的均衡程度，因此以均衡度為主要考量，即可避免這種傾向。

7)計算均衡接近度，并選擇最優(yōu)公共交通接駁站點。因為在公共交通換乘系統(tǒng)中，總希望使現(xiàn)狀中的換乘站點能夠均衡地接近理想的最優(yōu)換乘站點，所以就可以由關聯(lián)度和均衡度的乘積來得到換乘站點的均衡接近原則。

w=B×r

(8)

由式(8)可以計算各換乘站點與理想的最優(yōu)換乘站點的均衡接近度，并根據(jù)均衡接近度的準則，按w值的大小來對備選公共交通接駁換乘站點進行評價分析。

4 結語

本文簡要概述了國內(nèi)外發(fā)達城市關于軌道交通與地面公交銜接優(yōu)化研究現(xiàn)狀，建立了基于灰熵模型的軌道交通與地面公交站點接駁評價方法，確定了軌道交通與地面公交接駁換乘的主要影響因素，并建立了理想化最優(yōu)站點方案。

軌道交通與地面公交的站點接駁換乘中影響因素較多，實際情況較為復雜，基于灰熵模型提出的接駁換乘理論、研究方法仍需要改進和完善。在下一步研究中，可通過實例計算，反映出各備選站點與理想化最優(yōu)站點之間的灰色關聯(lián)度與存在的不足的特點，分析各換乘站點需改進優(yōu)化的指標并提出相應措施。

[1] 覃 煜,晏克非.軌道交通與常規(guī)公交銜接系統(tǒng)分析[J].城市軌道交通研究,2000(7):44-48.

[2] 范海雁,楊曉光,夏曉梅.基于軌道交通的常規(guī)公交線網(wǎng)調(diào)整方法[J].城市軌道交通研究,2005(4):36-38.

[3] 張宇石,陳旭梅.基于換乘站點的軌道交通與常規(guī)公交運營協(xié)調(diào)模型研究[J].鐵道學報,2009(6):11-14.

[4] 黃文娟.軌道交通與常規(guī)公交換乘協(xié)調(diào)研究[D].西安:長安大學,2004.

[5] 季彥婕,王 煒.停車場內(nèi)部泊車行為特性分析及最優(yōu)泊位選擇模型[J].東南大學學報,2009(3):399-402.

Research on the city rail transit and ground bus transfer evaluation model

Niu Zhaoyu

(MinxingDistrictPlanningandDesignInstituteofShanghai,Shanghai201199,China)

This paper analyzed the basic attributes of the rail transit and ground bus, choosed indicators of distance, safety, environment, waiting time, information, number of transfer stations and lines as optimal parameters to evaluate the transfer of rail transit and ground bus site, and established the rail transit and ground bus transfer site model based on grey entropy. The result can intuitively to evaluate the rail transit site, what’s valuable of practical application.

rail transit, ground bus, transfer, evaluation indicator, grey entropy model

2015-04-23

牛兆雨(1988- )，女，助理工程師

1009-6825(2015)19-0015-02

TU984.191

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