城市輕軌交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選的物元可拓表達(dá)

欒 鑫，程 琳，鄧 衛(wèi)

城市輕軌交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選的物元可拓表達(dá)

欒 鑫1,2，程 琳1，鄧 衛(wèi)1

（1. 東南大學(xué)，交通學(xué)院，南京 211189；2. 北卡羅來納大學(xué)教堂山分校，區(qū)域與城市規(guī)劃系，教堂山 NC 27599）

針對(duì)識(shí)別判斷或衡量評(píng)估各種軌道交通規(guī)劃設(shè)計(jì)優(yōu)劣性等問題, 首先分析建立起多層級(jí)評(píng)定要素主框架, 并考慮了客觀化的信息熵權(quán)策略, 然后提出了一種面向數(shù)據(jù)對(duì)象、靈活客觀的城市輕軌交通網(wǎng)絡(luò)多準(zhǔn)則物元可拓處理方法, 從而幫助實(shí)現(xiàn)其優(yōu)選排序以及決策支持過程?；诮ㄔO(shè)城市輕軌交通網(wǎng)絡(luò)的多重目標(biāo)和不同部門愿景, 確定了與城市發(fā)展協(xié)調(diào)性、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)屬性、運(yùn)營管理水平、建設(shè)項(xiàng)目可行性四個(gè)準(zhǔn)則, 通過濟(jì)寧市輕軌交通線網(wǎng)規(guī)劃的具體案例分析, 討論驗(yàn)證了所建模型的有效性、公平性與合理性, 并獲取了最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)方案#1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法不僅科學(xué)可靠、適應(yīng)性強(qiáng), 同時(shí)克服并避免了主觀人為因素的噪聲和偏差, 本文建模步驟流程亦可為其他城市規(guī)劃管理者、政策制定者等提供指導(dǎo)依據(jù)及借鑒參考, 或移植應(yīng)用于相關(guān)工程領(lǐng)域。

交通規(guī)劃；城市軌道交通系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)評(píng)定與優(yōu)化；多準(zhǔn)則物元決策支持；可拓分析模型；最佳設(shè)計(jì)

0 引 言

交通網(wǎng)絡(luò)不僅影響城市發(fā)展形態(tài)，同時(shí)也給交通需求和土地利用的空間布局帶來重要影響。TOD模式作為一種交通與土地利用有效協(xié)調(diào)的發(fā)展方式，已在許多國家進(jìn)行了成功實(shí)踐，并得到城市規(guī)劃和決策者的青睞[1]。其中科學(xué)適宜的輕軌交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃（城市公共交通優(yōu)先發(fā)展的重要組成部分之一）能夠推動(dòng)城市交通模式的轉(zhuǎn)變，將居民出行從小汽車交通吸引或轉(zhuǎn)化到公共交通方式中來。

城市輕軌交通系統(tǒng)是公共客運(yùn)交通體系的有機(jī)組成，與其他出行方式相比，其在載客能力、延誤、通行效率、交通安全、環(huán)境保護(hù)和集約土地利用等方面具有很大優(yōu)勢(shì)。此外，輕軌交通往往較常規(guī)公共汽車速度更快、吸引力更強(qiáng)，也比重型軌道交通的造價(jià)更低、性價(jià)比更優(yōu)[2]。輕軌交通網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)選評(píng)價(jià)與決策作為實(shí)地發(fā)展建設(shè)軌道交通的前提條件和關(guān)鍵一環(huán)，其狀態(tài)流程通?？刂浦唧w項(xiàng)目的整體布局。該系統(tǒng)性能評(píng)估或建模處理過程需要與社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人口和交通需求的增長緊密相連，值得研究人員們關(guān)注。

國內(nèi)外學(xué)者在城市公共交通系統(tǒng)的決策管理及評(píng)估規(guī)劃等探索層面也十分重視。Ger?ek等[3]在回顧多目標(biāo)決策模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用層次分析法（AHP）探討評(píng)價(jià)了不同的軌道交通設(shè)計(jì)情景；以2012—2014年伊斯坦布爾市軌道交通系統(tǒng)為實(shí)際研究對(duì)象，Aydin等[4]采用模糊TOPSIS統(tǒng)計(jì)法，從多維度、多階段角度出發(fā)考量了其服務(wù)質(zhì)量水平；此外，Madanu等[5]利用一種AHP- TOPSIS組合模型，對(duì)得克薩斯州交通走廊通行權(quán)的適應(yīng)度問題開展績效考評(píng)和篩選優(yōu)化。基于SWOT-AHP法，房瑞偉等綜合評(píng)估了城市的快速交通發(fā)展戰(zhàn)略與具體措施[6]；對(duì)于大都市圈通勤軌道交通網(wǎng)的評(píng)價(jià)決策，陳帥等提出了較適用的灰色關(guān)聯(lián)度模型以驗(yàn)證[7]；Yang等運(yùn)用物元分析技術(shù)對(duì)西安地鐵線網(wǎng)的交通服務(wù)狀態(tài)進(jìn)行了評(píng)定[8]。

物元分析是一種對(duì)多屬性、多指標(biāo)問題進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)與復(fù)雜內(nèi)容分析的適合途徑。但通過文獻(xiàn)綜述作者發(fā)現(xiàn)，物元處理在城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)范疇方面的研究尚不多見[8-11]，而且就現(xiàn)階段而言，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選過程依舊存在過多依賴AHP法的現(xiàn)象[3,5,6]，主觀性偏強(qiáng)，量化處理與客觀分析相對(duì)不足。而可拓物元法可以很好地解決這一問題，其在定量計(jì)算過程中大量采用原始數(shù)據(jù)，克服了其他優(yōu)選決策方法在賦權(quán)或轉(zhuǎn)化時(shí)不夠全面的缺點(diǎn)。

基于此，本文旨在從客觀性的角度出發(fā)，采取多指標(biāo)賦權(quán)新思路，在討論構(gòu)建多目標(biāo)評(píng)定框架結(jié)構(gòu)的前提下，提出了面向數(shù)據(jù)本身的城市輕軌交通網(wǎng)絡(luò)多準(zhǔn)則物元可拓?cái)?shù)理模型。并以濟(jì)寧市為案例，將備選方案集與理想設(shè)計(jì)加以比較，以期研究取得最佳實(shí)施方案。最終，該方法論實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)選排序與決策支持過程的科學(xué)合理化，更具有效性、適用性和參考價(jià)值。

1 多層次評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

合理的軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃不但可以為政府部門提供科學(xué)決策基礎(chǔ)和參考依據(jù)，還能有效引導(dǎo)城市未來發(fā)展。由于投資量大和建設(shè)周期長的問題，在實(shí)際啟動(dòng)之前，許多城市均會(huì)慎重考慮興建輕軌交通系統(tǒng)的特定目的或能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

1.1 輕軌交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的多目標(biāo)性

基于相關(guān)文獻(xiàn)，作者發(fā)現(xiàn)美國和歐洲城市在軌道交通網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)和優(yōu)化方面更關(guān)注于定性分析層面的恢復(fù)市區(qū)活力、促進(jìn)老城改造、改善環(huán)境、提高居民可達(dá)性、實(shí)現(xiàn)社會(huì)公平[12]；相較而言，有關(guān)定量化研究卻不夠深入。一些中國城市則依據(jù)自身特性建立了輕軌交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的評(píng)價(jià)指標(biāo)框架，其中包括了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)屬性、運(yùn)營客運(yùn)狀況、工程建設(shè)實(shí)施、經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益和城市發(fā)展戰(zhàn)略等準(zhǔn)則[13]。

輕軌交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃具有多變量、多層次、多屬性的特點(diǎn)，且決策因素眾多、具交叉性，不可能僅根據(jù)單一標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行判斷評(píng)估與優(yōu)先級(jí)決策。從系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性、科學(xué)性、合理性的高度統(tǒng)籌考慮，本研究最后確定從以下四個(gè)方面展開討論與分析：城市發(fā)展協(xié)調(diào)性（1）、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)屬性（2）、運(yùn)營管理水平（3）以及建設(shè)項(xiàng)目可行性（4）。這四個(gè)主要目標(biāo)分別與政府有關(guān)機(jī)構(gòu)、城市規(guī)劃部門、軌道交通運(yùn)營管理部門、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部門相呼應(yīng)，亦表明了規(guī)劃者和決策者對(duì)發(fā)展或批準(zhǔn)建設(shè)城市輕軌交通的重點(diǎn)考慮內(nèi)容與關(guān)鍵期望。

1.2 指標(biāo)選取

多準(zhǔn)則評(píng)定指標(biāo)框架（指標(biāo)選擇）是驗(yàn)證與明確輕軌交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的重要依據(jù)和基石，需從系統(tǒng)協(xié)調(diào)的高度進(jìn)行統(tǒng)籌考慮及決策分析。顯見，評(píng)價(jià)因素體系的大小將會(huì)影響整體工作量和計(jì)算結(jié)果的可靠性[14]。輕軌交通網(wǎng)絡(luò)是一多因素、多層次復(fù)雜系統(tǒng)，其包含多種多樣的屬性，而要涵蓋所有這些指標(biāo)是不現(xiàn)實(shí)的（即不相容問題，指現(xiàn)有條件下無法實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)的問題）。因此在確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，需遵從以下推薦原則：（1）綜合性和科學(xué)基礎(chǔ)原則，一種指標(biāo)通常只反映了軌道交通線網(wǎng)的某一狀態(tài)，并有一定的局限性，量化指標(biāo)的選取應(yīng)力求較完整說明待評(píng)估對(duì)象的具體及內(nèi)在描述，且在研究上具有理論參照；（2）代表性原則，被選擇指標(biāo)應(yīng)為輕軌交通網(wǎng)絡(luò)中的主要與代表指標(biāo)；（3）可操作性與合理性原則，在滿足目的的前提下，決策系統(tǒng)中的指標(biāo)概念要清晰明確，表達(dá)方式需易懂可得，操作途徑要切實(shí)可行；（4）可比性原則，不同影響因素間應(yīng)便于比較；（5）充分性原則，需通過不同角度以全面反映輕軌交通網(wǎng)絡(luò)的狀況，進(jìn)而能夠更好體現(xiàn)出解決對(duì)應(yīng)實(shí)際問題時(shí)的不相容原則。

與濟(jì)寧市案例情況相結(jié)合，同時(shí)考慮到研究問題的多目標(biāo)性及上述建議，本文建立了一個(gè)多層次決策指標(biāo)系統(tǒng)，具體如圖1所示。隨后為城市輕軌交通網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)選和決策建立起了層級(jí)指標(biāo)集，其底層指標(biāo)由11個(gè)子因子構(gòu)成，各個(gè)指標(biāo)的詳細(xì)論述見下。

指標(biāo)11考察了輕軌交通網(wǎng)絡(luò)與都市區(qū)空間發(fā)展的協(xié)調(diào)性，12定義為經(jīng)過三個(gè)市級(jí)公共服務(wù)中心的輕軌線路條數(shù)，13指輕軌交通網(wǎng)絡(luò)所連接的對(duì)外城市交通樞紐數(shù)；21是線網(wǎng)覆蓋率，22為換乘系數(shù)，23代表了居民平均車內(nèi)出行時(shí)間；31是線路負(fù)荷強(qiáng)度，32為客流斷面不均衡系數(shù)，33指軌交運(yùn)營組織的靈活性；41是線路敷設(shè)跨越的河流、鐵路及轉(zhuǎn)彎次數(shù)，42描述了分期建設(shè)計(jì)劃的合理性。

上述11個(gè)指標(biāo)中，僅指標(biāo)11、33、42為定性指標(biāo)，其余均為定量指標(biāo)；除指標(biāo)22、23、32、41為成本型指標(biāo)外，其余均為效益型指標(biāo)。

圖1 城市輕軌交通網(wǎng)絡(luò)的多準(zhǔn)則評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)框架

2 多準(zhǔn)則物元決策模型

本節(jié)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)價(jià)和方案優(yōu)選模型及其構(gòu)建理論與方法展開詳細(xì)介紹。

2.1 物元分析概念

物元分析的具體步驟包括：

步驟1 確立經(jīng)典域

步驟2 節(jié)域的定義

步驟3 構(gòu)建待評(píng)定物元決策矩陣

可拓集合的運(yùn)算規(guī)則、定義等可參閱文獻(xiàn)[11]。

2.2 信息熵權(quán)法

為解決多指標(biāo)之間的矛盾性而引入權(quán)重概念[15]，權(quán)重值的量化反映了決策者對(duì)指標(biāo)的重視程度、各指標(biāo)屬性值的異構(gòu)性及可靠程度，是決策支持和方案優(yōu)選過程中的一核心問題[16]。本文重點(diǎn)從客觀性（數(shù)據(jù)本身）的視角出發(fā)，建立了基于信息熵理論的賦權(quán)模型以確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值向量，克服了主觀性賦權(quán)的偏見或缺陷，從而保證計(jì)算的科學(xué)性、合理性和實(shí)用性，減少了人為因素可能導(dǎo)致的誤差。

熵的概念首次出現(xiàn)在熱力學(xué)中，后由香農(nóng)將其引入信息論中解決信息的量化度量問題，它可由數(shù)據(jù)自身的無序程度來分析各因素的貢獻(xiàn)值[17,18]。其能夠通過獲取的數(shù)據(jù)集測(cè)度有用信息的量，因此，本文采用信息熵法來確定各指標(biāo)的目標(biāo)權(quán)重。

首先，決定初始輸入矩陣，對(duì)于效益型指標(biāo)有：

對(duì)于成本型指標(biāo)有：

然后，定義信息熵如下：

2.3 數(shù)學(xué)模型架構(gòu)

根據(jù)物元可拓理論和信息熵法，同時(shí)考慮各關(guān)聯(lián)度值與等級(jí)評(píng)定變量，構(gòu)造了一多準(zhǔn)則物元決策分析模型，其具良好可移植性和靈活性，如下所示：

由公式（13）~（16）及之前論述可知，本文所建立的數(shù)理模型，有效解決了目標(biāo)間的非線性與不相容等問題。該方法的有效性和適用性會(huì)在結(jié)合具體城市輕軌交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中得到驗(yàn)證，圖2給出了本文決策模型的關(guān)鍵技術(shù)流程圖?；谶@些優(yōu)勢(shì)，可將此類模型作為輕軌交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的尋優(yōu)方法，并考慮推廣至其他相關(guān)或類似領(lǐng)域。

圖2 決策模型分析過程示意圖

3 實(shí)證研究

根據(jù)物元可拓分析理論，每個(gè)備選方案都可以被視作為一待評(píng)定物元。本文以濟(jì)寧市為例，運(yùn)用公式（13）~（16）創(chuàng)建面向原始數(shù)據(jù)、客觀靈活的多準(zhǔn)則物元可拓?cái)?shù)理模型來對(duì)輕軌交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案集展開評(píng)估、決策分析和優(yōu)選，并驗(yàn)證考量了所提出模型的合理性、有效性及實(shí)用性。

3.1 方案背景和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

作為中國東部新進(jìn)的Ⅱ型大城市，濟(jì)寧市在過去十多年的時(shí)間里，同樣經(jīng)歷了人口和城市用地規(guī)模的不斷擴(kuò)張，城市空間規(guī)劃管理與土地、道路使用等方面的問題開始涌現(xiàn)。發(fā)展和建設(shè)輕型軌道交通系統(tǒng)是一科學(xué)有效手段，能緩解快速而持續(xù)城鎮(zhèn)化與機(jī)動(dòng)化帶來的城市土地利用、交通擁堵以及環(huán)境污染等諸多問題?；谏鲜稣J(rèn)識(shí)，文中共設(shè)計(jì)和規(guī)劃了三種待決策輕軌方案，來源于《濟(jì)寧市城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃報(bào)告》，如表1所示。

表1 濟(jì)寧城市輕軌交通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集

Tab.1 Dataset of Jining light rail transit network schemes

在多準(zhǔn)則評(píng)價(jià)和優(yōu)化理論框架中，各個(gè)子因素都應(yīng)取得一具體數(shù)值。對(duì)于定量指標(biāo)而言，可以從不同的設(shè)計(jì)方案成果中獲?。ɡ?2、13、41），針對(duì)21、22、23、31、32，其量值能夠從交通規(guī)劃軟件TransCAD中獲得；而對(duì)于每個(gè)定性指標(biāo)（11、33、42），則由決策小組依據(jù)成員的認(rèn)知與專業(yè)知識(shí)技能等給出[3,13]，評(píng)分范圍為[0,5]，最優(yōu)得分為5、最差是0，設(shè)置0.50為間距檔。隨后，表1整理描繪了這三個(gè)規(guī)劃備選方案的初始數(shù)據(jù)情況。

3.2 模型具體應(yīng)用

基于多層次評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和信息熵賦權(quán)法，文中創(chuàng)建了一物元可拓?cái)?shù)理模型來對(duì)前述三個(gè)預(yù)選方案的綜合評(píng)定值展開計(jì)算，進(jìn)而對(duì)濟(jì)寧市的輕軌交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)加以評(píng)估優(yōu)選與決策支持。

3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)歸一化與權(quán)重向量確定

數(shù)據(jù)的預(yù)處理需將原始數(shù)據(jù)序列轉(zhuǎn)化成一可比較的序列，為此，各評(píng)價(jià)指標(biāo)值應(yīng)在0到1之間范圍內(nèi)施以標(biāo)準(zhǔn)化。首先，利用公式（5）和（6）對(duì)表1中數(shù)據(jù)集加以歸一化，獲得如表2所示的標(biāo)準(zhǔn)輸入矩陣，以消除各指標(biāo)間不同量綱的影響；其次，依據(jù)該矩陣與公式（7）和（8），計(jì)算得客觀化的因素權(quán)重向量值w。

3.2.2 模糊評(píng)價(jià)集和隸屬度

根據(jù)濟(jì)寧市案例的實(shí)際發(fā)展情況與城市輕軌交通網(wǎng)絡(luò)的特有性質(zhì)，確定指標(biāo)框架體系（圖1）的系列標(biāo)準(zhǔn)及范圍可以得到確定，其模糊評(píng)價(jià)集由五個(gè)語義變量（優(yōu)秀、良好、中等、一般、差）構(gòu)成，以期判別獲取最優(yōu)的工程規(guī)劃方案。每一變量均能被視作底層各子因子的一判斷準(zhǔn)則，對(duì)應(yīng)于評(píng)定等級(jí)A、B、C、D、E，如表3所示，該表解釋推薦了基本要素隸屬函數(shù)所需的模糊評(píng)估區(qū)間。

表2 標(biāo)準(zhǔn)歸一化結(jié)果及由信息熵法確定的客觀權(quán)重

Tab.2 Normalization results and the objective weights with an information entropy method

表3 多層級(jí)評(píng)定指標(biāo)體系的模糊隸屬度函數(shù)

Tab.3 Fuzzy membership function of multi-layer assessment index system

基于此，可確定待評(píng)定可拓物元的節(jié)域和經(jīng)典域，鑒于文章篇幅所限，舉例說明如下（其他計(jì)算結(jié)果同理可得）。

經(jīng)典域物元矩陣：

節(jié)域物元矩陣：

上述說明為后續(xù)整體運(yùn)算優(yōu)選過程及測(cè)算綜合評(píng)價(jià)值等提供了實(shí)例驗(yàn)證的理論基礎(chǔ)。

3.3 總體計(jì)算結(jié)果及討論

基于公式（9）~（12）和表3計(jì)算可得不同方案中各作用因素的具體關(guān)聯(lián)度值，詳見表4。采用公式（15）和（16）與信息熵賦權(quán)模型（表2）可知該示例中每一等級(jí)水平的多目標(biāo)綜合關(guān)聯(lián)狀態(tài)，如表4最右列所示。

表4 實(shí)例中各關(guān)聯(lián)度情況計(jì)算說明

Tab.4 Statement of calculation of correlation degrees in Jining case

注：k（N）是指分等級(jí)的多準(zhǔn)則綜合關(guān)聯(lián)度值；結(jié)果展示中顏色深淺代表不同方案的優(yōu)先等級(jí)，深度越深說明其級(jí)別越高或越優(yōu)。

通過對(duì)表4內(nèi)容的交叉與橫縱對(duì)比剖釋，其相關(guān)參照理論與分析方式等可閱讀文獻(xiàn)[19]，同時(shí)利用表中不同顏色深度的數(shù)據(jù)以及綜合考慮圖3中子指標(biāo)關(guān)聯(lián)度函數(shù)的變化趨勢(shì)后，其研究結(jié)果表明在城市發(fā)展協(xié)調(diào)性（11、12、13）和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)屬性（21、22、23）方面，工程方案#3較優(yōu)于方案#1，而在運(yùn)營客運(yùn)效果（31、32、33）與建設(shè)經(jīng)濟(jì)合理性（41、42）層面，方案#1則相對(duì)優(yōu)于#3。故而具體付諸實(shí)踐時(shí)，城市管理者和規(guī)劃者在選擇理想可行解決方案時(shí)，會(huì)更傾向于將兩者的亮點(diǎn)結(jié)合統(tǒng)一起來，抑或在最終衡量論證過程可能由決策組人員（政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)）加以修正及整合。類比于“馬太效應(yīng)”，后期會(huì)產(chǎn)生一種累積優(yōu)勢(shì)，作用至網(wǎng)絡(luò)多準(zhǔn)則決策支持過程，同樣也反映出所構(gòu)造優(yōu)選評(píng)定模型的適用性、靈活性和多變性。

圖3 各等級(jí)子因素關(guān)聯(lián)度函數(shù)圖

4 結(jié)束語

在建立多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上，討論了發(fā)展城市輕軌交通系統(tǒng)的多重目標(biāo)及不同部門對(duì)其的期許與度量準(zhǔn)則。城市發(fā)展協(xié)調(diào)性（1）、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特性（2）、運(yùn)營管理水平（3）以及工程項(xiàng)目可行性（4）四方面的十一個(gè)子因素得以確認(rèn)，并為后續(xù)的優(yōu)選排序和決策支持服務(wù)。

運(yùn)用信息熵權(quán)法計(jì)算取得各子指標(biāo)的客觀化權(quán)重向量，經(jīng)由量化數(shù)據(jù)自身屬性角度來分析，提高了運(yùn)算結(jié)果的可靠性。同時(shí)以濟(jì)寧市輕軌交通網(wǎng)絡(luò)為例，核查了文中所構(gòu)建面向數(shù)據(jù)對(duì)象的多層次物元可拓?cái)?shù)學(xué)模型。

定量化討論和分析結(jié)果表明該方法科學(xué)有效、邏輯清晰、客觀合理，給管理決策和研究人員提供了輕軌交通網(wǎng)絡(luò)尋優(yōu)的評(píng)估依據(jù)、理論支持及數(shù)據(jù)支撐，并實(shí)地獲取了最優(yōu)方案#1及次優(yōu)方案#3；其建模流程亦能夠?yàn)槠渌鞘械能壍澜煌ㄐ阅茉u(píng)定與備選集優(yōu)選服務(wù)，并考慮移植、拓展至有關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域。

未來研究中，可關(guān)注以下方向，如進(jìn)一步考慮引入部分復(fù)雜決策變量，相應(yīng)調(diào)整或重構(gòu)性能評(píng)定與優(yōu)選模型，亦可進(jìn)一步優(yōu)化該模型，以期適應(yīng)于解決大規(guī)模的系統(tǒng)問題，且顯著提升模型計(jì)算效率及運(yùn)算性能等。

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A Matter-element Extension Expression of the Urban Light Rail Transit Network Planning Optimization

LUAN Xin1, 2，CHENG Lin1，DENG Wei1

（1. School of Transportation, Southeast University, Nanjing 211189, China; 2. Department of City and Regional Planning, The University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill NC 27599, America）

In order to identify and measure the merits of various rail transit planning or designing methods, in this study, a main frame of multi-hierarchy evaluation indicators is analyzed and established. Then, the objective information entropy weighting method is considered. Finally, a data-oriented, objective, and flexible model of multi-criteria matter-element extension processing for urban light rail transit networks is proposed, to tackle this problem and help realize its optimal sorting and decision support procedures. Based on the multiple objectives of approving urban light rail transit and the vision of different departments, four criteria have been determined: coordination of urban development, attributes of network structure, level of operation and management, and feasibility of construction project. Through a specific case study of light rail transit network plan in Jining, this work discusses and verifies the validity, fairness, and rationality of this model and obtains the most superior alternative #1. Experimental results show that this methodology is not only scientific, reliable, and well-adapted, but also overcomes/avoids the noise and deviation of subjective human factors. Furthermore, the modeling process can provide other cities’ planners, managers, and policy makers with guidance and reference, it can also be applied to related engineering fields.

transportation planning; urban rail transit system; network evaluation and optimization; multi-criteria matter-element decision-making support; extensible analysis model; optimum design

U491.1

A

10.3969/j.issn.1672-4747.2020.01.006

1672-4747（2020）01-0043-10

2019-02-25

欒鑫（1992—），男，東南大學(xué)交通學(xué)院博士生，美國北卡羅來納大學(xué)教堂山分校聯(lián)合培養(yǎng)博士，研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸規(guī)劃與管理，E-mail：seu_xinluan@foxmail.com

程琳（1963—），男，博士，東南大學(xué)交通學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸規(guī)劃與管理，E-mail：gist@seu.edu.cn

欒鑫，程琳，鄧衛(wèi). 城市輕軌交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選的物元可拓表達(dá)[J]. 交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2020，18（1）：43-52.

（責(zé)任編輯：李愈）