基于層次分析法與模糊綜合評價法的公交線路運行效率研究

馮 拔， 李 祥

(1.長沙中車智馭新能源科技有限公司， 長沙 410000； 2.中車時代電動汽車股份有限公司， 湖南 株洲 412007)

為響應(yīng)國家“碳中和”的發(fā)展戰(zhàn)略，推動居民綠色公共出行，本文基于層次分析法與模糊綜合評價法，對長沙市公交線路運行效率進行研究，為其優(yōu)化決策提供參考。

1 評價指標體系構(gòu)建

根據(jù)長沙公交線路運行現(xiàn)狀，并聽取相關(guān)專家 意見及吸收最新研究成果，構(gòu)建長沙市公交運行效率評價指標體系，其層次結(jié)構(gòu)包括目標層、準則層及指標層，如圖1所示。準則層中各一級指標的內(nèi)容如下：

1) 線路規(guī)劃。線路規(guī)劃細分的二級評價指標包括線路長度、平均站距、線路非直線系數(shù)。線路長度與線路非直線系數(shù)兩個指標用于量化線路的起終點走向、沿途所經(jīng)過的站點及線路線形；平均站距則是對線路上每個公交站點之間距離的描述，平均站距較小會給乘客帶來便利性，但會降低公交到站準點率。

圖1 長沙公交線路運行效率評價體系層次結(jié)構(gòu)模型

2) 服務(wù)水平。服務(wù)水平細分的二級評價指標包括票價、平均運行速度、滿載率和準點率。公交車駕駛員的駕駛行為和習慣會對車輛平均運行速度產(chǎn)生直接影響；某些人流量大的站點，公交滿載率會提高，但乘客舒服性會降低。

3) 運營效益。運營效益細分的二級評價指標包括日均客運量、平均運距、線路吸引力系數(shù)。平均運距表示乘客上下車時間段內(nèi)，公交車平均行駛的里程；線路吸引力系數(shù)高，表明此公交線路受乘客喜歡，亦說明該線路能滿足乘客的需求。

4) 公交-地鐵協(xié)同運行。公交-地鐵協(xié)同運行細分的二級評價指標包括線路重復(fù)率、站點重合率。公交-地鐵協(xié)同運行指公交線路與地鐵線路站點接駁銜接程度及線路的重合程度。通常情況下，公交站點與地鐵出入口距離越近越好；同時，地鐵線路與公交線路盡量少重合或不重合，從而提高城市公共交通的運行效益與質(zhì)量。

2 層次分析指標權(quán)重確定

對準則層和指標層因素進行兩兩比較，并構(gòu)造出判斷矩陣。先通過專家評定表確定準則層中的4個一級指標權(quán)重，再進一步確定它們的二級指標權(quán)重。專家評定表的設(shè)定基于九分標度法原理，由各專家判定各指標間兩兩因素比較時的相對重要性。

2.1 各指標權(quán)重確定

依據(jù)層次分析法原理，邀請交通行業(yè)專家對評價指標體系中的各指標打分，準則層指標間兩兩對比的相對重要性分數(shù)情況見表1。表中a行d列的數(shù)據(jù)“1/4”表示a、d兩個指標相比，全體專家對指標d的重要性打分的平均值是4分，指標a的重要性平均分值為1分，其他數(shù)據(jù)含義同此。

表1 相對重要性分數(shù)

則確定準則層的判斷矩陣為

(1)

通過MATLAB編程得到判斷矩陣的最大特征根=4.13，再根據(jù)公式得到CI=0.043，RI=2.74，CR=0.016<0.1，滿足一致性檢驗要求。

基于上述已求出的最大特征根，為保證每個行與列向量的長度為1，使用MATLAB編程進行特征向量歸一化，得到各準則層一級指標的權(quán)重，見表2。

表2 準則層一級指標權(quán)重

同理分別對各一級指標中的二級指標兩兩比較，從而確定各二級指標的權(quán)重，見表3。

表3 指標層二級指標權(quán)重

2.2 二級指標綜合權(quán)重計算

二級指標綜合權(quán)重=一級指標權(quán)重×二級指標權(quán)重，結(jié)果見表4。

表4 二級指標綜合權(quán)重

3 模糊綜合評價

將公交運行效率的評價結(jié)果用評價集合V={V1,V2,V3}={高,中,低}表示，其中高、中、低分別表示運行效率高、中、低。再選取10位公交行業(yè)研究學者和隨機抽取40位乘客，對上述指標體系進行問卷調(diào)查，以908路為例，最終得到40份可用的有效調(diào)查問卷，結(jié)果見表5，表中的數(shù)字是對應(yīng)評價等級的問卷份數(shù)。

表5 問卷各評價等級份數(shù)結(jié)果

由表5得到評價體系中各指標層各隸屬關(guān)系矩陣、、、，其中、如式(2)、式(3)所示。

(2)

(3)

矩陣中的第1行數(shù)據(jù)來源如下：對于指標a，問卷調(diào)查中有4人認為運行效率低，有12人認為運行效率中，有24人認為運行效率高，因此其隸屬度分別為0.1、0.3、0.6，對應(yīng)的隸屬矩陣為[0.1 0.3 0.6]。同理可得到其他指標的隸屬矩陣。

表4中指標層各二級指標綜合權(quán)重矩陣乘以上述指標層各隸屬關(guān)系矩陣便得到準則層隸屬度向量～,其中、如式(4)、式(5)所示。

(4)

(5)

表2中的準則層一級指標權(quán)重矩陣乘以上述～組成的準則層隸屬度矩陣便得到綜合評價隸屬度向量：

(6)

根據(jù)隸屬度原則，式(6)中數(shù)據(jù)0.249最大，其對應(yīng)評價結(jié)果集V中的“中”，可知908路公交線路運行效率為中等。同理可得，38路、912路、356路運行效率均處在中等水平。因此還有優(yōu)化空間。

4 結(jié)束語

本文針對長沙市公共交通存在擁堵的問題，結(jié)合層次分析法與模糊綜合評價法，對長沙市908路、38路、912路、356路公交線路的運行效率進行分析，最終得出目前線路存在優(yōu)化空間的結(jié)論，為交通監(jiān)管部門的決策提供依據(jù)。