城市地下物流系統(tǒng)建設(shè)適應(yīng)性評(píng)價(jià)研究

周愛(ài)蓮，王柔佳

0 引 言

城市地下物流系統(tǒng)是指運(yùn)用自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)等承載工具，通過(guò)管道或隧道等形式將城市內(nèi)的部分貨運(yùn)量轉(zhuǎn)至地下的一種全新的運(yùn)輸供應(yīng)系統(tǒng)。ULS 建設(shè)可以緩解城市中交通擁堵、環(huán)境污染、交通事故等問(wèn)題，并且ULS 在發(fā)揮其地下空間優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，在貨物運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域也有巨大的優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)階段，小杉[1]和皮埃拉奇[2]分別從技術(shù)條件的角度入手探討ULS 的可行性，而劉亨利等[3]和陳元濤等[4]在考慮了技術(shù)條件的同時(shí)，也分析了經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等條件對(duì)ULS 的影響；何煦等[5]根據(jù)影響因素的分析結(jié)合灰色模糊綜合評(píng)價(jià)法討論建設(shè)ULS 的可行性；潘欣維等[6]采用Delphi 和ANP 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合TOPSIS 法提出ULS 可行性評(píng)價(jià)方法；趙嬈等[7]探討了基于太原地鐵的ULS 可行性和必要性，并采用層次分析法和模糊評(píng)價(jià)法討論太原ULS 建設(shè)的可實(shí)施性；彭玫貞等[8]根據(jù)國(guó)外ULS 的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，探討分析現(xiàn)階段建設(shè)ULS 的重要意義；何煦[9]在分析建設(shè)ULS 的影響因素之后，采用多因素循環(huán)模型篩選指標(biāo)，并提出序關(guān)系—云模型討論ULS 建設(shè)的適用性；屈川翔等[10]針對(duì)武漢ULS 可行性研究中的選址、布局、施工技術(shù)等問(wèn)題運(yùn)用數(shù)值回歸分析、SLP 等方法進(jìn)行探討；于秋萌[11]通過(guò)各種方法的比較分析評(píng)價(jià)大連市的物流能力，最后篩選出熵值法和模糊物元法對(duì)大連市的物流能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

就現(xiàn)有文獻(xiàn)來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)學(xué)者大多重視ULS 的評(píng)價(jià)模型研究，而對(duì)ULS 的影響因素分析和評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的解釋過(guò)少。因此，本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)影響因素分析，結(jié)合灰色統(tǒng)計(jì)法和模糊物元分析法判斷ULS 在上海市的適應(yīng)程度，驗(yàn)證該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和模型的合理性，為城市管理者提供借鑒。其中本文采用的模糊物元評(píng)價(jià)法優(yōu)勢(shì)在于引入三角模糊數(shù)精確定性指標(biāo)的量值，消除模糊程度，包容性較強(qiáng)。

1 ULS 建設(shè)適應(yīng)性影響因素分析

ULS 建設(shè)的適應(yīng)性評(píng)價(jià)是研究其自身是否與外界影響因素相適應(yīng)和判斷城市能否建設(shè)ULS 的根據(jù)。參考現(xiàn)有研究成果，ULS 的建成有利于解決社會(huì)環(huán)境問(wèn)題，而ULS 的建設(shè)，必然少不了經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的支持。因此，本文將從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)、技術(shù)四個(gè)層面分析ULS 的影響因素。

1.1 經(jīng)濟(jì)條件。建設(shè)ULS 的成本耗費(fèi)巨大，分為前期的建設(shè)費(fèi)用和后期的維護(hù)費(fèi)用。其中，后期的維護(hù)費(fèi)用較易實(shí)現(xiàn)，而前期建設(shè)費(fèi)用的投入由城市財(cái)政收入情況決定，城市的財(cái)政收入越可觀，該城市ULS 建設(shè)就越易實(shí)施。此外，城市國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值越高，說(shuō)明該城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平也越高，也就說(shuō)明該城市更適合建設(shè)ULS。所以，經(jīng)濟(jì)方面的影響因素有城市財(cái)政收入、城市國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值、項(xiàng)目前期建設(shè)成本和項(xiàng)目后期運(yùn)營(yíng)成本。

1.2 環(huán)境條件。人民生活水平的提高導(dǎo)致城市私家車(chē)數(shù)量劇增，大氣污染和噪聲污染染嚴(yán)重。而建設(shè)ULS 不僅能改善大氣污染和噪聲污染情況，也能節(jié)省土地資源，促進(jìn)節(jié)能減排，所以，建設(shè)ULS 迫在眉睫。同時(shí)，建設(shè)前期需考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，地殼活動(dòng)越穩(wěn)定，項(xiàng)目受自然條件的約束就越小，該地的適應(yīng)性就越強(qiáng)。另外，建設(shè)ULS 能夠減少城市地面工程暴力工作現(xiàn)象，保護(hù)城市寶貴的自然和人文景觀。因此，環(huán)境方面的影響因素有城市空氣質(zhì)量改善程度、城市噪聲污染改善程度、城市土地資源使用程度、城市地質(zhì)條件和對(duì)周邊環(huán)境的影響。

1.3 社會(huì)條件。由于人們網(wǎng)購(gòu)頻次的增加，對(duì)物流配送的時(shí)效性要求更高，致使城市物流配送量急劇增長(zhǎng)，加重了交通擁堵現(xiàn)象。因此，建設(shè)ULS 不僅能夠緩解交通擁堵，還能提高單次貨運(yùn)量。而城市貨運(yùn)需求量與城市人口居住量密切相關(guān)，成正比關(guān)系。所以，建設(shè)ULS 大幅度提高了公共服務(wù)能力，滿(mǎn)足了居民對(duì)配送時(shí)效性的需求。此外，建設(shè)ULS 也離不開(kāi)國(guó)家政策的支持?？偟膩?lái)說(shuō)，社會(huì)方面的影響因素有城市交通擁堵改善程度、城市貨運(yùn)需求量、城市人口居住量、公共服務(wù)能力和國(guó)家政策支持。

1.4 技術(shù)條件。因?yàn)楦鞒鞘薪ㄔO(shè)ULS 的技術(shù)能力不同，所以建設(shè)前需考慮運(yùn)載工具的選擇、地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)、運(yùn)輸通道的建設(shè)技術(shù)、貨流分布情況等，做到技術(shù)水平滿(mǎn)足當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)設(shè)施的要求。同時(shí)，建設(shè)ULS 還應(yīng)考慮地下線(xiàn)路的選擇是否會(huì)對(duì)城市原有的地下系統(tǒng)線(xiàn)路和城市地上建筑設(shè)施的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響等。所以，要結(jié)合自身城市條件對(duì)城市內(nèi)部基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行完善，以便“地上”“地下”更好結(jié)合，提高城市工作效率。因此，技術(shù)方面影響因素有運(yùn)輸工具的選擇能力、地質(zhì)勘測(cè)能力、運(yùn)輸通道建設(shè)能力、城市基礎(chǔ)設(shè)施完善度和貨流分布情況。

根據(jù)上述分析，在經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)、技術(shù)四個(gè)層面建立如表1 所示的ULS 建設(shè)適應(yīng)性評(píng)價(jià)初選指標(biāo)集。

表1 初始指標(biāo)集

2 基于灰色統(tǒng)計(jì)法的指標(biāo)篩選和評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1 基于灰色統(tǒng)計(jì)法的指標(biāo)篩選模型。首先，本文將初選指標(biāo)集設(shè)計(jì)成“地下物流適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)專(zhuān)家意見(jiàn)調(diào)查法”調(diào)查問(wèn)卷，邀請(qǐng)20 位地下物流專(zhuān)家從地下物流影響性的角度出發(fā)，評(píng)判各預(yù)選指標(biāo)的重要性程度。該調(diào)查問(wèn)卷采用李克特7 級(jí)評(píng)分法。其次，將結(jié)果分為高、中、低三個(gè)灰類(lèi)，構(gòu)建灰類(lèi)白化函數(shù)，得到灰類(lèi)決策系數(shù)。最后，根據(jù)灰類(lèi)決策系數(shù)確定各指標(biāo)的決策向量，選取決策向量中灰類(lèi)系數(shù)最大值所對(duì)應(yīng)的類(lèi)，在本文中，將選取重要性程度為“高”類(lèi)別的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.1.1 構(gòu)建各個(gè)等級(jí)的灰類(lèi)白化函數(shù)

第一類(lèi)為“高”，賦值a=1，表達(dá)式如下：

第二類(lèi)為“中”，賦值a=2，表達(dá)式如下：

第三類(lèi)為“低”，賦值a=3，表達(dá)式如下：

其中：φa（mn）表示為第m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性程度為n等級(jí)的白化函數(shù)值。a為灰類(lèi)數(shù)。kmn為第m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性程度評(píng)分等級(jí)為n的分值（n=1,2,…,7；m=1,2,… ）。

2.1.2 確定灰類(lèi)決策系數(shù)

其中：γa（m）為第m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的第a個(gè)灰類(lèi)決策系數(shù)，f（mn）為專(zhuān)家對(duì)第m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)做出重要性等級(jí)為n分值的專(zhuān)家數(shù)量。

2.1.3 確定各初選評(píng)價(jià)指標(biāo)的決策向量

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建。對(duì)回收的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得到初選指標(biāo)的反饋表，如表2 所示。從結(jié)果來(lái)看，去除“項(xiàng)目后期運(yùn)營(yíng)指標(biāo)”，“對(duì)周邊環(huán)境的影響”，“國(guó)家政策支持”，“貨流分布情況”這4 個(gè)初選指標(biāo)，保留其他15 個(gè)指標(biāo)，得到最終的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如表3 所示。

本文從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境、技術(shù)四個(gè)層面分析建設(shè)ULS 的影響因素，得到19 個(gè)初選指標(biāo)。通過(guò)灰色統(tǒng)計(jì)法對(duì)19 個(gè)初選指標(biāo)進(jìn)行篩選，最終篩選出15 個(gè)影響因素，成功構(gòu)建了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，且與事實(shí)相符。

3 基于模糊物元分析法的評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

模糊物元分析法是用來(lái)解決模糊不相容的問(wèn)題，是由事物、特征、模糊量值構(gòu)成的有序三元組。本文將模糊物元用于ULS建設(shè)適應(yīng)性評(píng)價(jià)，可以得到各個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果，合理性較強(qiáng)。

3.1 構(gòu)建模糊物元。本文將“評(píng)價(jià)等級(jí)、評(píng)價(jià)指標(biāo)、量值”定義為模糊物元的基本元R，記為R= （評(píng)價(jià)等級(jí)，評(píng)價(jià)指標(biāo)，量值）。如果評(píng)價(jià)等級(jí)M有m個(gè)，各評(píng)價(jià)等級(jí)有n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，則m個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)稱(chēng)為m個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的n維模糊復(fù)合物元Rmn，記為：

式中：Ml表示第l個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，Ck表示第k個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，Xlk表示第l個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的第k個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的模糊量值。

3.2 三角模糊數(shù)確定定性指標(biāo)量值。本文的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系由定性指標(biāo)和定量指標(biāo)組成，而定性指標(biāo)的量值很難用精確的數(shù)值表示，因此引入三角模糊數(shù)a=（l,m,u），對(duì)專(zhuān)家的評(píng)價(jià)進(jìn)行定量化處理，確定定性指標(biāo)的量值，如表4 所示。同時(shí)根據(jù)專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)等條件確定各個(gè)專(zhuān)家在評(píng)價(jià)中所占權(quán)重，記為ω=（ω1,ω2,…,ωn）T。

3.3 確定經(jīng)典域和節(jié)域。ULS 建設(shè)適應(yīng)性評(píng)價(jià)的經(jīng)典域Rj可表示為：

式中：Ci為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，Xji（aji,bji）為Ci對(duì)應(yīng)各個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的量值范圍。ULS 建設(shè)適應(yīng)性評(píng)價(jià)的節(jié)域R可表示為：p

式中：Ci為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，Xpi為Ci在所有等級(jí)中的量值范圍。

3.4 確定關(guān)聯(lián)函數(shù)和關(guān)聯(lián)度。ULS 適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)聯(lián)函數(shù)的表達(dá)式如下：

式中：Kj（Ci）為第i個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的第j個(gè)等級(jí)的關(guān)聯(lián)函數(shù)值，ρ為距離函數(shù)，表示實(shí)際指標(biāo)值到經(jīng)典域或節(jié)域的距離值，公式如下：

3.5 序關(guān)系確定指標(biāo)權(quán)重。由地下物流專(zhuān)家確定n個(gè)指標(biāo)的重要性程度和相鄰指標(biāo)（xp-1和xp）的重要度賦值，用tp表示（tp取值介于1.0~1.8 之間，tp=1.0 說(shuō)明指標(biāo)xp-1與指標(biāo)xp的重要性相等，tp=1.8 說(shuō)明指標(biāo)xp-1比指標(biāo)xp極端重要），即：

式中：ωp-1和ωp分別為第p項(xiàng)和第p-1 項(xiàng)的指標(biāo)權(quán)重；再由公式（8） 得到n-1 個(gè)比值，計(jì)算出一個(gè)專(zhuān)家的打分結(jié)果對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，即：

式中：剩下指標(biāo)xi（i=1,2,…,n-1 ）的權(quán)重可通過(guò)公式（8） 推出，由此計(jì)算出某個(gè)專(zhuān)家j對(duì)某個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)p的權(quán)重ωjp，因此m個(gè)專(zhuān)家的專(zhuān)家組對(duì)某個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)p會(huì)產(chǎn)生m個(gè)權(quán)重，則該指標(biāo)p在所有指標(biāo)中的綜合權(quán)重為：

3.6 計(jì)算關(guān)聯(lián)度并確定評(píng)價(jià)等級(jí)

式中：Kj（Mj）為各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)各等級(jí)j的關(guān)聯(lián)度。根據(jù)關(guān)聯(lián)度最大識(shí)別原則，模糊物元的評(píng)價(jià)結(jié)果為最大關(guān)聯(lián)度對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)。

4 實(shí)例分析

以上海市為例，根據(jù)得到的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)上海市ULS 建設(shè)適應(yīng)性運(yùn)用模糊物元進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.1 確定經(jīng)典域和節(jié)域?；诒? 三角模糊數(shù)與評(píng)價(jià)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將ULS 建設(shè)適應(yīng)性評(píng)價(jià)等級(jí)劃分5 個(gè)：優(yōu)、良、中、較差、差，并確定經(jīng)典域和節(jié)域，如下所示：

式中：C11,C12,C13,C32,C33為定量指標(biāo)，由現(xiàn)有文獻(xiàn)和《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》查詢(xún)得到，其他為定性指標(biāo)，由專(zhuān)家打分法獲得。

4.2 確定待評(píng)物元。由8 位專(zhuān)家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)等條件給出定性指標(biāo)的三角模糊數(shù)，按照公式（14）：確定每個(gè)專(zhuān)家對(duì)每個(gè)指標(biāo)的實(shí)際取值。再根據(jù)專(zhuān)家所占權(quán)重和公式（15）：X=∑ωi Di確定每個(gè)指標(biāo)的實(shí)際量值，其中8 位專(zhuān)家所占權(quán)重為：ω= （0.153,0.093,0.107,0.125,0.116,0.105,0.162,0.139）T。

4.3 確定指標(biāo)權(quán)重。先由8 位專(zhuān)家對(duì)上海市ULS 建設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的二、三級(jí)指標(biāo)分別確定序關(guān)系，根據(jù)公式（8）、公式（9）、公式（10） 分別確定二、三級(jí)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。后根據(jù)二、三級(jí)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)值求得三級(jí)指標(biāo)相對(duì)于總指標(biāo)體系的權(quán)重系數(shù)，如表5 所示。

4.4 結(jié)果分析。根據(jù)ULS 適應(yīng)性評(píng)價(jià)經(jīng)典域、節(jié)域、各指標(biāo)權(quán)重、關(guān)聯(lián)函數(shù)和關(guān)聯(lián)度的公式，計(jì)算出各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)各等級(jí)的綜合關(guān)聯(lián)度，如表6 所示。

表6 綜合關(guān)聯(lián)度

根據(jù)關(guān)聯(lián)度最大識(shí)別原則，確定上海市ULS 建設(shè)適應(yīng)性評(píng)價(jià)等級(jí)為良，結(jié)果較為理想，與實(shí)際接近。其中：上海市2020 年GDP 為3.87 萬(wàn)億元，增長(zhǎng)1.7%；貨物運(yùn)輸量為13.9萬(wàn)噸，增長(zhǎng)27%；民用車(chē)輛擁有量471.39 萬(wàn)輛，增長(zhǎng)6.5%。這些變量的增長(zhǎng)進(jìn)一步促進(jìn)ULS 的建設(shè)。此外，上海市地質(zhì)調(diào)查研究院為開(kāi)發(fā)地下空間已展開(kāi)了三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查，并給出了相應(yīng)的結(jié)果分析，這為上海市建設(shè)ULS 減少了安全隱患。同時(shí)，上海市的綠地面積較2019 年有所增加，若建成ULS，上海市汽車(chē)排放的尾氣將會(huì)減少綠植吸收廢氣的負(fù)擔(dān)，增加居民生活幸福感。

5 討 論

通常來(lái)說(shuō)，主成分分析法、德?tīng)柗品ǖ榷际浅Ｓ玫闹笜?biāo)篩選方法，而本文采用灰色統(tǒng)計(jì)法篩選指標(biāo)。比較發(fā)現(xiàn)，本方法在指標(biāo)判斷上依靠專(zhuān)家的主觀意愿和經(jīng)驗(yàn)，但因這些專(zhuān)家都是地下物流方面的權(quán)威人士，其意見(jiàn)是可信客觀的。現(xiàn)有研究大多采用物元分析法評(píng)價(jià)模型，忽視了定性指標(biāo)的模糊特征。因此本文在此基礎(chǔ)上將模糊與物元相結(jié)合，引入三角模糊數(shù)對(duì)定性指標(biāo)進(jìn)行定量判斷，使得結(jié)果更加科學(xué)合理。但是，本文采用的灰色統(tǒng)計(jì)法和序關(guān)系法賦權(quán)依靠人的主觀判斷，所以在接下來(lái)的研究中將借助定量的數(shù)據(jù)對(duì)指標(biāo)篩選和賦權(quán)，增加科學(xué)性。

6 結(jié) 論

隨著城市的快速發(fā)展，環(huán)境、交通等問(wèn)題加劇，建設(shè)ULS 已成為城市可持續(xù)發(fā)展的重大規(guī)劃之一， ULS 建設(shè)適應(yīng)性評(píng)價(jià)也成為城市開(kāi)展地下物流的首要問(wèn)題。本文通過(guò)影響因素分析構(gòu)建初選指標(biāo)集，運(yùn)用灰色統(tǒng)計(jì)法有效篩選指標(biāo)，得到評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，之后采用模糊物元分析法對(duì)指標(biāo)體系評(píng)價(jià)分析，其中根據(jù)定性指標(biāo)的模糊性，引入三角模糊數(shù)對(duì)指標(biāo)定量判斷，受局限性小，包容性強(qiáng)。最后本文以上海市為例驗(yàn)證該評(píng)價(jià)模型，得到：模糊物元分析能夠有效消除人的判斷帶來(lái)的模糊性，且根據(jù)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度分析能告誡城市管理者應(yīng)重視的方面，結(jié)果得到上海市ULS 建設(shè)適應(yīng)性評(píng)價(jià)等級(jí)為良，具有合理性。但仍需政府和市民的共同努力，比如市民可以減少私家車(chē)的出行以緩解交通擁堵現(xiàn)象，而政府也應(yīng)加以重視和鼓勵(lì)，有效監(jiān)督市民“綠色”出行等。