基于模糊物元分析的綜合交通體系評價方法

周 微，賈元華

(北京交通大學 交通運輸學院，北京 100044)

0 引言

伴隨著改革開放后我國經濟的高速發展，我國的交通運輸業出現了前所未有的發展勢頭，逐步建立并完善了公、鐵、水、航等幾種運輸方式協調發展、優勢互補的綜合交通體系.綜合交通體系的形成可簡化客貨運輸的中間環節，協調各交通方式之間的銜接，促進區域交通一體化的形成，是進一步保障國民經濟持續健康快速發展、改善人民生活質量和促進國防現代化建設的保證.

然而，我國綜合交通體系建設在取得長足進步的同時，仍面臨著諸多問題.綜合交通基礎設施規劃建設中存在的盲目性、功利性及短期行為，導致我國綜合交通體系在總量規模迅速擴張的同時，對發展的質量重視不足，這不僅制約了綜合交通系統效能的發揮，也無法滿足目前社會經濟發展的需要，甚至成了阻礙其發展的“瓶頸”.

對綜合交通體系的評價可以衡量交通體系建設的水平與狀況，分析發展過程中存在的關鍵問題和阻礙其發展的主要因素，進而提出相應的解決措施與建議，促進區域乃至全國綜合交通體系的構建和發展，實現交通的可持續發展.對綜合交通體系的評價，應該遵循導向性與目的性、系統性與客觀性、動態性與時效性以及獨立性與綜合性相統一的原則［1］.

1 綜合交通評價指標體系的建立

綜合交通體系是一項具有綜合性、多層次、全方位等特征的復雜的系統工程，各交通方式只有協調一致、相互銜接的構成一體化的綜合交通體系，才能高效的服務于區域社會經濟發展這個整體目標.

概括地說，綜合交通體系的發展應做到“軟硬兼施、內外兼修”.其中，“軟”是指綜合交通體系的交通組織管理水平，衡量的指標包括管理體制的完善性、信息化水平、應急保障能力、管理人員素質等;“硬”主要是指交通基礎設施的建設，衡量的指標包括運網密度、負荷均勻性、樞紐密度、樞紐服務半徑及覆蓋范圍、各等級樞紐站點比例、客貨發送能力等;“內”是指綜合交通體系內部的協調，衡量的指標包括運網非直線性系數、運網連通度、平均換乘時間、人均換乘設施面積、客貨周轉量、運網成環率等;“外”是指綜合交通體系與社會、經濟、環境之間的協調發展，衡量的指標有單位固定資產投資的運輸量或運力產出、經濟協調指數、運輸業總產值、人口協調指數、提供就業崗位、單位換算周轉量用地面積、單位換算周轉量燃油消耗、資源協調指數等.

基于以上的分析，本文在現有研究的基礎上，從基礎設施建設、交通組織管理、體系內部協調、經濟社會影響和資源環境影響五個方面建立了評價指標體系［2-5］，評價指標體系構成如表1所示.

表1 綜合交通體系評價指標體系

2 綜合交通體系的評價方法

2.1 評價方法選擇

目前，綜合評價的方法有很多，如層次分析法，數據包絡分析法，灰色聚類分析法，模糊綜合評價法等［6-9］.但這些方法缺乏系統的評價參照物，易受人的主觀因素影響，很難同時滿足定性分析與定量分析相結合的要求.模糊物元理論是由我國學者所創立的多元數據量化決策的一種新方法，常用來研究不相容問題.模糊物元分析方法可以將多目標評價歸結為單目標決策，在評價過程中既充分考慮專家的豐富經驗，又有效減小了主觀因素的影響，并且能夠以定量的數值簡潔明確地表示評價結果，適用于多指標的綜合評價問題.

針對本文所建的評價指標體系所需基礎資料多、涉及層面廣、有些指標不易量化等特點，在對以住評價方法的研究基礎上，本文采用模糊物元分析的評價方法，同時借助隸屬度的概念來評價和統一不同量綱的指標，以及運用層次分析的思想來分析復雜對象.該綜合評價方法有利于盡可能準確地確定權數，有利于最大限度地客觀描述評價對象，還有利于解決微觀層面指標和宏觀層面指標的不相容問題.

2.2 模糊物元的基本定義

物元分析方法是我國著名學者蔡文教授于1983年首創的一門介于數學和實驗之間的學科.物元是指由“事物、特征、量值”三個要素組成的有序三元組來描述事物的基本元，如果其量值具有模糊性，便稱這種物元為模糊物元［10］.

式中，R表示模糊物元;M表示事物;C表示事物M的特征;u(x)為與事物特征C相應的模糊量值，即事物M對其特征C的相應量值的x的隸屬度.

2.3 模糊物元綜合評價的步驟

2.3.1 建立評價事物的模糊復合物元

在對事物進行評價時，通常要考慮n個主要因素，p項次要因素，并將其分為m個等級.設Cik(1≤i≤n， 1≤k≤p)表示評價指標，μjik表示評價指標Cik對等級j的隸屬度，則m個等級的n維模糊復合物元Rmn可表示為：

2.3.2 建立評價指標的權重物元

評價指標通常有主要因素和次要因素之分，從層次分析角度建立次要因素的權重物元Rwik和主要因素的權重物元Rwi：

式中，wik(i=1，2，…，n;k=1，2…p) 表示第i項主要因素中第k項次要因素的權重系數值;wi(i=1，2，…，n)表示第i項主要因素的權重系數值.

則各級指標集中模糊復合物元Rb=Rwik*Rmn

2.3.3 建立綜合評價模糊復合物元對事物進行綜合評價

單項評價模糊復合物元Rx計算方法如下：

為克服片面性，使得評價結果更客觀，將各主要因素相應權重下的模糊量值的平均值、最大值、最小值一同作為評價指標，分別記做 dj1，dj2，dj3.RD為綜合評價模糊復合物元，則有：

式中，dj表示第j種評價等級的綜合評價值

最后，令dmax=max(dj)，則dmax所對應的等級就是評價對象所屬的等級.

3 實例分析

根據上節建立的評價指標體系和評價方法，經過數據的分析整理，對湖北省綜合交通體系現狀進行評價.本研究將湖北省綜合交通體系現狀分為五級，即差、較差、一般、較好、好.

建立綜合評價模糊復合物元必須先確定各評價因素的量值對各評價等級的隸屬度.在綜合交通體系的評價指標體系中，既有定量指標，又有定性指標.定性指標隸屬度的確定一般選用專家咨詢法，而定量指標的隸屬度可以看作是評價等級標準的函數.本文采用文獻［11］中所介紹的分段隸屬函數來確定相應指標的隸屬度，并利用層次分析法確定權重，最終得到各級權重物元Rkwi和Rwi.

根據評價指標相應的權重物元和模糊復合物元，依照2.3節所述方法計算，最后得評價結果如表2、表3所示.

表2 2003～2010年湖北省綜合交通體系合理銜接評價結果

表3 2003～2010年各級隸屬度所占百分比 %

從評價結果可以看出，湖北省綜合交通的發展水平是逐漸改善的.2003年和2004年綜合交通體系現狀均屬于“較差”的水平，2005年發生了改變，達到“一般”的水平，到2009年發展水平達到了“較好”，湖北省綜合交通體系正呈現出全面、協調、可持續發展的態勢.

這是因為，“十五”以來，湖北省充分利用其獨特區位優勢以及在國家綜合交通體系中的重要戰略地位，制定了武漢城市圈、鄂西圈、長江經濟帶交通發展規劃，全面加快了省內交通主骨架、主通道、主樞紐建設，統籌各種運輸方式協調發展，現已基本形成國家級鐵路路網中心、區域高速公路網重要樞紐、武漢長江中游航運中心，并努力建成全國重要門戶機場.近些年來，湖北省一直致力于構建鐵路、公路、航空、水運等多種運輸方式的大交通協調模式，不斷地促進綜合交通體系的發展和完善，為實現區域交通一體化、促進社會經濟發展提供有力保障.

4 結論

在參閱大量文獻資料的基礎上，本文建立了一套基于模糊物元分析的綜合交通體系評價模型，并通過實例分析對所建立的評價模型進行驗證.研究表明，該模型簡便、通用，所得出的評價結果客觀準確，具有較好的合理性及適應性，可以定量地衡量綜合交通體系的發展水平與質量，為制定綜合交通發展戰略以及實現交通與環境、能源、社會、經濟的和諧發展提供決策依據.

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