城市交通的多方法綜合評(píng)價(jià)與分析＊

傅新平 邱 超 周習(xí)鵬

（水路公路交通安全控制與裝備教育部工程研究中心1） 武漢 430063）（武漢理工大學(xué)智能交通系統(tǒng)研究中心2） 武漢 430063）

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

城市交通綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)該滿足宏觀和微觀兩方面進(jìn)行評(píng)價(jià)的要求．同時(shí)，評(píng)價(jià)指標(biāo)還要獲取方便、計(jì)算簡(jiǎn)單．在參考大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，充分考慮城市交通系統(tǒng)的設(shè)施建設(shè)、功能建設(shè)、結(jié)構(gòu)建設(shè)、環(huán)境和安全特性［1－3］，利用德?tīng)柗品ㄟx定交通發(fā)展指數(shù)、交通暢通指數(shù)、交通環(huán)境指數(shù)、交通安全指數(shù)和交通出行指數(shù)5個(gè)準(zhǔn)則層及萬(wàn)人擁有公交車數(shù)量、車均機(jī)動(dòng)車道面積、道路網(wǎng)密度、車均停車面積、人均非機(jī)動(dòng)車道路面積、主干道平均車速、道路平均飽和度、交叉口阻塞率、城市中心區(qū)干路網(wǎng)交通負(fù)荷度、單位運(yùn)輸量燃油消耗、日均空氣質(zhì)量等級(jí)、萬(wàn)車死亡率、萬(wàn)車事故率、萬(wàn)人死亡率、公交分擔(dān)率、私家車分擔(dān)率、出租車分擔(dān)率、非機(jī)動(dòng)車分擔(dān)率共18個(gè)指標(biāo)，運(yùn)用層次分析法（analysis hierarchy process，AHP）建立城市交通綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的體系．見(jiàn)表1．

2 確定評(píng)語(yǔ)集

根據(jù)公安部交管局、建設(shè)部城建司2007年聯(lián)合印發(fā)的《城市道路交通管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》，把指標(biāo)的指數(shù)評(píng)價(jià)劃分為5個(gè)等級(jí)，即［10，9］，［9，8］，［8，7］，［7，6］，［6，0］5個(gè)區(qū)間，對(duì)應(yīng)的評(píng)語(yǔ)集為：｛V1，V2，V3，V4，V5｝：｛很好，較好，一般，差，很差｝．相應(yīng)評(píng)語(yǔ)集的百分制表示為C＝｛c1，c2，c3，c4，c5｝＝｛100～90，90～80，80～70，70～60，60～50｝．

表1 城市交通綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3 指標(biāo)權(quán)重的確定

3．1 主觀賦權(quán)法——層次分析法確定權(quán)重

層次 分 析 法 （analysis hierarchy process，AHP）確定權(quán)重的步驟首先是構(gòu)造判斷矩陣B，然后分別是層次單排序一致性檢驗(yàn)和層次總排序一致性檢驗(yàn)，通常認(rèn)為當(dāng)層次總排序隨機(jī)一致性比例CR≤0．10時(shí)，層次總排序的計(jì)算結(jié)果具有滿意的一致性［4－5］．層次分析法最主要的判斷矩陣B的確定受主觀因素影響很大，而判斷矩陣直接關(guān)系后續(xù)工作能否正常進(jìn)行，故為了削弱主觀因素影響，應(yīng)該將之與客觀賦權(quán)法結(jié)合使用．

3．2 客觀賦權(quán)法——熵值法確定權(quán)重

熵值法（entropy method）確定權(quán)重的步驟如下．

2）計(jì)算第i項(xiàng)指標(biāo)的熵值ei＝－ ×ln（pij），其中：k ＝ ［ln（n）］－1為常數(shù)，顯然，0≤ei≤1．

3）計(jì)算指標(biāo)xi的差異性系數(shù)di＝1－ei，di越大，則指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的比較作用越大．

4）確定指標(biāo)權(quán)重wi＝

3．3 組合賦權(quán)法確定權(quán)重

設(shè)pi，qi分別為主、客觀賦權(quán)法確定的指標(biāo)xi的權(quán)重，則可以用以下兩個(gè)公式來(lái)確定綜合權(quán)重wi，分別稱為“加法”集成法式（1）和“乘法”集成法式（2）．

鑒于“加法”集成法中系數(shù)k1，k2難于確定，故本文選用“乘法”集成法．

3．4 構(gòu)造評(píng)價(jià)矩陣R

評(píng)價(jià)矩陣R是反映從評(píng)價(jià)因素U到評(píng)價(jià)尺度V之間的模糊評(píng)價(jià)關(guān)系，是一種模糊映射．本文采用灰色關(guān)聯(lián)法確定評(píng)價(jià)矩陣R［6］．首先確定樣本矩陣D，然后確定評(píng)估灰類，即確定評(píng)估灰類的定級(jí)數(shù)、灰類的灰數(shù)及灰數(shù)的白化權(quán)函數(shù)．依據(jù)實(shí)際評(píng)估問(wèn)題設(shè)評(píng)估灰類序號(hào)為e（e＝1，2，…，g），即有g(shù)個(gè)評(píng)估灰類，通常的白化權(quán)函數(shù)有以下3種：

1）第1灰類 “高”（e＝1），灰數(shù)為?∈［d1，∞），其白化權(quán)函數(shù)為

2）第二灰類 “中”（e＝2），灰數(shù)為?∈［0，d2，2d2］，白化權(quán)函數(shù)為

3）第三灰類 “低”（e＝3），灰數(shù)為?∈［0，d3，2d3］，白化權(quán)函數(shù)為

白化權(quán)函數(shù)的閾值di（i＝1，2，…，n），可采用客觀閾值或相對(duì)閾值或二者的綜合來(lái)確定．用灰色統(tǒng)計(jì)法確定灰數(shù)的白化權(quán)函數(shù)，求出dli屬于第e類評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)fe（dli），據(jù)此求出評(píng)判矩陣的灰色統(tǒng)計(jì)數(shù)（記為pie）和總灰色統(tǒng)計(jì)數(shù)（記為pi）

再綜合r位專家對(duì)第s個(gè)評(píng)估對(duì)象的評(píng)估指標(biāo)，采用第e種評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的灰色權(quán)值rie＝pie／pi，進(jìn)而可構(gòu)成評(píng)價(jià)矩陣

4 城市交通模糊綜合評(píng)價(jià)

綜合評(píng)價(jià)就是將各指標(biāo)的組合權(quán)重與評(píng)價(jià)矩陣R，進(jìn)行多次模糊計(jì)算，算出最終評(píng)語(yǔ)集A，最后對(duì)評(píng)語(yǔ)進(jìn)行定量化處理得出綜合評(píng)價(jià)的百分?jǐn)?shù)［7］．

4．1 城市交通模糊綜合評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型

設(shè)因素論域U 由k層組成（k≥2），第一層（最高層）具有m個(gè)因素，U＝，，…，），評(píng)語(yǔ)集V＝（V1，V2，…，Vn），則多層次模糊綜合評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型為

式中：W為各層的權(quán)向量，其中下標(biāo)的個(gè)數(shù)x表示W(wǎng)為第x＋1層的各個(gè)權(quán)向量；R為最底層（第k層）的模糊評(píng)價(jià)矩陣；運(yùn)算符“·”按M（∧，∨）運(yùn)算．

4．2 模糊綜合評(píng)價(jià)的步驟

多層次模糊綜合評(píng)價(jià)是從最底層（第k層）開(kāi)始，向上逐層運(yùn)算，第k層評(píng)價(jià)的結(jié)果就是第k－1層因素的模糊關(guān)系矩陣，直至得到最后的評(píng)語(yǔ)集A＝W·R．然后對(duì)評(píng)語(yǔ)進(jìn)行定量化處理得到最終的評(píng)價(jià)結(jié)果．計(jì)算步驟如下（k＝2）．

1）城市交通綜合評(píng)價(jià)的因素集分為一級(jí)指標(biāo)集Ui（i＝l，2，3，4，5）和二級(jí)指標(biāo)集Uij（i＝1，2，3，4，5；j＝l，2，3，4，5）．利用 Delphi法和白化權(quán)函數(shù)法計(jì)算出最底層因素集與評(píng)語(yǔ)集之間對(duì)應(yīng)的模糊評(píng)價(jià)矩陣Rij．

2）進(jìn)行第二層的運(yùn)算，分別得到Ai＝Wi·Ri，即A1＝W1·R1，…，，Am＝Wm·Rm．完成第二層的計(jì)算后，令R ＝ ［A1，A2，…，Am］T．

3）進(jìn)行最高層的運(yùn)算，得到最后的評(píng)語(yǔ)集A＝W·R，然后對(duì)評(píng)語(yǔ)進(jìn)行定量化處理得到最終的評(píng)價(jià)結(jié)果．

4）結(jié)果量化處理．評(píng)語(yǔ)集采用百分制表示，就得到了一個(gè)關(guān)于評(píng)語(yǔ)的分?jǐn)?shù)向量C＝（c1，c2，c3，c4，c5），對(duì)于難以決策的向量，通過(guò)分?jǐn)?shù)向量計(jì)算得分，令

由于各評(píng)語(yǔ)的得分是一個(gè)區(qū)間，所以一般計(jì)算3個(gè)有代表性的得分S高，S中，S低．

5 實(shí)例應(yīng)用

以武漢市為例，指標(biāo)評(píng)價(jià)值參考《2009年武漢市交通年度發(fā)展報(bào)告》以及城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)資料，并結(jié)合公安部交管局、建設(shè)部城建司2007年印發(fā)的《城市道路交通管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》．由于“城市中心區(qū)干路網(wǎng)交通負(fù)荷度”這項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)難以獲得，故選取其他17項(xiàng)指標(biāo)對(duì)武漢市城市交通系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)．請(qǐng)8位專家為上述各項(xiàng)指標(biāo)打分，規(guī)定打分范圍為1～10分，得到專家對(duì)指標(biāo)的評(píng)價(jià)樣本矩陣D＝（die）8×17：

將樣本矩陣D中的數(shù)據(jù)分別按照AHP法、熵值法和組合賦權(quán)法步驟計(jì)算，得各級(jí)指標(biāo)權(quán)重如表2、表3所列．

表2 武漢市城市交通綜合評(píng)價(jià)體系一級(jí)指標(biāo)權(quán)重

表3 武漢市城市交通綜合評(píng)價(jià)體系二級(jí)指標(biāo)權(quán)重

如前所述，把指標(biāo)的指數(shù)評(píng)價(jià)劃分為5個(gè)等級(jí)，即［10，9］，［9，8］，［8，7］，［7，6］，［6，0］五個(gè)區(qū)間，對(duì)應(yīng)的評(píng)語(yǔ)集為：｛V1，V2，V3，V4，V5｝：｛很好，較好，一般，差，很差｝，即評(píng)價(jià)灰類為5個(gè)．

依照前面介紹的方法，由式（16）、（17）可得pie，pi和rei（i＝1，2，…，17；e＝1，2，…，5），于是得R＝（rie）5×17矩陣

由評(píng)價(jià)矩陣R，按最大隸屬度原則，對(duì)二級(jí)指 標(biāo)進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)，如表4所列．

表4 武漢市城市交通綜合評(píng)價(jià)體系二級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果

表5 武漢市城市交通綜合評(píng)價(jià)體系一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果

表6 武漢市城市交通綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)表6結(jié)果可知，用式（21）對(duì)評(píng)語(yǔ)結(jié)果進(jìn)行定量化處理后，武漢市城市交通綜合評(píng)價(jià)的最高得分為77．65，小于80；最低得分為68．49，介于65和70之間．故武漢市城市交通綜合評(píng)價(jià)為“一般”和“差”之間，而更偏向于“一般”，結(jié)果符合武漢市城市交通現(xiàn)狀．

由表5的評(píng)價(jià)結(jié)果可知，武漢市城市交通中交通發(fā)展?fàn)顩r較差、交通暢通狀況差，應(yīng)加大交通設(shè)施投資力度，加大交通管制力度，改善交通結(jié)構(gòu)、交通環(huán)境和交通安全．

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