基于物元可拓模型的城市公交系統績效評價

普荃

摘要：本文通過筆者帶領所教學生到昆明的青年路、環城東路等主要城市道路進行城市公交車運營情況調查分析，在此基礎上結合訪問昆明市公交二公司的數據來結合物元可拓模型的應用原理，對城市公交系統如：服務質量、管理水平和運營環境等方面進行績效評價。主要是考慮到“公交優先”在昆明等很多城市已經實施運行了十余年之久，至今，公共交通優先仍有哪些優勢？在眾多的評價方法中，如何有效避免單目標評價所帶來的片面、孤立結論？如何經過定性和定量的評價能較為客觀地得出現在我市公共交通運行中仍然存在的一些問題并能有的放矢的進行完善和提升，最終為其他人口規模和發展水平相類似的城市的公交系統的發展提供一些有價值的參考。

關鍵詞：物元可拓模型；城市公共交通；績效評價；服務質量；管理水平；運營環境

中圖分類號：U491 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）16-0092-05

一、引言

面對日趨嚴重的城市交通擁堵問題，盡管早在1999年前后我國就已經明確了以公共交通為主導的交通格局發展模式，很多城市也一直堅持發展“公交優先”并取得了一定效果，目前城市公交系統還存在哪些不足需要完善和改進？該如何結合城市本身特點來評價公共交通系統運營績效呢？種類繁多的評價方法和評價指標該如何選擇才能更好地合理、科學來反映城市公交的情況，并為城市的管理者和決策者提供有價值的參考和借鑒。

從大量事實表明：國內外很多城市都大力發展公共交通，其帶來的效益是巨大的，比如：極大程度改變了市民出行方式，以公共交通為主結合其他交通方式出行帶來來巨大的社會經濟效益，包括交通擁堵的減少、出行質量的提高、能源消耗的降低、低收入人群能享受到社會的福利等，對城市公交系統運營績效進行科學的評價能針對性較強地發現城市公交車在運行中還存在哪些不足，亦能較好地推動城市公共交通的發展并有效提高和完善其發展。國外建成城市公交系統時間較早對城市公交系統的評價研究也相對起步較早，既有涉及對城市公交某個方面的評價，如：票價、政策、路網布置、換乘系統等，也有包含了運營環境、服務質量、管理水平等的整體評價。追溯起來到目前為止評價最高的是歐洲的巴西的庫里提巴，該市是巴西第三大城市，人口約為277萬人，平均每3-4人擁有一輛小汽車，是巴西小汽車擁有量最高的城市。在1974年實施城市快速公交模式后，目前已形成較為完善的綜合公共交通系統，共有巴士專用通道74公里，6條公交主干到構成250公里長的“快速巴士”干線，其公交專用道設置于道路中央，為今后建設高架軌道交通保留了空間。該市市民選擇公交出行比例高達75%以上，是公交優先運營最為成功的城市之一。[1]加拿大的渥太華擁有北美最完整和使用率最高的巴士專用道，早在1982年渥太華就建成了巴士專用道，包括15.5英里長的告訴公路巴士專用道，7.5英里長的地面巴士專用道和2英里長的市中心巴士專用道，共有22個車站和沿線停車換乘設施，巴士每天乘客量為20萬人次，是公眾對公共交通評價較為滿意的城市。[2]目前中國約有139個城市設置巴士專用道1232條，根據城建統計公報采用專家評估法結論統計：巴士約承擔35%的中國城市居民的出行量，從擁有量來看上海居全國第一，從客流量來看北京排第一，杭州、青島、昆明等城市均是公交優先發展較好的典范城市。[3]可見，建設高效、綜合、完善的城市公共系統是世界各國城市發展的合理趨勢，公共交通優先也將是我國一直繼續堅持的發展政策，該如何評價目前運行的公交優勢在哪里，需要改進的又是哪些，并進一步完善城市公共交通體系，只有通過較為真實可靠的評價方法來得出目前公共交通還存在哪些不足。

二、分析問題

在多篇文獻中得知：國內外很多學者一直關注著公共交通優先問題，中國的城市交通規劃學會還多次召開專門會議討論城市公交優先發展技術和措施，并成立專門的工作小組積極推進公共交通系統良好運作；許多大型和研究機構、城市管理部門、公共交通運營機構和巴士制造商都加入相關組織中以期大力推動公共交通的發展。[4]隨之也產生了諸多對公共交通運營績效評價的方法，如：專家分析法、層次分析法等，還有較為單一的僅僅只針對公共交通對環境產生影響的環境影響評估或公共交通產生的經濟社會效益評估等。對于公共交通而言，很多因素無法用金錢來衡量，也不是一兩個指標就能反映公共交通運營的情況，加上評價影響因素涉及諸多方面，單就自然因素來看就包括了：噪音、空氣質量、水質量、公交車尾氣排放量等因素，因此采取之前較為流行的專家打分法或層次分析法來進行對公共交通的運營績效評價顯得主觀性較強，專家的個人意愿嚴重影響了評價指標體系的選擇及權重的確定，無法較為客觀系統地反映城市公共交通運營的實際狀況，所以必須選用較為客觀的評價方法能有效突出評價指標的科學性、嚴謹性。考慮到：物元可拓模型評價法正是基于系統性原則、科學性原則、客觀性原則和實用性原則的思路來對事物進行評價的，所以本文選擇用物元可拓法對昆明的公交車運營進行建模后評價。

（一）物元可拓模型的應用

1.物元可拓模型概述。所謂可拓學主要是研究物元及其關系的基本理論，為解決事物矛盾問題提供了相應的理論參考及技術支持。在實際應用中表現為通過表象的內容來解決矛盾問題，需要將評價對象、對象的特征及指標的值集合成一個整體來看。[5]其特點是：一是注意為了解決矛盾問題，并討論其內容相容性的理論和方法；二是處理問題時，物元模型的基本單位為物元，其依據是物元可拓性，工具為物元變化；三是在可拓集合理論前提下應用可拓域進行事物的量化描述。[6]

2.物元評價模型的步驟。建立物元評價模型的基本步驟為：

（1）確定物元；物元是描述事物的基本單元，一般是通過R=（M，C，X）來表示，其中M表示研究的事物，C是事物的特征名稱，一般用指標來說明，X是特征C所對應的指標值。若M的評價特征有很多，以C1，C2，C3，…，Cn表示，其指標值以V1，V2，…，Vn表示，則該事物完整的物元矩陣可表示為：

Ri=■物元矩陣公式（1）

其中，c1，c2，c3，…，cn表示指標的名稱；x1，x2，…xn分別表示各項指標的值。這里，C1、C2、C3分別表示公交車的平均運行速度、平均出行時間、準點率、故障響應率、交通費率、智能調度系統的準確率、運能和客流匹配度、車萬公里故障率、站點飽和度、公交線網密度、政府政策支持力度等研究對象；x1，x2，…x15分別表示各項指標的數量值。

（2）經典域、節域。將MB表示評價的標準對象，【aB1，bB1】、[aB2，bB2]、…、[aBN，bBN]分別為指標值x1，x2，…xn所在評價等級的量值范圍，稱為節域。城市公交系統運營績效的經典域的物元矩陣可表示為：

RB=■物元矩陣公式（2）

（3）賦予權重系數。在賦予權重時應充分考慮定性與定量兩個方面的特征，如運營環境中的政府支持力度需要通過對決策者進行專家主觀判斷而對于公眾的滿意度又需要大量的調查問卷進行反饋，如：統計乘客對公交車的票價合理性調查、車內環境、站臺設置、換乘地鐵或其他交通工具是否方便等信息；在調度管理水平上又不能遺漏公交公司調度指揮中心根據運行線路配備的駕駛員人數，每條線車輛運行時間等因素最終確定為：每個評價指標的量值xi，令：

dimax=maxx■-a■？搖，b■-x■？搖 公式（3）

dimin=minx■-a■？搖，b■-x■？搖

由于各指標的等級劃分都經過標準化處理，所以各指標的量值范圍均在【0.1】之間，那么：api=0、bpi=1，可得評價指標的權重計算公式為：

Wi=■

式中i=1，2，…n，μ為可調系數，一般取μ=1

（4）確定關聯度。根據可計算的具體關聯度的值。比如：發車頻率的提高就會使乘客候車時間縮短，一般是一條線路上原來發車時間為每5分鐘一趟，如縮短為間隔3分鐘發一趟，則關聯度就可以得出乘客候車時間也會縮短2.5分鐘，綜合起來平均可為每位乘客節約出行時間9.1分鐘，按85萬人次計算，一年可以節省4705萬h。[7]

（5）綜合評價。首先由單個指標權重系數Wi以及指標Ci的關聯度k（xi）得出評價對象的關聯度：Ki=∑■■W■K（X■） 公式（5）

若ki=maxki（m）>0，（0≤i

■=■ 公式（6）

i*=■ 公式（7）

以上i*是等級的特征值，從特征值得大小來判斷城市公交運營教學的水平偏向其中何種級別的程度以此來衡量城市公交運營績效的等級水平，并從中分析評價對象運營中存在的問題。[8]

（二）昆明公共交通應用及發展情況

昆明在上世紀90年代末期就交通發展方面與其友好城市——瑞士的蘇黎世開展交流合作，并逐漸形成了以“公交優先”為主導的城市交通發展策略。1999年昆明首條現代公共交通專用道路建成并投入使用，城市公交平均日客運量和公交出行比例都大幅度上升，截止到2014年，昆明日均客運量和出行比例在原來的基礎上增加比例分別為100%和85%，“公交優先”的發展取得了良好效益，獲得了廣泛認可和肯定。[7]擬通過3個方面對我市公交運行績效進行分析，即：服務質量（A1）、管理水平（A2）、運營環境（A3），選定一系列評價指標，如服務質量選定：平均運行速度（B1）、平均出行時間（B2）、準點率（B3）、故障響應時間（B4）、交通費率（B5），其中可以進行量化的指標為B1、B2、B3、B5，而B4則通過詢問乘客及公交公司相關人員獲得。于2014年3月至2015年2月期間避開節假日、上下班高峰等特殊因素，通過筆者帶領60余名學生在昆明青年路、環城東路、環城北路、環城南路、彩云北路、彩云中路、彩云南路、拓東路等主要道路上進行收集的公交車運營情況數據，之后對采集的數據進行統計和分析將之代入前述的物元可拓模型矩陣公式（1）、（2）、計算公式（3）、（4）、（5）、（6）、（7）進行分析得下表：

經建模計算后：i*=0.77，屬于“良”等級，表明昆明的公交運營從服務質量、管理水平和運營環境三個大方面來說情況尚可，得到廣大群眾的基本認可，從評價指標運算過程中發現：經過近20年“公交優先”的執行，仍存在一些不足可以加以改進和完善。

（三）評價后分析

通過建立物元拓模型進行分析得出：昆明市目前公共交通系統仍有以下問題啻待解決和完善：一是在政策支持方面應繼續堅持“公交優先”，如果缺乏強有力的立法保障，“公交優先”就會只是一種理念式的宣傳，必須繼續加強其法律地位，確定戰略框架，使“公交優先”成為經營經濟社會發展的一項法定性、強制性要素，報賬其在城市發展中的地位和作用。從傳統實質上的“以車為本”轉向更為理性的“以人為本”，使“公交優先“的行動有法可依。二是繼續強調路權分配方面對公共交通的傾斜，糾正相當長一段時期內城市交通建設主要為小汽車服務，道路越來越寬，高架越來越多，但公交通行權卻得不到保障，交通越來越擁堵，道路設施作為一種公共資源應以滿足廣大人民群眾的出行需求為主，應該是“滿足多數、提倡公平、保護弱者”[7]，即應當按照運送人數而不是通行車輛數進行分配的原則，給予公共交通更優惠的條件，設置可能對非公共交通車輛進行必要的限制，如：規定公交車出站時其他車輛不得超越公交車、公交車停靠范圍內其他車輛不得停靠、允許公車車在交叉口綠燈時間內優先通過交叉口等。因為公共交通是面向全體大眾的，是普遍民眾出行最基本的交通方式，給公交路權的優先就是給最廣大群眾路權優先，實行公交路權優先真正體現了交通出行的公正、高效。三是建立公平科學的公交補貼機制，鑒于我國公共交通的發展和經營模式，當前我國城市公共交通的定價調整機制還應以社會公益性服務為導向，在成本定價基礎上核算，提倡低票價政策，不是政府根據城市公共交通企業申報的年度財務決算報告和經營計劃來全額補貼，也不是“補貼包干”即政府給予城市公共交通企業每年固定的補貼數，而是按客運量和運輸工作量進行補貼，即“人公里補貼”和“車公里補貼”，就是按照企業運營里程和客運量的綜合水平確定補貼額度和按照企業實際運營里程和車次的綜合水平確定補貼額度，這樣可以促使城市公共交通企業為獲得更多補貼而努力提高客運量，注重設備更新與服務質量，也避免了不同公交企業之間爭搶客流、爭奪熱門線路的不良現象，能較好體現公交優先發展的公平性。[8]四是提升和完善公交的服務，包括為乘客提供準確的公交出行信息的信息服務系統，比如，現在昆明的北京路、滇池路公交站臺上的電子顯示屏上可以讀出該車站即將進站的公交車是哪幾路，下一趟某路線的車尚有多少分鐘可以到達本站臺的信息等。目前還可以再進一步提供線路安排、運營計劃、票價等可支持乘客作為初步出行計劃的信息，除了車輛的到達、離開時間外，還有線路換乘的信息（不僅僅是公交車與公交車的換乘，還包括公交車與地鐵、城市輕軌、遠途客運班車的換乘信息等。雖然昆明已開通多條市區通往機場的大巴，但在宣傳力度上和信息服務系統方面還可以更進一步完善，如：通過哪幾條公交線路車可以實現與機場大巴的換乘，在哪些站點可以進行換乘，運行時間等信息，這樣前往機場的乘客可以進行很好的出行規劃不致延誤飛機或火車。人性化的公交服務設施還包括環保型公交車、提高車內的舒適程度、改善站點設計為乘客創造方便的候車條件（如：輪椅通道、供殘疾人或腿腳不方便人上下車的低地板或可伸縮地板、盲文站牌和語音報站系統方便殘疾人候車）、也可以設置候車站臺上的緊急電話保證乘客在特殊情況能直接接通110或120、運用定位技術實現對運營車輛的監控，運用有效策略使晚點車輛盡可能恢復正常運營，提供安全協調監控和緊急救援服務系統的接口，編制運營車輛的維修計劃并為修理人員進行高效的工作分配等。[9]五是完善城市公交網絡系統建設，結合自身情況來構建層次清晰、換乘便捷的公交網絡。[10]保障公交場站設施的及時配套，如呈貢是昆明近幾年規劃和發展中的“新城”，老城市中心與呈貢之間的連接、換乘等問題應將公交場站等配套設施納入城市舊城改造和新區建設計劃、新建居住小區、工業區、開發區的建設中，實現同步設計、同步建設、同步竣工、同步交付使用的“四同步”。

在上述的公交車運營績效評價中可以看出采用物元可拓模型來進行分析評價結合了可以量化的一些具體特征元素，如：公交車運行的平均車速、準點率、公交路網密度等，這些可以通過對公交車的實際調查獲得；其他一些無法進行量化的指標，如：政府的支持力度、乘客的舒適水平等，在收集時是通過相關文獻的查閱及到公交公司等有關部門通過問卷調查或詢問的方式來獲取。

三、結論與展望

考慮到針對城市公交的績效評價目前尚無較為成熟的定論，在評價過程中因涉及到大量數據的搜集和整理，指標較多，無法進行系統的統計收集而評價方法又多以專家打分法為主，專家的個人因素顯得主觀性太強，專家人數多時還會出現結論難以統一。而本文采用物元可拓模型進行分析評價，既考慮了定量方面因素又綜合了定性方面的因素的處理，顯得較為真實、客觀。本文采用物元可拓模型對城市公共交通系統進行分析主要是該模型對于探討解決矛盾問題的規律和方法較為客觀的一種評價方法，能將多因子評價標準歸結為單目標決策，所以本文僅就公共交通系統中的公交車進行了分析研究，一個城市的公共交通系統不僅包括了公交車、地鐵、還有出租車和長、短途客運等組成，而可拓學正是一種用數學的不確定在實際中來解決指標的不相容性和變異性問題的評價方法，所以本文采用物元可拓模型進行建模研究就可以只選取想研究的公交車作為主體研究對象來確定權重進行建模得出和公交車對應的結論。這是與之前的其他文獻和研究報告所不同的，當然，由于受人力、物力等多方面因素的限制在樣本容量方面僅是調查了有代表性的路段的部分公交車，存在一定的樣本容量不足帶來的局限。在指標體系的選擇上也沒有考慮太多經濟效益方面的因素，僅考慮了一個交通費率也是不太全面的一個方面。希望今后能有機會更加系統、充分的考慮各方面因素對城市公共交通系統進行更為客觀、科學的評價。希望通過本文能為與昆明市人口規模、發展情況大致相同的城市在公共交通的可持續發展中提供一些參考。

參考文獻：

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