城市地下物流系統建設適應性評價研究

周愛蓮，王柔佳

0 引 言

城市地下物流系統是指運用自動導向車等承載工具，通過管道或隧道等形式將城市內的部分貨運量轉至地下的一種全新的運輸供應系統。ULS 建設可以緩解城市中交通擁堵、環境污染、交通事故等問題，并且ULS 在發揮其地下空間優勢的同時，在貨物運輸等領域也有巨大的優勢。

現階段，小杉[1]和皮埃拉奇[2]分別從技術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]在考慮了技術條件的同時，也分析了經濟、環境等條件對ULS 的影響；何煦等[5]根據影響因素的分析結合灰色模糊綜合評價法討論建設ULS 的可行性；潘欣維等[6]采用Delphi 和ANP 構建評價指標體系，結合TOPSIS 法提出ULS 可行性評價方法；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價法討論太原ULS 建設的可實施性；彭玫貞等[8]根據國外ULS 的發展經驗，探討分析現階段建設ULS 的重要意義；何煦[9]在分析建設ULS 的影響因素之后，采用多因素循環模型篩選指標，并提出序關系—云模型討論ULS 建設的適用性；屈川翔等[10]針對武漢ULS 可行性研究中的選址、布局、施工技術等問題運用數值回歸分析、SLP 等方法進行探討；于秋萌[11]通過各種方法的比較分析評價大連市的物流能力，最后篩選出熵值法和模糊物元法對大連市的物流能力進行評價。

就現有文獻來說，國內學者大多重視ULS 的評價模型研究，而對ULS 的影響因素分析和評價指標體系構建的解釋過少。因此，本文在現有研究的基礎上，根據影響因素分析，結合灰色統計法和模糊物元分析法判斷ULS 在上海市的適應程度，驗證該評價指標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價法優勢在于引入三角模糊數精確定性指標的量值，消除模糊程度，包容性較強。

1 ULS 建設適應性影響因素分析

ULS 建設的適應性評價是研究其自身是否與外界影響因素相適應和判斷城市能否建設ULS 的根據。參考現有研究成果，ULS 的建成有利于解決社會環境問題，而ULS 的建設，必然少不了經濟和技術的支持。因此，本文將從經濟、環境、社會、技術四個層面分析ULS 的影響因素。

1.1 經濟條件。建設ULS 的成本耗費巨大，分為前期的建設費用和后期的維護費用。其中，后期的維護費用較易實現，而前期建設費用的投入由城市財政收入情況決定，城市的財政收入越可觀，該城市ULS 建設就越易實施。此外，城市國民經濟生產總值越高，說明該城市的經濟發展水平也越高，也就說明該城市更適合建設ULS。所以，經濟方面的影響因素有城市財政收入、城市國民經濟生產總值、項目前期建設成本和項目后期運營成本。

1.2 環境條件。人民生活水平的提高導致城市私家車數量劇增，大氣污染和噪聲污染染嚴重。而建設ULS 不僅能改善大氣污染和噪聲污染情況，也能節省土地資源，促進節能減排，所以，建設ULS 迫在眉睫。同時，建設前期需考慮當地的地質條件，地殼活動越穩定，項目受自然條件的約束就越小，該地的適應性就越強。另外，建設ULS 能夠減少城市地面工程暴力工作現象，保護城市寶貴的自然和人文景觀。因此，環境方面的影響因素有城市空氣質量改善程度、城市噪聲污染改善程度、城市土地資源使用程度、城市地質條件和對周邊環境的影響。

1.3 社會條件。由于人們網購頻次的增加，對物流配送的時效性要求更高，致使城市物流配送量急劇增長，加重了交通擁堵現象。因此，建設ULS 不僅能夠緩解交通擁堵，還能提高單次貨運量。而城市貨運需求量與城市人口居住量密切相關，成正比關系。所以，建設ULS 大幅度提高了公共服務能力，滿足了居民對配送時效性的需求。此外，建設ULS 也離不開國家政策的支持。總的來說，社會方面的影響因素有城市交通擁堵改善程度、城市貨運需求量、城市人口居住量、公共服務能力和國家政策支持。

1.4 技術條件。因為各城市建設ULS 的技術能力不同，所以建設前需考慮運載工具的選擇、地質勘測技術、運輸通道的建設技術、貨流分布情況等，做到技術水平滿足當地建設設施的要求。同時，建設ULS 還應考慮地下線路的選擇是否會對城市原有的地下系統線路和城市地上建筑設施的穩定性產生影響等。所以，要結合自身城市條件對城市內部基礎設施進行完善，以便“地上”“地下”更好結合，提高城市工作效率。因此，技術方面影響因素有運輸工具的選擇能力、地質勘測能力、運輸通道建設能力、城市基礎設施完善度和貨流分布情況。

根據上述分析，在經濟、環境、社會、技術四個層面建立如表1 所示的ULS 建設適應性評價初選指標集。

表1 初始指標集

2 基于灰色統計法的指標篩選和評價指標體系構建

2.1 基于灰色統計法的指標篩選模型。首先，本文將初選指標集設計成“地下物流適應性評價指標專家意見調查法”調查問卷，邀請20 位地下物流專家從地下物流影響性的角度出發，評判各預選指標的重要性程度。該調查問卷采用李克特7 級評分法。其次，將結果分為高、中、低三個灰類，構建灰類白化函數，得到灰類決策系數。最后，根據灰類決策系數確定各指標的決策向量，選取決策向量中灰類系數最大值所對應的類，在本文中，將選取重要性程度為“高”類別的評價指標。

2.1.1 構建各個等級的灰類白化函數

第一類為“高”，賦值a=1，表達式如下：

第二類為“中”，賦值a=2，表達式如下：

第三類為“低”，賦值a=3，表達式如下：

其中：φa（mn）表示為第m個評價指標的重要性程度為n等級的白化函數值。a為灰類數。kmn為第m個評價指標的重要性程度評分等級為n的分值（n=1,2,…,7；m=1,2,… ）。

2.1.2 確定灰類決策系數

其中：γa（m）為第m個評價指標的第a個灰類決策系數，f（mn）為專家對第m個評價指標做出重要性等級為n分值的專家數量。

2.1.3 確定各初選評價指標的決策向量

2.2 評價指標體系構建。對回收的數據統計計算，得到初選指標的反饋表，如表2 所示。從結果來看，去除“項目后期運營指標”，“對周邊環境的影響”，“國家政策支持”，“貨流分布情況”這4 個初選指標，保留其他15 個指標，得到最終的評價指標體系，如表3 所示。

本文從經濟、社會、環境、技術四個層面分析建設ULS 的影響因素，得到19 個初選指標。通過灰色統計法對19 個初選指標進行篩選，最終篩選出15 個影響因素，成功構建了評價指標體系，且與事實相符。

3 基于模糊物元分析法的評價模型構建

模糊物元分析法是用來解決模糊不相容的問題，是由事物、特征、模糊量值構成的有序三元組。本文將模糊物元用于ULS建設適應性評價，可以得到各個指標評價和綜合評價的結果，合理性較強。

3.1 構建模糊物元。本文將“評價等級、評價指標、量值”定義為模糊物元的基本元R，記為R= （評價等級，評價指標，量值）。如果評價等級M有m個，各評價等級有n個評價指標，則m個評價等級的n個評價指標稱為m個評價等級的n維模糊復合物元Rmn，記為：

式中：Ml表示第l個評價等級，Ck表示第k個評價指標，Xlk表示第l個評價等級的第k個評價指標的模糊量值。

3.2 三角模糊數確定定性指標量值。本文的評價指標體系由定性指標和定量指標組成，而定性指標的量值很難用精確的數值表示，因此引入三角模糊數a=（l,m,u），對專家的評價進行定量化處理，確定定性指標的量值，如表4 所示。同時根據專家的經驗等條件確定各個專家在評價中所占權重，記為ω=（ω1,ω2,…,ωn）T。

3.3 確定經典域和節域。ULS 建設適應性評價的經典域Rj可表示為：

式中：Ci為第i個評價指標，Xji（aji,bji）為Ci對應各個評價等級的量值范圍。ULS 建設適應性評價的節域R可表示為：p

式中：Ci為第i個評價指標，Xpi為Ci在所有等級中的量值范圍。

3.4 確定關聯函數和關聯度。ULS 適應性評價指標關聯函數的表達式如下：

式中：Kj（Ci）為第i個指標對應的第j個等級的關聯函數值，ρ為距離函數，表示實際指標值到經典域或節域的距離值，公式如下：

3.5 序關系確定指標權重。由地下物流專家確定n個指標的重要性程度和相鄰指標（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 說明指標xp-1與指標xp的重要性相等，tp=1.8 說明指標xp-1比指標xp極端重要），即：

式中：ωp-1和ωp分別為第p項和第p-1 項的指標權重；再由公式（8） 得到n-1 個比值，計算出一個專家的打分結果對各評價指標的權重，即：

式中：剩下指標xi（i=1,2,…,n-1 ）的權重可通過公式（8） 推出，由此計算出某個專家j對某個評價指標p的權重ωjp，因此m個專家的專家組對某個評價指標p會產生m個權重，則該指標p在所有指標中的綜合權重為：

3.6 計算關聯度并確定評價等級

式中：Kj（Mj）為各評價指標對應各等級j的關聯度。根據關聯度最大識別原則，模糊物元的評價結果為最大關聯度對應的評價等級。

4 實例分析

以上海市為例，根據得到的評價指標體系，對上海市ULS 建設適應性運用模糊物元進行評價。

4.1 確定經典域和節域。基于表4 三角模糊數與評價值的對應關系，將ULS 建設適應性評價等級劃分5 個：優、良、中、較差、差，并確定經典域和節域，如下所示：

式中：C11,C12,C13,C32,C33為定量指標，由現有文獻和《中國統計年鑒》查詢得到，其他為定性指標，由專家打分法獲得。

4.2 確定待評物元。由8 位專家根據經驗等條件給出定性指標的三角模糊數，按照公式（14）：確定每個專家對每個指標的實際取值。再根據專家所占權重和公式（15）：X=∑ωi Di確定每個指標的實際量值，其中8 位專家所占權重為：ω= （0.153,0.093,0.107,0.125,0.116,0.105,0.162,0.139）T。

4.3 確定指標權重。先由8 位專家對上海市ULS 建設評價指標體系的二、三級指標分別確定序關系，根據公式（8）、公式（9）、公式（10） 分別確定二、三級指標的權重系數。后根據二、三級指標的權重系數值求得三級指標相對于總指標體系的權重系數，如表5 所示。

4.4 結果分析。根據ULS 適應性評價經典域、節域、各指標權重、關聯函數和關聯度的公式，計算出各評價指標對應各等級的綜合關聯度，如表6 所示。

表6 綜合關聯度

根據關聯度最大識別原則，確定上海市ULS 建設適應性評價等級為良，結果較為理想，與實際接近。其中：上海市2020 年GDP 為3.87 萬億元，增長1.7%；貨物運輸量為13.9萬噸，增長27%；民用車輛擁有量471.39 萬輛，增長6.5%。這些變量的增長進一步促進ULS 的建設。此外，上海市地質調查研究院為開發地下空間已展開了三維地質結構調查，并給出了相應的結果分析，這為上海市建設ULS 減少了安全隱患。同時，上海市的綠地面積較2019 年有所增加，若建成ULS，上海市汽車排放的尾氣將會減少綠植吸收廢氣的負擔，增加居民生活幸福感。

5 討 論

通常來說，主成分分析法、德爾菲法等都是常用的指標篩選方法，而本文采用灰色統計法篩選指標。比較發現，本方法在指標判斷上依靠專家的主觀意愿和經驗，但因這些專家都是地下物流方面的權威人士，其意見是可信客觀的。現有研究大多采用物元分析法評價模型，忽視了定性指標的模糊特征。因此本文在此基礎上將模糊與物元相結合，引入三角模糊數對定性指標進行定量判斷，使得結果更加科學合理。但是，本文采用的灰色統計法和序關系法賦權依靠人的主觀判斷，所以在接下來的研究中將借助定量的數據對指標篩選和賦權，增加科學性。

6 結 論

隨著城市的快速發展，環境、交通等問題加劇，建設ULS 已成為城市可持續發展的重大規劃之一， ULS 建設適應性評價也成為城市開展地下物流的首要問題。本文通過影響因素分析構建初選指標集，運用灰色統計法有效篩選指標，得到評價指標體系，之后采用模糊物元分析法對指標體系評價分析，其中根據定性指標的模糊性，引入三角模糊數對指標定量判斷，受局限性小，包容性強。最后本文以上海市為例驗證該評價模型，得到：模糊物元分析能夠有效消除人的判斷帶來的模糊性，且根據指標的關聯度分析能告誡城市管理者應重視的方面，結果得到上海市ULS 建設適應性評價等級為良，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的出行以緩解交通擁堵現象，而政府也應加以重視和鼓勵，有效監督市民“綠色”出行等。