城市中小學生通學定制公交線路網模糊綜合評價

李文勇　唐月梅　廉冠

摘 要：通過分析影響定制公交評價的因素，建立一個城市中小學生通學的定制公交線網評價體系。利用TransCAD軟件構建模型并計算評價指標，采用模糊綜合評價方法，以南寧市的一項中小學通學定制公交線網規劃方案為例進行實證評價。評價結果顯示，該方案的定制公交網絡等級為中等，從而驗證了評價體系的實用性和操作性。

關鍵詞：城市中小學生通學 定制公交線網評價體系 TransCAD 模糊綜合評價法

1 引言

城市化加速，中小學生通學問題備受關注。定制公交是解決方案，提升了通學效率與安全，減輕了交通壓力，急需有效規劃與評價，滿足學生需求，成為迫切需求。

目前，多個城市已嘗試引入定制公交學生通學。北京市的一些定制公交案例表明，定制公交能有效提高學生的通學效率和安全[1]。然而，過去的定制公交評價研究主要關注成人通勤運營和服務質量。林青[2]以北京為例，通過監測數據和灰色關聯度模型評價定制公交，結果顯示定制公交綜合得分優于軌道交通和私家車。盧小林等[3] 利用層次分析法的灰色關聯度模型對濟南市131路模擬線路進行綜合評價，結果顯示線路運營良好，達到二級水平。李睿，陳堅等[4] 使用ACSI模型研發了定制公交乘客滿意度模型，并發現在重慶市的中小學生定制公交中，感知質量和感知價值對滿意度有正向影響，而乘客期望對滿意度有負面影響，同時滿意度明顯增強了乘客忠誠度。康浩等[5]從多方視角探討城市公共交通發展因素，構建多層次公交線網指標體系，利用TransCAD軟件和模糊評價方法促進城市公共交通系統的協調發展。

盡管學者們已對定制公交進行了深入研究，但由于實施時間較短且缺乏足夠的評價數據，城市通學定制公交的綜合評價研究相對較少。本文基于中小學生通學特征，分析了影響城市通學定制公交線網評價的因素，建立了評價體系，利用TransCAD搭建了公交線網模型，并運用模糊綜合評價法對各指標進行了綜合評價。

2 通學定制公交評價概述

2.1 通學定制公交評價目的

通學定制公交評價聚焦服務有效性、安全性、高效性及滿足學生家長需求。它的首要任務是保障學生安全，提升服務效率、可靠性，保證學生準時安全到達學校并此過程中提高服務質量。

2.2 評價影響因素

通學定制公交是為滿足義務教育階段學生的特定出行需求而設計的，與傳統校車和常規公交有所不同。評價通學定制公交線路規劃時，應從學生角度出發，考慮覆蓋范圍、線路效率、安全性、準時性和舒適度等因素。

（1）覆蓋范圍：線網規劃是否能夠覆蓋主要的學生居住區，以及學校的分布情況。覆蓋面廣泛的規劃更能滿足大多數學生和家長的需求。

（2）線路效率：線路是否最短化、時間最優化，即學生從家到學校的通勤時間是否被合理縮短，同時避免不必要的繞行。

（3）安全性：安全性是家長和學生最關心的問題。公交車的安全措施、司機的駕駛技能和服務態度直接影響到學生的安全和家長的滿意度。

（4）準時性：通學公交是否能夠準時到達，早上不延誤學生上學，下午及時送學生回家，對評價影響很大。

（5）舒適度：車內的清潔程度、溫度適宜性、座位的舒適度等因素也會影響學生和家長對通學公交的評價。

意思這些影響因素共同決定了通學定制公交線網規劃的成功與否，優秀的線網規劃應該綜合考慮這些因素，以提供安全、高效、便利、經濟的通學交通服務。

2.3 評價指標構建原則

評價指標體系的構建是評價活動的關鍵步驟，它為決策提供了現實依據和衡量標準。在構建評價指標時，應遵循以下原則：

（1）全面性原則：評價指標應涵蓋定制公交服務的所有關鍵方面，如服務可達性、準時性、安全性、經濟性、舒適性和環境影響等。

（2）科學性原則：評價指標的選取應建立在科學的基礎上，確保指標具有清晰的界定和目標，并使用可靠的資料來源和科學的處理方法。

（3）可比性原則：在選擇和建立評價指標時，應采用國際公認的術語、概念和量化手段，以確保指標具有可比性。

（4）簡潔性原則：評價指標應既全面又簡潔，避免過多的冗余，確保每個指標都具有重要影響和代表意義。

3 通學定制公交評價指標和評價模型構建

3.1 評價指標體系建立

本文建立了基于城市中小學生通學的定制公交線網評價指標體系，這些指標又可分為定量評價指標和定性評價指標，見圖1所示。其中，由于定性指標無法直接計算值，我們通過專家經驗打分取加權平均分作為指標值。

3.2 評價方法

模糊綜合評價法（FCE）利用模糊數學對不確定性和模糊性問題進行綜合評估。通過量化處理評價指標，并運用模糊變換和最大隸屬度原則，全面考慮相關指標對目標方案進行評估[9]。本研究以城市中小學生的定制公交線網為案例，運用FCE對相關指標進行分析。

3.3 模糊綜合評價的具體步驟

模糊綜合評價主要通過模糊關系合成，將影響決策的各因素綜合考慮，以得出最終評價結果。其基本步驟包括：

（1）建立因素集，即評價指標體系U={u1， u2， …， un}。

（2）確定不同指標的相對重要度，即權重集，其中，確定權重的方法有專家判斷法、層次分析法和主成分分析法等，本文采用層次分析法確定各指標的權重。

（3）確定評價基準及相應的價值量，即評價集{“優”、“良”、“中”、“差”、“很差”}。

（4）進行單指標評價，即對指標層內單個指標的評價。

（5）為待評估的方案，確定其在每個指標上的隸屬度向量Ri（i=1，2，…，n）。

（6）構造關于總目標的隸屬度矩陣R，并求該方案關于總目標的隸屬度向量B=W·R。

4 具體算例分析

4.1 研究區域概述

TransCAD軟件具有強大的空間數據分析能力，因此在評價指標中，一些與空間數據有關的指標適合用軟件來計算[8]。以南寧市某中小學生通學定制公交線網規劃方案為例，基于前文所述的城市中小學生通學定制公交線網評價指標體系，利用TransCAD軟件搭建公共線網規劃模型，如圖2所示。

4.2 評價指標權重的確定

本文基于層次分析法（Analytic Hierarchy Process， AHP）確定各指標的權重，AHP是美國運籌學家T.L.Saaty于20世紀70年代初期提出的[9]。該方法的核心在于首先根據問題需求構建一個反映系統功能或特性的分層結構，然后設定評價準則，并為每一級創建評價矩陣，以此計算下一級對上一級元素的權重。具體步驟如下：

（1）將評價矩陣M按列作歸一化處理，得

（2）將歸一化后的M按行相加， 即

（3）對Wi進行歸一化處理， 即

（4）求最大特征值：

（5）進行一致性檢驗， 其步驟如下：

偏差一致性要求：應滿足CI>0.1

RI取1.49，則CR=CI/RI，如果CR<0.1則認為建立的評判矩陣的一致性較好， 可以接受。

根據上述權重確定方法，計算得出各指標權重向量Wi=（0.2638，0.1696，0.0982，0.0938，0.0734，0.0862，0.0654，0.0589，0.0474，0.0434）。

4.3 評價指標隸屬度計算

隸屬度是一種用于描述評價對象對某個模糊集合的歸屬程度的概念。在模糊綜合評價中，隸屬度被用來表示評價對象對評價等級的歸屬程度[10]。首先，對前文構建的指標體系中的各指標進行分類，根據指標的性質分為“偏大型”評價指標、“中間型”評價指標和“偏小型”評價指標。對于“偏小型”評價指標我們采用降半梯形隸屬度；對于“偏大型”評價指標，我們采用升半梯形隸屬度函數；對于中間型評價指標，我們采用三角隸屬度函數。上半梯形加三角隸屬度函數特征圖如圖3所示；降半梯形加三角隸屬度函數特征圖如圖4所示。

三種類型隸屬度特征函數數學表達式分別如公式（5）～（7）所示

式中，a，b，c分別是評價等級臨界值。

利用TransCAD軟件建立通學定制公交線網模型，計算定量指標值，并匯總定性指標得分值。根據實際路網情況，評價指標采用的評價等級分類臨界值如表1所示。

依據模糊綜合評價方法進行計算，該中小學生通學定制公交線網規劃方案評價指標隸屬度矩陣計算結果為：

4.3 綜合評價

在完成指標層的評價之后，通過對各指標評價結果的匯總和綜合，形成對于最高級目標層的總體評價，從而得到綜合評價隸屬度向量B=W·R，最終的評價結果如下：

B=（0.2638，0.1696，0.0982，0.0938，0.0734，0.0862，0.0654，0.0589，0.0474，0.0434）·R=（0.1038，0.1646，0.4957，0.2359，0.0000）

通過綜合評價各項指標，確定城市中小學生通學定制公交線網規劃方案的評價等級為“中”（V3），以最大隸屬度原則為依據。該方法可用于多方案比較，選出最佳方案。

5 結語

本文構建了一個綜合考量公交線路長度、線網密度、公交線路非直系數等因素的通學定制公交線網評價體系，旨在科學、實際地評估通學定制公交的狀況和優勢。通過探討中小學生利用定制公交通學代替家長接送的可行性，有望為緩解城市交通擁堵問題提供指導。

基金項目：1.國家自然科學基金（61963011）；2.廣西青年科學基金項目（2021GXNSFBA075022）。

參考文獻：

[1]新京報.北京今起推出通學定制公交，首批試點學校13所，開行線路25條[N].2023.

[2]林青.定制公交服務的評價指標及模型研究——以北京市為例[J].調研世界，2016 （2）：46-49.

[3]盧小林，張嫻，俞潔，等.靈活型定制公交系統綜合評價方法研究[J]. 公路交通科技，2015，32（5）：135-140.

[4]李睿，陳堅，傅志妍，等. 基于結構方程模型的定制公交乘客滿意度分析[J]. 科學技術與工程，2020，20（25）： 10499-10503.

[5]康浩，譚曉琳，劉旭，等.基于TransCAD的城市多層次公交線網模糊綜合評價[J].交通標準化，2011（07）：189-192.

[6]李朝奎，陳良，李佳伶，等.GIS城市公交網絡評價方法探討——以湘潭市為例[J].測繪科學，2010，35（05）：98-100.DOI：10.16251/j.cnki.1009-2307.2010.05.053.

[7]李紅，朱建平. 綜合評價方法研究進展評述[J]. 統計與決策，2012，9（7）： 11.

[8]張超，楊曉光，莊斌.基于宏觀仿真模擬的公交線網評價模型[J].系統工程，2007，（12）：1-6.

[9]甘應愛. 運籌學[M].北京：清華大學出版社有限公司，2005.

[10]霍紅，楊永會. 基于直覺模糊層次分析的零售電子商務商家信用評價研究[J]. 北京交通大學學報 （社會科學版），2017，16（04）： 54.