校園交通服務水平屬性數學識別與評價＊

（中山大學智能交通研究中心，廣東省智能交通系統重點實驗室 廣州 510275）

校園交通日益受到研究者的關注，但較多的研究是從建筑規劃角度出發、以定性分析為主，少從交通出行者、特別是自行車及行人的安全性、通暢性出發進行定量分析［1－3］．在質量評價體系的處理方法上，模糊識別評價辦法因其能較好地解決模糊的、難以量化的問題，被廣泛的應用于各種評價問題上［4－5］．傳統模糊識別評價存在分類不清、結果不合理的不足之處［6］，而屬性數學識別評價方法［7－8］在多種評價體系建應用中能有效的解決模糊識別模型分類不清的問題，且操作簡單，可對不同產品之間作橫向對比或對同一產品不同階段作縱向對比，適合應用于校園交通評價方法的建立．本文在參考了國內外包括香港［9－10］、美國［11－12］等國家及地區對大學校園交通設計及管理的案例分析上，針對中國大學校園特性作擴展和補充，根據屬性數學識別模型提出了大學校園交通定量分析的方法和指標．

1 校園交通評價屬性數學識別方法

1.1 校園交通評價指標及評價標準

假設X為研究對象空間即大學校園交通，并有k個樣本x1，x2，…，xk，對某一樣本xq的下層指標Ur（1≤r≤m）觀測值為tqr，xq能被表示為xq＝｛tq1，tq2，…，tqm｝．若對 X 的評價標準分為n 級｛C1，C2，…，Cn｝，標準矩陣可表示為

評價指標的矩陣確定應在適當參考國內外指標的同時，充分參考當地的交通特征及校園交通特性進行設置．

1.2 指標權重

為避免在校園交通的指標評價體系中主觀地劃定權重，本文將采用變異系數法賦權這一客觀計算方法．具體計算步驟如下．

1）數據轉換 若標準矩陣為A＝（arl）m×n，通過無量綱化得到分級標準矩陣B＝（brl）m×n，其中對于效益型指標，如自行車及行人的通行能力及平均車速指標等指標值越大越好的指標

對于成本型指標，如校園道路負荷度及自行車、行人延誤指標等指標值越小越好的指標

2）計算變異系數 計算矩陣各行向量的均值ur與標準差sr，變異系數可表達為

3）歸一化變異系數 假設下層指標Ui，Ui＋1，…，Uj（1≤i≤j≤m）組成上層指標If（1≤f≤g），那么上層指標If的指標權重向量為

1.3 下層指標的屬性測度

根據大學校園內交通調查實測數據及標準矩陣，可進一步確定xq在評價體系中的級別．考慮下層指標Ur，其測量值為tqr且tqr∈Cl，則xq屬于Cl且屬性測度值μqrl＝μ（tqr∈Cl）表征了xq屬于Cl的程度．設ar1＜ar2＜…＜arm，屬性測度值計算如下．

1.4 上層指標的屬性測度

總體指標的屬性測度值可由相同的方法獲得．

1.5 上層及總體屬性識別

為更清晰地評價大學校園交通的交通狀態，選取置信度準則代替傳統模糊數學評價中所采用的隸屬度方法，解決原方法分級不準及估計不合理的問題．設大學校園交通的屬性空間分為C1，C2，…，Cn，C1表示最差級別及Cn表示最優級別，可記為C1＜C2＜…＜Cn．設λ為置信度，若

則認為xq屬于Ck0類．總體屬性測度分析可以相同的方式獲得，λ的取值范圍為0．5＜λ≤1，一般取0．6≤λ≤0．7．

2 應用實例

廣州大學城由10余所大學組成，成為研究一個很好的應用對象．本次研究共進行了3次調查．筆者于2007年在廣州大學城內的中山大學、華南師范大學及廣東工業大學共分發1 000份調查問卷以確定指標體系，問卷結果顯示校園內的主要交通參與者為行人及自行車，參與者對校園交通的主要需求為：通暢、快速、安全、環境舒適及合理的交通設置，因此，這5大需求將構成評價體系的上層指標，并進一步細分為27個下層指標；模型主要針對行人及自行車2大類別進行評價．參照國內的評價習慣，屬性空間劃分為4類分別為優、良、中及差，各項指標及指標評分指標見表1．根據式（1）～（5）得出，通暢度、快速度、安全度、舒適度和交通設施合理度各上層指標權重向量為：W1＝（0．085 7，0．084 8，0．060 6，0．047 1，0．081 9，0．067 3，0．081 9，0．067 3，0．105 9，0．105 9，0．105 9，0．105 9）；W2＝ （0．062 6，0．090 4，0．116 2，0．162 7，0．180 8，0．129 2，0．258 0）；W3＝（0．5，0．5）；W4＝（0．388 8，0．388 8，0．222 4）；W5＝（0．333 3，0．333 3，0．333 3）．上層指標權重向量為W＝（0．499 4，0．260 2，0．040 3，0．136 0，0．064 1）．

第二次調查的目的在于對廣州大學城這一區域內某一高校進行評價．以廣州大學城中山大學東校區為評價對象，該校區2008年交通改造前校園出行環境較差，而改造后有較大改善，適合于測試該體系的評價效果．取λ為0．6，根據式（9），（10）得出2007年及2008年上層指標及總體指標屬性測度如表2所列．

第三次調查的目的在于檢驗評價結果是否真實及可靠．筆者于2007年及2008年分別發放了300份調查問卷用于檢驗2次評價效果，問卷調查結果與評價模型結果相符，證明評價方法結果可信．

分析整個評分的總體屬性測度，中山大學東校區交通管理水平改造前屬于差，改造后屬于中．回溯2007年及2008年的上層指標屬性測度值，通暢度沒有太大的改變，由于校園內沒有實施大型的道路改造，通行能力沒有實質的變化，交通負荷及服務水平沒有明顯的改善；快速度有較大的提高，回溯下層指標屬性，這是由于非直線系數的減少，對快速度的提高有著最大的貢獻；安全度也有很大的優化，這是由于新的校園交通增加了行人與自行車的分流措施，在人車分離率這個下層指標上有所體現；環境舒適度沒有變化，這是因為學校地處廣州城郊，機動車及工業較少，校內的空氣質量普遍較好；設施合理度有稍微的改進，主要體現在信號交通燈的重新設置，增大了行人過街的綠燈時間．評價體系能實際反映校園交通環境變化及便于回溯下層指標優劣，評價結果可靠．基于此評價結果，筆者對該高校的交通設施及交通管理提出了改善意見并得到了實施，校園交通的服務水平得到提高．

表1 校園交通服務水平評價指標體系

表2 改造前后的上層指標和總指標的屬性測度值

3 結束語

本文參照中國大學校園的交通特性，提出了一種客觀、定量評價大學校園交通總體服務水平的方法．由于本評價方法涉及的指標較多及量綱差別較大，屬性數學識別方法的引入能較好的減少數據處理中的由于小數丟失而導致的評價不準問題．在屬性識別中采用的置信度方法能有效克服傳統模糊數學識別中分級不清及評價不合理的缺點．模型直觀及可操作性強，能通過計算機編程快速的完成整個評價計算．對于不同地區具有不同交通特性的學校，在實際應用中需要對本模型的指標及評分標準進行一定的修改以符合當地的交通環境．

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［2］LIMANOND T，BUTSINGKORN T，CHERMKHUNTHOD C．Travel behavior of university students who live on campus：A case study of a rural university in Asia［J］．Transport Policy，2011，18（1）：163－171．

［3］MIRALLES G C，DOMENE E．Sustainable transport challenges in a suburban university：The case of the Autonomous University of Barcelona［J］．Trans－port Policy，2010，17（6）：454－463．

［4］ZADEH L A．Fuzzy sets［J］．Information and Control，1965（8）：338－353．

［5］KLIR G J，FOLGER T A．Fuzzy sets，uncertainty，and information［M］．New Jersey：Prentice Hall，1988．

［6］ZHOU Meili．Formation principles of similar system［J］．Journal of System Science and System Engineering，1996，5（3）：281－286．

［7］程乾生．屬性集和屬性綜合評價系統 ［J］．系統工程理論與實踐，1997，17（9）：1－8．

［8］SI Jiaquan，ZHANG Qiang，MAN Dapeng，et al．Network threat assessment based on attribute recognition［C］／／11th International Conference on Advanced Communication Technology，IEEE，Harbin，2009，4：1482－1486．

［9］香港中文大學．香港中文大學校園發展計劃初步規劃及設計概念［EB／OL］．http：／／www．cuhk．edu．hk／cmp／b5／pdf／pamphlet%20．pdf，2007．

［10］香港中文大學．Questions／comments raised during preliminary master plan proposal presentation［EB／OL］．http：／／www．cuhk．edu．hk／cmp／b5／pdf／presentation＿sep11．pdf，2007．

［11］The University of Vermont．The campus master plan 2006［EB／OL］．http：／／www．uvm．edu／～plan／？Page＝campusmasterplandraft．html＆SM ＝campusmasterplanmenu．html，2006．

［12］Colorado State of University．Campus character：pedestrian［EB／OL］．http：／／www．fm．colostate．edu／character／index．cfm？page＝eras／pedestrian，2005．