城市交通的多方法綜合評價與分析＊

傅新平 邱 超 周習鵬

（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）（武漢理工大學智能交通系統研究中心2） 武漢 430063）

1 評價指標體系的建立

城市交通綜合評價指標應該滿足宏觀和微觀兩方面進行評價的要求．同時，評價指標還要獲取方便、計算簡單．在參考大量相關文獻的基礎上，充分考慮城市交通系統的設施建設、功能建設、結構建設、環境和安全特性［1－3］，利用德爾菲法選定交通發展指數、交通暢通指數、交通環境指數、交通安全指數和交通出行指數5個準則層及萬人擁有公交車數量、車均機動車道面積、道路網密度、車均停車面積、人均非機動車道路面積、主干道平均車速、道路平均飽和度、交叉口阻塞率、城市中心區干路網交通負荷度、單位運輸量燃油消耗、日均空氣質量等級、萬車死亡率、萬車事故率、萬人死亡率、公交分擔率、私家車分擔率、出租車分擔率、非機動車分擔率共18個指標，運用層次分析法（analysis hierarchy process，AHP）建立城市交通綜合評價指標的體系．見表1．

2 確定評語集

根據公安部交管局、建設部城建司2007年聯合印發的《城市道路交通管理評價指標體系》，把指標的指數評價劃分為5個等級，即［10，9］，［9，8］，［8，7］，［7，6］，［6，0］5個區間，對應的評語集為：｛V1，V2，V3，V4，V5｝：｛很好，較好，一般，差，很差｝．相應評語集的百分制表示為C＝｛c1，c2，c3，c4，c5｝＝｛100～90，90～80，80～70，70～60，60～50｝．

表1 城市交通綜合評價指標體系

3 指標權重的確定

3．1 主觀賦權法——層次分析法確定權重

層次 分 析 法 （analysis hierarchy process，AHP）確定權重的步驟首先是構造判斷矩陣B，然后分別是層次單排序一致性檢驗和層次總排序一致性檢驗，通常認為當層次總排序隨機一致性比例CR≤0．10時，層次總排序的計算結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，而判斷矩陣直接關系后續工作能否正常進行，故為了削弱主觀因素影響，應該將之與客觀賦權法結合使用．

3．2 客觀賦權法——熵值法確定權重

熵值法（entropy method）確定權重的步驟如下．

2）計算第i項指標的熵值ei＝－ ×ln（pij），其中：k ＝ ［ln（n）］－1為常數，顯然，0≤ei≤1．

3）計算指標xi的差異性系數di＝1－ei，di越大，則指標對系統的比較作用越大．

4）確定指標權重wi＝

3．3 組合賦權法確定權重

設pi，qi分別為主、客觀賦權法確定的指標xi的權重，則可以用以下兩個公式來確定綜合權重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k1，k2難于確定，故本文選用“乘法”集成法．

3．4 構造評價矩陣R

評價矩陣R是反映從評價因素U到評價尺度V之間的模糊評價關系，是一種模糊映射．本文采用灰色關聯法確定評價矩陣R［6］．首先確定樣本矩陣D，然后確定評估灰類，即確定評估灰類的定級數、灰類的灰數及灰數的白化權函數．依據實際評估問題設評估灰類序號為e（e＝1，2，…，g），即有g個評估灰類，通常的白化權函數有以下3種：

1）第1灰類 “高”（e＝1），灰數為?∈［d1，∞），其白化權函數為

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

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

白化權函數的閾值di（i＝1，2，…，n），可采用客觀閾值或相對閾值或二者的綜合來確定．用灰色統計法確定灰數的白化權函數，求出dli屬于第e類評估標準的權fe（dli），據此求出評判矩陣的灰色統計數（記為pie）和總灰色統計數（記為pi）

再綜合r位專家對第s個評估對象的評估指標，采用第e種評估標準的灰色權值rie＝pie／pi，進而可構成評價矩陣

4 城市交通模糊綜合評價

綜合評價就是將各指標的組合權重與評價矩陣R，進行多次模糊計算，算出最終評語集A，最后對評語進行定量化處理得出綜合評價的百分數［7］．

4．1 城市交通模糊綜合評價的數學模型

設因素論域U 由k層組成（k≥2），第一層（最高層）具有m個因素，U＝，，…，），評語集V＝（V1，V2，…，Vn），則多層次模糊綜合評價的數學模型為

式中：W為各層的權向量，其中下標的個數x表示W為第x＋1層的各個權向量；R為最底層（第k層）的模糊評價矩陣；運算符“·”按M（∧，∨）運算．

4．2 模糊綜合評價的步驟

多層次模糊綜合評價是從最底層（第k層）開始，向上逐層運算，第k層評價的結果就是第k－1層因素的模糊關系矩陣，直至得到最后的評語集A＝W·R．然后對評語進行定量化處理得到最終的評價結果．計算步驟如下（k＝2）．

1）城市交通綜合評價的因素集分為一級指標集Ui（i＝l，2，3，4，5）和二級指標集Uij（i＝1，2，3，4，5；j＝l，2，3，4，5）．利用 Delphi法和白化權函數法計算出最底層因素集與評語集之間對應的模糊評價矩陣Rij．

2）進行第二層的運算，分別得到Ai＝Wi·Ri，即A1＝W1·R1，…，，Am＝Wm·Rm．完成第二層的計算后，令R ＝ ［A1，A2，…，Am］T．

3）進行最高層的運算，得到最后的評語集A＝W·R，然后對評語進行定量化處理得到最終的評價結果．

4）結果量化處理．評語集采用百分制表示，就得到了一個關于評語的分數向量C＝（c1，c2，c3，c4，c5），對于難以決策的向量，通過分數向量計算得分，令

由于各評語的得分是一個區間，所以一般計算3個有代表性的得分S高，S中，S低．

5 實例應用

以武漢市為例，指標評價值參考《2009年武漢市交通年度發展報告》以及城市建設統計資料，并結合公安部交管局、建設部城建司2007年印發的《城市道路交通管理評價指標體系》．由于“城市中心區干路網交通負荷度”這項指標數據難以獲得，故選取其他17項指標對武漢市城市交通系統進行綜合評價．請8位專家為上述各項指標打分，規定打分范圍為1～10分，得到專家對指標的評價樣本矩陣D＝（die）8×17：

將樣本矩陣D中的數據分別按照AHP法、熵值法和組合賦權法步驟計算，得各級指標權重如表2、表3所列．

表2 武漢市城市交通綜合評價體系一級指標權重

表3 武漢市城市交通綜合評價體系二級指標權重

如前所述，把指標的指數評價劃分為5個等級，即［10，9］，［9，8］，［8，7］，［7，6］，［6，0］五個區間，對應的評語集為：｛V1，V2，V3，V4，V5｝：｛很好，較好，一般，差，很差｝，即評價灰類為5個．

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

由評價矩陣R，按最大隸屬度原則，對二級指 標進行模糊評價，如表4所列．

表4 武漢市城市交通綜合評價體系二級指標評價結果

表5 武漢市城市交通綜合評價體系一級指標評價結果

表6 武漢市城市交通綜合評價結果

根據表6結果可知，用式（21）對評語結果進行定量化處理后，武漢市城市交通綜合評價的最高得分為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價為“一般”和“差”之間，而更偏向于“一般”，結果符合武漢市城市交通現狀．

由表5的評價結果可知，武漢市城市交通中交通發展狀況較差、交通暢通狀況差，應加大交通設施投資力度，加大交通管制力度，改善交通結構、交通環境和交通安全．

［1］傅新平，胡伶俐．基于物元分析法的綜合交通系統服務水平評價［J］．武漢理工大學學報：交通科學與工程版，2007，31（4）：580－581．

［2］郭秀芝，陸化普．城市交通系統整體發展水平綜合評價指標體系及方法［J］．交通標準，2003，120（8）：53－54．

［3］陸 建，王 煒．面向可持續發展的城市交通系統綜合評價方法研究［J］．土木工程學報，2004，37（3）：101－102．

［4］Fu Xinping，Zou Min．Application of combination weighting method in contract risk＇s evaluation of third party logistics［J］．Journal of Southeast University：English Edition，2007，23：130－131．

［5］劉 虹，陳學武．公路建設項目社會經濟環境影響評價方法研究［J］．交通信息與安全，2008，26（6）：92－93．

［6］吳曉平，汪 玉．艦船裝備系統綜合評估的理論與方法［M］．北京：科學出版社，2007．

［7］王新洲，史文中．模糊空間信息處理［M］．武漢：武漢大學出版社，2003．