中等城市公交發展水平評價

詹斌， 崔婉茹

(武漢理工大學 交通學院， 湖北 武漢 430063)

優先發展城市公共交通是優化城市交通結構、提高資源利用率、緩解城市道路交通擁堵、實現交通可持續發展的重要手段。從2004年至今，政府相繼出臺多項政策，積極推動公共交通優先發展。中等城市是指城區常住人口為50萬～100萬的城市，作為中國新型城鎮體系中重要一環，中等城市一直是連接大城市和小城市及廣大農村之間至關重要的紐帶，其公共交通優先發展尤為重要，不僅可緩解機動車快速增長帶來的城市交通問題，而且能很好地帶動小城市的公共交通發展。而現階段交通評價研究多數面向大城市，針對中等城市的研究少。該文構建基于五元聯系度的集對分析評價模型FECN-SPA,對中等城市公交發展水平進行評價，并提出相關對策建議。

1 中等城市交通體系特征

受限于城市規模、經濟水平、城市結構，中等城市具有以下交通特性：

(1) 未貫徹落實公交優先政策。中等城市公交規劃數量不足，并且部分已編制的公交規劃存在實際建設跟不上規劃的情況。

(2) 公交分擔率較低，私人小汽車增長過快。中等城市公交分擔率普遍低于大城市，如重慶40.6%、運城31.9%、舟山35.2%、南川35.2%、邵陽25.8%，并且公交分擔率呈現逐年下降趨勢。大部分原因在于中等城市私人小汽車數量急劇增長。

(3) 公交場站建設滯后，嚴重影響運營效益。公交場站是公交線網的節點，關系到公交線網的優化布局和乘客換乘體系。中等城市公共汽電車車均場站面積低于大城市(重慶180 標臺/萬人、運城136.7 標臺/萬人、舟山 154標臺/萬人、南川 142.2標臺/萬人、邵陽 138.1標臺/萬人)，場站不足將嚴重影響其公交效益：一是停車場不足，既影響線路正常班次發放，又極易導致周邊道路堵塞，存在夜間停車、保養等問題；二是車輛維修場地不足，車輛維修時間周期延長，影響車輛按計劃運營；三是線路首末場站容量不足，被迫異地停放，增加空駛里程。

(4) 公交專用道運行效果不佳。中等城市交通擁堵形勢日趨嚴重，產生了已有公交專用道運行效果不佳、新增公交專用道實施難度大等問題。交通管理部門對公交專用道缺乏有效監管，導致公交專用道形同虛設，社會車輛隨意進入公交專用道的現象較普遍，嚴重干擾公交專用道的正常運作；中心城區擁堵形勢日趨嚴重，在城市主干道增設公交專用道的難度日益加大。

(5) 公交線網不完善。中等城市現有線網通常集中于主干道，線路的非直線系數較高，重復線路車輛多，易造成道路擁堵；線網覆蓋率低，部分地方存在公交服務盲區，造成居民出行不便。

(6) 道路結構不合理。目前中等城市道路供給水平不高，中心城區道路網絡結構不合理，路網密度低，寬度較窄，等級不高，道路功能劃分不明確。

(7) 中等城市居民的出行呈現日出行次數多、必要出行較多、彈性出行較少、慢行交通為主、出行時耗較低、出行時間分布呈現四高峰狀態的特點。

2 評價指標體系構建

從中等城市公交發展目標出發，考慮指標構建的科學性、系統性、代表性、獨立性、實用可操作性原則，基于等級全息模型HHM思想及Vague理論，參考《公交都市考核評價指標體系》、《城市道路交通管理評價指標體系》、研究現狀及各省公共交通優先發展考核表等標準規范，運用目標分析法、綜合分析法、頻度分析法等進行指標初選及篩選，從政策保障、基礎設施設備、運營服務三方面構建評價指標體系。該指標體系包括公交優先政策、基礎設施、交通設備、運營效果、服務質量、安全保障、綠色發展7個維度，基本涵蓋了中等城市公交系統(見表1)。根據《城市道路交通管理評價指標體系(2012年版)》確定指標定義、計算方法和分級。

表1 中等城市公交發展水平評價指標體系

3 FECN-SPA評價模型

3.1 層次分析法確定指標權重

(1) 建立指標層次結構，即確定目標層、準則層和指標層(見表1)。

(2) 構造判斷矩陣A，aij表示相互比較的兩元素影響大小之比。

(4) 一致性檢驗。當同層元素超過3個時，易出現判斷矩陣結果不一致的現象，需按式(1)、式(2)進行一致性檢驗。

CI=(λmax-n)/(n-1)

(1)

CR=CI/RI

(2)

式中：CI為一致性指標值；n為判斷矩陣的行數；CR為一致性比例，CR<0.10時，認為判斷矩陣通過一致性檢驗，否則需調整判斷矩陣，直至通過一致性檢驗；RI為隨機一致性指標。

(5) 計算總排序權向量，并進行一致性檢驗。

3.2 FECN-SPA模型構建

集對分析是一種處理系統確定性與不確定性相互作用的綜合系統分析方法，它是在一定研究背景下，對集對中兩個集合的確定性與不確定性及兩者的相互作用進行的一種系統和數學分析，其主要數學工具是聯系數。

為分析中等城市公交發展水平，構建基于五元聯系度的集對分析評價模型FECN-SPA。步驟如下：

(1) 構建集對H=(Aw,Vr)。指標實測值aw(w=1,2,…,n)記為集合Aw，標準集記為集合Vr(r=1,2,…,m)。

(2) 構造五元聯系數表達式。效益型指標的聯系度表達式見式(3)，成本型指標的聯系度表達式見式(4)。

(3)

(4)

式中：k1、k2、k3、k4為等級V1、V2、V3、V4、V5間的臨界值。

(3) 聯系度矩陣優化。根據指標權重、聯系度矩陣及聯系度系數構建FECN-SPA評價模型。

(5)

式中：δA-V為綜合聯系度；E=(1,i,j,k,l)為同異反系數矩陣；a為同一測度正分量，反映高水平；b為差異測度偏正分量，反映較髙水平；c為差異測度居中分量，反映中等水平；d為差異測度偏負分量，反映較低水平；e為對立測度負分量，反映低水平。

3.3 FECN-SPA模型輸出分析

3.3.1 態勢分析

集對勢用來比較兩個系統相同、相異、相反的程度，體現系統的發展態勢。集對勢記為：

shi(H)=a/e

(6)

當a/e>1時，評價系統與高水平具有同一趨勢，系統態勢表現為同勢；a/e=1時，評價系統與中等水平具有同一趨勢，系統態勢表現為均勢；a/e<1時，評價系統與低水平具有同一趨勢，系統態勢表現為反勢。

3.3.2 基于偏聯系數的趨勢分析

偏聯系數是系統發展趨勢的伴隨函數，用來反映系統下一步可能出現的趨勢，是評價系統不確定動態變化的關鍵參數。公交發展水平評價系統中各階偏聯系數的計算：對五元聯系數求1次偏聯，得到式(7)所示一階偏聯系數(四元趨勢聯系數)。依此求偏聯，可得到三元、二元、一元趨勢聯系數。偏聯系數的集對勢定義依舊是同一度與對立度的比值，一元趨勢聯系數只有正項，其值>0.5為集對同勢，其值=0.5為集對均勢，其值<0.5為集對反勢。

?δ=?a+?bi+?cj+?dk

(7)

式中：?a=a/(a+b);?b=b/(b+c);?c=c/(c+d);?d=d/(d+e)。

3.3.3 基于置信度的等級確定

δA-V=a+bi+cj+dk+el=f1+f2i+f3j+

f4k+f5l

(8)

hk=f1+f2+…+fk-1+fk>λ

(9)

式中：f1、f2、fk-1、fk為聯系度分量；fi為隸屬于Vi級標準的可能程度；λ為置信度，其值為[0.5,0.7]。

當hk-1<λ且hk>λ時，評價結果屬于k級。

4 實例分析

以浙江舟山市為例，搜集整理《中國統計年鑒》、《浙江統計年鑒》、各類行業規范標準、政府工作報告、2019年國民經濟和社會發展統計公報、交通行業發展報告、公交公司官方網站數據及高德地圖交通大數據，得到舟山市實際指標數據=(2.56，26.1，滿足四項，滿足六項，9.5，3.6，154，96，2.6，11.1，滿足三項，78.4，35.2，88，1.6，17.2，92.1，1.3，2.4，222)。

4.1 計算權重

4.2 FECN-SPA模型輸出分析

4.2.1 態勢分析

換乘率、公交行車責任事故頻率、乘客投訴率和能耗強度為成本型指標，其余為效益型指標。根據式(3)和式(4)計算得到舟山市指標數據的聯系度矩陣，根據式(5)和式(7)計算得到舟山市的五元、四元、三元、二元、一元趨勢聯系數，并列出對應的態勢(見表2)，利用四元、三元、二元、一元態勢分析發展趨勢。

表2 舟山市五元至一元態勢分析

由表2可知：舟山公交發展水平的五元聯系數為0.294+0.216i+0.507j-0.138k+0.135l，其聯系態勢為同勢19級，即舟山市公交發展水平的發展態勢與高水平具有同一趨勢。

4.2.2 趨勢分析

為直觀觀察總體態勢及準則層Z1、Z2、Z3的各元態勢，將其數值化：同勢視為數字1；均勢視為數字0；反勢視為數字-1。舟山市公交發展水平的態勢分析見圖1、圖2。

圖1 舟山市公交發展水平總體態勢分析

圖2 舟山市公交發展水平評價體系準則層態勢分析

由圖1、圖2可知：舟山市的公交發展水平處于平穩的高水平狀態，總體態勢中各元態勢均處于同勢狀態；準則層態勢中，政策保障水平Z1的各元態勢除四元態勢外均處于同勢，基礎設施設備水平Z2的各元態勢除三元態勢外均處于同勢，運營服務水平Z3的現狀五元態勢、四元態勢、三元態勢為同勢，二元態勢、一元態勢處于反勢。Z1、Z2、Z3的發展均不穩定，尤其是Z3，運營者需對以上3項采取相應改善措施。

4.2.3 置信度等級評價

由表2中五元聯系數及式(8)、式(9)對評價結果進行等級判定，取置信度λ=0.6，h1=f1+f2+f3=1.017>0.6，舟山市公交發展水平處于V3級，為中等水平。

運用基于三角形隸屬函數的模糊綜合評價模型進行綜合評價，評分為96.71，評價等級為V3，與FECN-SPA模型評價結果一致。

5 中等城市公交發展優化措施及改進方向

(1) 堅持規劃優先，構建適應中等城市發展的公交體系。政府部門結合中等城市的經濟、財政能力和慢節奏生活特性，適當引導公交跨越式發展，建設快速公交系統；創造優質的慢行交通環境，有效接駁公共交通站點，切實提高公共交通吸引力；嘗試推進TOD(以公共交通為導向的開發)發展模式，依托公共交通改變土地利用形態和居民的生活方式，促進城市交通與土地利用協調發展。

(2) 加大政策扶持，強化科學管理。在政府主導的前提下，采取有效措施，充分挖掘現有設施潛力，加大財政投入力度。同時建立明確的政策性補貼考核指標和測算方式，嚴格劃分政策性虧損和經營性虧損范圍。

(3) 加快補齊基礎設施設備短板?；A設施是推動公共交通優先發展的基石。根據中等城市交通現狀，合理增設公交場站及公交專用道、調整公交線網、加快路網提檔升級，全面提升公共交通吸引力。

(4) 以運營服務為中心，提高城市公交服務質量。一是合理使用政府資金，加快基礎設施建設，尤其是提高公交信息化水平，建立公共交通智慧管理平臺；二是定期分析平臺數據，有效運營管理；三是提高工作人員的服務質量。