摘 "要：在經濟高速發(fā)展帶來交通運輸蓬勃發(fā)展的同時也帶來了相應的環(huán)境問題，公共交通的發(fā)展面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。近年來一站式公交率先在上海、廈門、哈爾濱等城市開通，一站式公交以其方便快捷的優(yōu)勢快速發(fā)展有效緩解交通壓力的同時，也面臨著一些發(fā)展阻礙。本文基于多目標規(guī)劃的基礎上對一站式公交的運能進行評價，著重提高一站式公交的運行效率以及發(fā)展水平。

關鍵詞：交通運輸 "規(guī)劃 "一站式公交 "運營

在經濟高速發(fā)展帶來交通運輸蓬勃發(fā)展的同時也帶來了相應的環(huán)境問題，公共交通的發(fā)展面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。近年來一站式公交率先在上海、廈門、哈爾濱等城市開通，一站式公交以其方便快捷的優(yōu)勢快速發(fā)展有效緩解交通壓力的同時，也面臨著一些發(fā)展阻礙。本文基于多目標規(guī)劃的基礎上對一站式公交的運能進行評價，著重提高一站式公交的運行效率以及發(fā)展水平。

目前基于公共交通在經濟社會發(fā)展中的重要作用，目前已經建立了一系列的公共交通評價模型與算法，這些模型與算法相當復雜，其主要困難在于：

（1）即使簡單的問題也需要大量的約束條件和變量。

（2）約束條件和變量多使問題的難度呈指數增長。

本文運用定性分析的方法，分別從公交公司、乘客、社會環(huán)境三方面闡述其對一站式公交運營的要求并構建指標評價體系，建立多目標規(guī)劃模型定量的確定一站式公交的最佳運行方案。并對利益相關者對多目標規(guī)劃求解結果與公交現狀進行模糊綜合評價，改進運行機制。模糊綜合評價方法是一種適合于公共交通發(fā)展水平評價的方法。它是一種定性與定量相結合的方法，有良好的理論基礎。特別是將多目標規(guī)劃與模糊綜合評判結合，其通過研究各因素之間的關系，可以得到合理的一站式公交的運行方案。

1、模型應用理論分析

1.1 排隊論

本文假設乘客數量是無限的而且滿足先到先乘車的原則運用排隊論對乘客到達規(guī)律進行預測。通過對發(fā)車間隔的單位時間內的乘客到達規(guī)律進行估計，可以平均載客人數以及總體客流量，通過計算乘客到達規(guī)律與發(fā)車班次之比可以估計乘客的等待時間。即，

（1）

х單位時間內乘客到達數目

μ單位時間內乘客到達的平均數

1.2 歸納法

通過歸納法擬合城市公交的服務水平與私家車數量之間存在的關系，假設城市公交服務水平滿意度（無量綱化）為 私家車的數量為y。通過調查可以得到一組關于（x，y）的數組，在坐標軸中繪制（x，y）的基本分布情況，需找（x，y）之間的一般關系。

1.3 TRANSYF（T-F）模型

應用T-F模型可以確定計算車輛的尾氣排放率ROP（g·每輛車/單位路段長度），即

（2）

（3）

ROP代表每輛車在單位路段中的污染排放量，V。表示單位路段 "上的平均速度， 表示路阻函數。給定單位路段的污染排放量=ROB×單位路段長度

1.4 路阻（BPR）函數

應用路阻可以確定單位路段的運行時間，即

（4）

其中 代表當時通過 的交通量， 代表該路段的實際通行能力，α與β為模型待定參數，建議取值分別為0.15與4。

2、確定指標體系與權重

2.1 一站式公交評價指標的建立

構建指標評價體系是評價一站式公交的運能的基礎，因此在選擇評價指標時應充分考慮指標體系的科學性、合理性、完整性以及可操作性等。本文根據一站式公交的發(fā)展特點，從公交公司、乘客、社會環(huán)境三方面進行綜合考慮構建定性與定量相結合的評價指標體系。為了合理全面的完成一站式公交的運能評價共性，本文建立分層指標體系。第一層為目標層，對不同運行方案的運能進行評價;第二層為準則層，作為衡量同一運行方案對公司、乘客、社會環(huán)境三方面的貢獻大小;第三層為指標層，作為準則層測量的標準數據。通過向交通運輸方面的專家以及公交負責人員的咨詢，建立一站式公交系統(tǒng)綜合評價體系。如表1所示。

表1 "一站式公交綜合評價指標體系

目標層 第一

指標層 第二

指標層 指標層D

一

站

式

公

交

系

統(tǒng)

綜

合

評

價

U 公司

效益μ1 公司收

入μ11 客流量（每天平均總需求目標約束，

引入偏差變量 與 ）

運行效

率μ12 平均載客率（每天平均總需求與總

供給之比，目標約束，引入偏差變

量 與 ）

運行成

本μ13 每輛車每小時的運行費用

（絕對約束）

乘客

效益μ2 準時

性μ21 等待時間

快捷

性μ22 單次運行時間（絕對約束）

舒適

度μ23 公交車的擁擠程度（目標約束，引入偏差變量 與 ）

社會

環(huán)境μ3 社會效

益μ31 乘客滿意度與私家車數量的相關性

（絕對約束，擬合乘客滿意程度與

私家車數量的相關關系，使私家車

低于現階段鎮(zhèn)江私家車總數的最低

滿意度的無量綱）

環(huán)境效

益μ32 單位耗油量與單位路程之間的關系

（絕對約束）

因素集U分為三層：

第一層為

第二層為

2.2 確定指標權重

① 構建判斷矩陣。將指標體系中同一層次的指標進行重要性兩兩比較從而構建判斷矩陣，計算其每個指標所占有的權重并進行一致性檢驗。判斷矩陣的值反映了人們對各因素相對重要性的認識， 本文采用T. L. Saa ty提出的1～9比例標度對個指標的重要程度進行賦值。1～9比例指標如圖2所示。

表2 "判斷矩陣標度及其含義

標 "度 含 " "義

1 表示兩個指標相比，具有同等重要性

3 表示兩個指標相比，前者比后者稍微重要

5 表示兩個指標相比，前者比后者明顯重要

7 表示兩個指標相比，前者比后者強烈重要

9 表示兩個指標相比，前者比后者極端重要

2、4、6、8 表示上述相鄰判斷的中間值

通常參與決策判斷的專家不止一位給出的判斷矩陣不盡相同，這就涉及到群組評價的問題，本為采用評分算術平均法解決群組評價問題。即

（5）

本文通過對二十位交通運輸方面的專家以及公交公司的管理人員進行指標相對重要程度的調查，構建判斷矩陣 ，其中 代表準則層B任意兩個因素之間的相互重要程度，即公司效益、乘客效益以及社會環(huán)境兩兩之間的重要程度進行比較建立矩陣。

（6）

② 確定各指標的相對權重。運用特征根法計算該權重系數，并將其歸一化為準則層B中相應指標的權重向量 。計算矩陣B每一行的指標系數的幾何平均 得到幾何平均向量 "。

（7）

對幾何平均向量進行歸一化處理得到權重向量 。

（8）

3、建立多目標規(guī)劃模型

3.1 假設

（1）假設到達車站等車的乘客都上乘坐公交車;

（2）假設每輛每次運行發(fā)生的費用是相同的，不考慮可能發(fā)生的意外情況;

（3）假設所有車輛都是從A0出發(fā)回到A0;

（4）假設不考慮乘客上下車的時間。

3.2 多目標規(guī)劃模型建立

3.2.1 符號說明

表示單位發(fā)車間隔內第 站的乘客平均到達人數，m代表OD之間的站點數，n代表每天的發(fā)車次數

表示在第 站的乘客平均下車人數

W 表示OD之間日平均客流量

φ表示車輛平均最大載客量

ε 表示車輛平均運行效率

表示每輛車每小時的運行費用

F 表示每輛車每天的平均運行費應

表示OD之間單次運行時間

T 表示OD之間的平均運行時間

表示 之間的交通通行能力

表示客車平均擁擠水平

表示公交滿意度（無量綱化）

表示私家車數量

表示OD平均耗油量

3.2.2 構建一級模型

假設公司效益為 、乘客效益為 、環(huán)境效益為 ，則建立目標函數為：

。

方程 是衡量公交公司的收益大小，最求收益最大化。決策者決策變量包括每天發(fā)車的班次n，?？康能囌緮盗縨。

方程 衡量乘客的乘車效益大小，最求效益最大化。決策者決策變量包括OD間行駛的最大速度m，停靠的車站數量m。

方程 是衡量環(huán)境效益大小，最求效益最大化。決策者決策變量包括OD間行駛的最大速度m，公交滿意度（無量綱化） 。

3.2.3 構建二級模型求解方程

多目標規(guī)劃（MOP）是數學規(guī)劃的一個分支。研究多于一個目標函數在給定區(qū)域上的最優(yōu)化，又稱多目標優(yōu)化。本文采用目標規(guī)劃法進行分層多級求解，運用前面層次分析法確定的權重 "確定目標的優(yōu)先順序，在有限的資源條件下，使總的偏離目標值的偏差最小。及目標方程如下：

4、評價結果

將多目標規(guī)劃的求解結果與現階段的公交體系進行模糊綜合評價，評估求解結果的現實意義，作為一站式公交體系的構建指導標準。

4.1 單級評判模型

① 將因素集U按屬性的類型劃分為k個子集，或者說影響U的k個指標，記為

（9）

且應滿足：

（10）

② 通過專家打分或實測數據，對數據進行適當的處理，求得歸一化指標關于等級的隸屬度，從而得到單因素評判矩陣。

③ 單級綜合評判

4.2對交通系統(tǒng)的模糊綜合評價結果

① 構建評價表

計算針對評價指標的相對得分Si，并建立單因素評價矩陣。

（11）

（12）

（13）

② 分層作綜合評判

，權重 ，由表3-8對 的模糊評判構成的單因素評判矩陣：

（14）

用模型 計算得：

③ 高層次的綜合評判

，權重 ，則綜合評判

（15）

5、結論與展望

對于城市公交的運營優(yōu)化主要考慮兩方面問題，在線路確定的情況下主要考慮公交?？空九_與發(fā)車時間周期的安排。本文從社會環(huán)境、乘客利益與公交公司三方面的利益出發(fā)對于這兩方面的問題進行優(yōu)化，設計多目標規(guī)劃建立雙層多目標BRT公交系統(tǒng)運營優(yōu)化模型并給出合理的求解的方法。

但是公交運營規(guī)劃是一個復雜的過程，城市公交在不同城市的發(fā)展進程不同因此對于各目標的重視程度不同。

對于本文模型的使用還應該考慮一些實際問題：

（1）公交公司作為社會服務型企業(yè)會受到當地政府的扶持，因此在改進公交公司服務設施推行便捷市民出行的BRT公交在當地政府會得到相應的基金扶持，因此在考慮公交公司收益時候不能單純考慮公交公司的收益與費用支出。

（2）公共交通行業(yè)具有強烈的周期季節(jié)性，客流量會在每個周期時間發(fā)生變化，因此在實際模型應用中應充分考慮當地每天出行高峰。此外也要考慮因為當地人文風俗文化造成的季節(jié)性客流量高峰。比如旅游旺季、學生寒暑假離校與返校高峰期等因素。

（3）隨著國家對公共交通發(fā)展的重視層度不斷提高，公共交通得到快速發(fā)展。智能公交也在一些城市得到迅速的發(fā)展，可以考慮智能公交與BRT的結合發(fā)展。

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