甘志良

(西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，四川成都 610031)

基于粗集多屬性決策理論的綜合客運(yùn)樞紐服務(wù)水平評(píng)價(jià)

甘志良

(西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，四川成都 610031)

采用綜合量化分析法，構(gòu)建綜合客運(yùn)樞紐服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，提出各指標(biāo)的量化方法。根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出基于粗集多屬性決策理論的綜合客運(yùn)樞紐服務(wù)水平的評(píng)價(jià)模型，并用案例驗(yàn)證模型的有效性和可操作性，為未來綜合客運(yùn)樞紐建設(shè)提供一定的理論基礎(chǔ)。

綜合客運(yùn)樞紐；服務(wù)水平；粗集多屬性決策；量化；模型

綜合客運(yùn)樞紐是在綜合運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，將多種運(yùn)輸方式與城市交通的轉(zhuǎn)換場(chǎng)所無縫銜接，實(shí)現(xiàn)旅客“零距離”集散、換乘的站場(chǎng)系統(tǒng)。綜合客運(yùn)樞紐是城市交通運(yùn)營的重要依托點(diǎn)，對(duì)緩解城市交通擁堵、縮短旅客出行時(shí)間、廣泛吸引沿線客流具有十分重要的作用[1]。此外，綜合客運(yùn)樞紐還具有一些輔助服務(wù)功能，如商業(yè)功能。因此，對(duì)綜合客運(yùn)樞紐的服務(wù)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，可有效掌握樞紐內(nèi)部各類設(shè)施的配置是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并針對(duì)其中的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行整體優(yōu)化，最大程度地提高旅客出行的滿意度。

對(duì)于此類綜合評(píng)價(jià)問題，層次分析法(AHP)是一種成熟有效的方法，具有可靠性高、誤差小的優(yōu)點(diǎn)。該方法也存在若干缺陷，如評(píng)價(jià)過程中人為主觀因素比重較大、支配要素?cái)?shù)不能多于9個(gè)[2]。基于此，本文在建立綜合客運(yùn)樞紐服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，提出基于粗集多屬性決策理論確定指標(biāo)權(quán)重并進(jìn)行修正，對(duì)多個(gè)綜合客運(yùn)樞紐的服務(wù)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)及排名，并對(duì)客運(yùn)樞紐建設(shè)給出相關(guān)建議。

1 服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

城市綜合客運(yùn)樞紐是城市交通網(wǎng)絡(luò)的集結(jié)點(diǎn)，主要為旅客提供服務(wù)，其功能體現(xiàn)在換乘、集疏散、引導(dǎo)、停車4個(gè)方面[3]。為避免選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)之間出現(xiàn)冗余或重復(fù)，在參照國內(nèi)外學(xué)者對(duì)綜合客運(yùn)樞紐服務(wù)水平評(píng)價(jià)研究成果的基礎(chǔ)上，本文利用主成分分析法從換乘服務(wù)水平和集散服務(wù)水平兩方面建立指標(biāo)評(píng)價(jià)體系[4]。

換乘功能是旅客從某一集散平臺(tái)和場(chǎng)站設(shè)施開始，步行通過樞紐內(nèi)的換乘組織線路，到達(dá)另一集散平臺(tái)和場(chǎng)站設(shè)施的過程中綜合客運(yùn)樞紐所提供的服務(wù)[5]。換乘服務(wù)水平的高低主要體現(xiàn)在換乘舒適性和換乘便捷性。影響換乘舒適性的因素主要有人均換乘面積、換乘舒適度；換乘便捷性是指旅客在樞紐中換乘的方便程度[6]，由可量化指標(biāo)平均換乘時(shí)間、平均走行距離、繞行系數(shù)來決定。

集疏散功能主要指滿足不同客運(yùn)形式對(duì)城市綜合客運(yùn)樞紐的要求，為旅客的出行和到達(dá)提供集疏散的服務(wù)設(shè)施，并為旅客運(yùn)輸生產(chǎn)組織提供保障[7]。影響集散通暢性的因素主要有集散自由度和運(yùn)能匹配度。若在集疏散過程中消耗時(shí)間過長或運(yùn)能不匹配，將大大影響樞紐安全系數(shù)。

根據(jù)以上分析，建立綜合客運(yùn)樞紐服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖1所示。

圖1 綜合客運(yùn)樞紐服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的量化

1)人均換乘樞紐面積

人均換乘樞紐面積反映客運(yùn)樞紐內(nèi)旅客換乘的擁擠程度和順暢程度，用來衡量換乘設(shè)施容納旅客的能力[8]。設(shè)Q為樞紐內(nèi)總換乘人數(shù)，S為樞紐總面積(m2)，則人均換乘樞紐面積

a1=Q/S。

2)換乘舒適度

換乘舒適度是旅客從樞紐所提供的服務(wù)中所獲取的滿意程度和舒適程度，該指標(biāo)屬于定性指標(biāo)，綜合反映換乘樞紐在信息提供、遮掩、自動(dòng)運(yùn)輸設(shè)備3方面的服務(wù)水平[9]，其計(jì)算式為:

a2=β1k1+β2k2+β3k3，

式中：β1、β2、β3分別為換乘樞紐服務(wù)系數(shù)，按照經(jīng)驗(yàn)一般取β1=1/2，β2=1/3，β3=1/6；k1、k2、k3分別為換乘樞紐在信息提供、遮掩、自動(dòng)運(yùn)輸設(shè)備3方面的綜合狀況的量化值。

3)平均換乘時(shí)間

平均換乘時(shí)間是旅客在不同交通方式之間換乘所花費(fèi)的時(shí)間[10]，反映綜合客運(yùn)樞紐與交通工具的協(xié)調(diào)程度和換乘過程中的通暢程度。設(shè)樞紐內(nèi)共有m種換乘方式，從方式i換乘方式j(luò)的客運(yùn)量為Qij，所需的換乘時(shí)間為tij，則樞紐內(nèi)旅客平均換乘時(shí)間

4)平均走行距離

平均走行距離是旅客完成整個(gè)換乘過程需要步行的距離[11]。設(shè)旅客從方式i換乘方式j(luò)所需走行的距離為dij，則樞紐內(nèi)旅客平均走行距離

5)平均繞行系數(shù)

繞行系數(shù)是旅客從某種交通方式換乘到另一種交通方式需要繞行的程度[12]，反映換乘的便捷程度。設(shè)從方式i換乘方式j(luò)的直線距離為Lij，則樞紐內(nèi)旅客換乘繞行系數(shù)

6)集散自由度

7)運(yùn)能匹配度

運(yùn)能匹配度指樞紐內(nèi)各交通方式在緊急情況下輸送旅客能力的協(xié)調(diào)程度[14]。設(shè)樞紐內(nèi)第i種交通方式的運(yùn)能為qi，旅客選擇第i種交通方式換乘的概率為Pi，則運(yùn)能匹配度

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的規(guī)范化處理

在建立的綜合客運(yùn)樞紐服務(wù)水平評(píng)價(jià)體系中，各評(píng)價(jià)指標(biāo)屬于不同的數(shù)量級(jí)，且具有不同的量綱，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)前需對(duì)指標(biāo)規(guī)范化處理[15]，將所有指標(biāo)的取值統(tǒng)一歸于區(qū)間[0，1]。根據(jù)指標(biāo)極性的不同，又可分為正極性指標(biāo)和負(fù)極性指標(biāo)[16]。在規(guī)范化處理時(shí)，其適用的標(biāo)準(zhǔn)化函數(shù)有所差異。

正極性指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化函數(shù)

(1)

式中：f為評(píng)價(jià)體系中評(píng)價(jià)對(duì)象的序數(shù)；h為評(píng)價(jià)對(duì)象屬性的序數(shù)；dminh=min{d1h,d2h,…，dkh}，dmaxh=max{d1h,d2h,…，dkh}。

負(fù)極性指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化函數(shù)

(2)

2 評(píng)價(jià)模型的建立

2.1 基于粗集理論確定指標(biāo)權(quán)重

觀察所建立的綜合客運(yùn)樞紐服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系不難發(fā)現(xiàn)，整個(gè)體系呈現(xiàn)有序的遞接層次結(jié)構(gòu)。基于AHP評(píng)價(jià)法的缺點(diǎn)，本文提出基于粗集理論確定指標(biāo)權(quán)重并進(jìn)行修正，消除主觀因素對(duì)評(píng)價(jià)模型的影響。

粗集理論是波蘭數(shù)學(xué)家ZPawLak1982年提出的一種分析數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)理論[17]，是一種處理不確定性和不精確性問題的新型數(shù)學(xué)工具。在基于粗集理論確定指標(biāo)權(quán)重之前，給出一個(gè)定義[18]：定義P和D是決策系統(tǒng)的條件屬性集合和決策屬性集合，屬性ah?P關(guān)于D的重要性為：

σPD(ah)=γP(D)-γP-{ah}(D)，

(3)

(4)

(5)

式中：σPD(ah)為屬性ah關(guān)于決策屬性集合D的重要性；γP(D)為根據(jù)分類信息IND(P)可以劃分到D的等價(jià)類中的對(duì)象個(gè)數(shù)占論域的比例；γP-{ah}(D)為根據(jù)分類信息IND(P-{ah})可以劃分到D的等價(jià)類中的對(duì)象個(gè)數(shù)占論域的比例；POSP(D)為評(píng)價(jià)對(duì)象集合U中所有根據(jù)分類信息IND(P)的信息可以準(zhǔn)確劃分到關(guān)系D的等價(jià)類中的對(duì)象集合；POSP-{ah}(D)為U中所有根據(jù)分類信息IND(P-{ah})的信息可以準(zhǔn)確劃分到關(guān)系D的等價(jià)類中的對(duì)象集合。

將整個(gè)服務(wù)水平評(píng)價(jià)系統(tǒng)視為IS，每個(gè)對(duì)象的條件屬性集合為P，則IS=(U,P)；若評(píng)價(jià)對(duì)象的個(gè)數(shù)為k，則U={xf,f=1,2,…，k}；評(píng)價(jià)對(duì)象的屬性個(gè)數(shù)為l，屬性集P={ah,h=1,2,…，l}。將U中對(duì)象的評(píng)價(jià)結(jié)果所屬等級(jí)yf放在決策屬性集合D中，即D={df}。每個(gè)對(duì)象的全部信息可表示為xf={afh}。利用粗集理論確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的主要步驟如下[19]：

1)判斷評(píng)價(jià)體系中的指標(biāo)類型。將評(píng)價(jià)指標(biāo)分為效益型指標(biāo)和成本型指標(biāo)，其中效益型指標(biāo)又稱正極性指標(biāo)，成本型指標(biāo)又稱負(fù)極性指標(biāo)。

2)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值化處理。由專家對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的各個(gè)屬性進(jìn)行評(píng)分，按照指標(biāo)劃分等級(jí)確定屬性所處的等級(jí)水平，進(jìn)行數(shù)值化處理，同時(shí)刪除重復(fù)行。

3)計(jì)算各指標(biāo)的重要程度。計(jì)算之前，主觀上對(duì)各指標(biāo)賦予相同權(quán)重。根據(jù)式(3)～(5)，依次確定各個(gè)指標(biāo)關(guān)于決策屬性的重要程度，并將屬性權(quán)重歸一化。

2.2 指標(biāo)權(quán)重的修正

(6)

所有指標(biāo)的混合權(quán)重矩陣為

w=(w1,w2，…，wl)T。

(7)

2.3 決策方案的比選

利用標(biāo)準(zhǔn)化函數(shù)對(duì)原始決策矩陣規(guī)范化處理得到標(biāo)準(zhǔn)矩陣(rfh)k×l，根據(jù)式(7)計(jì)算U中各對(duì)象的全局權(quán)重pf=(p1,p2,…，pk)，并將對(duì)象進(jìn)行排名，記rank(f)為對(duì)象xf在權(quán)重序列中的序數(shù)。序數(shù)最小的方案，體現(xiàn)出綜合客運(yùn)樞紐服務(wù)水平最優(yōu)[21]。

3 實(shí)證分析

假設(shè)某城市有8個(gè)綜合客運(yùn)樞紐，編號(hào)為xh(h=1，2，…，8)。依據(jù)圖1的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及指標(biāo)的定義和量化方法，采用專家打分法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行初始化量化[22]。各指標(biāo)量化的結(jié)果見表1。

表1 指標(biāo)原始評(píng)價(jià)數(shù)值

在上述7個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中，屬于正極性的指標(biāo)有a1、a2、a6，屬于負(fù)極性的指標(biāo)有a3、a4、a5、a7。根據(jù)式(1)～(2)對(duì)各指標(biāo)取值進(jìn)行規(guī)范化處理，結(jié)果見表2。

表2 各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值

各評(píng)價(jià)指標(biāo)的等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)表

根據(jù)表1、3，確定條件屬性中各指標(biāo)所處的等級(jí)以及決策屬性的等級(jí)。記等級(jí)A為1，等級(jí)B為2，等級(jí)C為3，得到綜合客運(yùn)樞紐服務(wù)水平評(píng)估決策表如表4所示。

表4 綜合客運(yùn)樞紐服務(wù)水平評(píng)估決策表

觀察表4不難發(fā)現(xiàn)，各個(gè)樞紐的屬性值中沒有完全相同的2行或多行，因此找不到任意2個(gè)對(duì)象可以放在同一個(gè)集合里，所以有

U/P={{x1},{x2},{x3},{x4},{x5},{x6},{x7},{x8}}，

觀察評(píng)價(jià)對(duì)象的決策屬性可以看出，x1、x2、x3、x7的決策屬性一致，x4、x5的決策屬性一致，x6、x8的決策屬性一致，屬性一致的評(píng)價(jià)對(duì)象可以放在同一集合里，所以有

U/D={{x1,x2,x3,x7},{x4,x5},{x6,x8}}，

由于U/P=U，所以有

POSP(D)={x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8}=U，

則有

為了確定指標(biāo)a1的權(quán)重，需要考慮去掉屬性a1將會(huì)產(chǎn)生的影響。去掉屬性a1后，屬性集合變?yōu)镻*=(a2,a3,a4,a5,a6,a7)，樞紐x6和x8的屬性值變成完全相同的兩行，因此這2個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象可以放在同一個(gè)集合里，所以有

U/P*={{x1},{x2},{x3},{x4},{x5},{x6,x8},{x7}}。

由于x6和x8的屬性值完全相同，因此這2個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象無法根據(jù)屬性集合P*來確定D，所以有

POSP-{a1}(D)={x1,x2,x3,x4,x5,x7}=U,

根據(jù)式(5)，則有

根據(jù)式(3)得到指標(biāo)a1的權(quán)重

σPD(a1)=γP(D)-γP-{a1}(D)=1/4。

依據(jù)計(jì)算指標(biāo)a1的原理及步驟，同理得到其余指標(biāo)的權(quán)重分別為：σPD(a2)=1-6/8=1/4,σPD(a3)=1-4/8=1/2,σPD(a4)=1-6/8=1/4,σPD(a5)=1-8/8=0,σPD(a6)=1-8/8=0,σPD(a7)=1-8/8=0。

對(duì)a1～a7各指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行歸一化處理，得到客觀權(quán)重分別為0.2、0.2、0.4、0.2、0、0、0。由于在計(jì)算對(duì)象所屬等級(jí)時(shí)主觀上對(duì)各指標(biāo)賦予相同的權(quán)重。因此，為盡可能消除主觀因素帶來的影響，取客觀權(quán)重的比例為70%，主觀權(quán)重的比例為30%，由式(6)計(jì)算a1～a7各指標(biāo)基于粗集理論修正后的綜合權(quán)重系數(shù)矩陣w=[0.183,0.183,0.322,0.183,0.043,0.043,0.043]T，計(jì)算論域中各對(duì)象的全局權(quán)重集為pf=(0.752 9,0.830 1,0.595 2,0.808 9,0.007 3,0.452 8,0.155 7)。

計(jì)算各對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)并進(jìn)行排名見表5。

基于粗集多屬性決策理論對(duì)上述8個(gè)綜合客運(yùn)樞紐服務(wù)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)并依據(jù)綜合權(quán)重排名，確定編號(hào)為x2的樞紐為最佳客運(yùn)樞紐。在建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，平均換乘時(shí)間所占權(quán)重最大，說明平均換乘時(shí)間對(duì)綜合客運(yùn)樞紐站的服務(wù)水平影響最大。因此，在設(shè)計(jì)客運(yùn)樞紐站時(shí)，應(yīng)該盡可能減少旅客在換乘過程中所消耗的時(shí)間[23]。

表5 綜合客運(yùn)樞紐服務(wù)水平評(píng)價(jià)及排名

4 結(jié)語

本文采用綜合量化分析法，從設(shè)施布局的合理性、換乘便捷性、集散有效性3個(gè)方面構(gòu)建綜合客運(yùn)樞紐服務(wù)水平綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系。為避免層次分析法存在的主觀因素影響過大的缺點(diǎn)，構(gòu)建基于粗集多屬性決策理論的綜合客運(yùn)樞紐服務(wù)水平的評(píng)價(jià)模型，并用實(shí)例驗(yàn)證模型的有效性和可操作性。粗集多屬性決策理論是一種處理模糊和不確定性知識(shí)的數(shù)學(xué)工具，可有效結(jié)合主觀和客觀兩方面因素，得到的結(jié)果較為精確，為未來綜合客運(yùn)樞紐設(shè)計(jì)與建設(shè)提供一定的理論基礎(chǔ)。

后續(xù)研究將進(jìn)一步優(yōu)化評(píng)價(jià)指標(biāo)，加強(qiáng)對(duì)定性指標(biāo)的量化可行性研究，提高定性指標(biāo)量化模型的精度。

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(責(zé)任編輯：楊秀紅)

Evaluation of Service Level of Comprehensive Passenger Transport Terminal Based on Rough Set Multiple Attribute Decision Making

GANZhiliang

(SchoolofTransportationandLogistics,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)

The paper uses the comprehensive quantitative analysis to construct an index system to evaluate the service level of comprehensive passenger transport hub and puts forward the quantitative method of the evaluation indexes.According to the structure characteristics of the evaluation index system，the paper suggests an evaluation model for service level based on rough set multiple attribute decision making theory.Empirical results verify the validity and operability of this evaluation method.It also provides the theoretical basis for the future construction of comprehensive passenger transport hub.

comprehensive passenger transport terminal; service level; rough set multiple attribute decision making; quantification; model

2016-05-10

甘志良(1992—)，男，江西撫州人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸規(guī)劃與管理，E-mail：1547966516@qq.com.

10.3969/j.issn.1672-0032.2016.04.007

U239.5

A

1672-0032(2016)04-0045-07