摘 要 針對軌道線網規劃評價的特點,在對已有的現有評價方法適用性分析基礎上,提出了一種組合的綜合評價方法及指標體系。
關鍵詞 城市軌道交通,線網規劃,指標體系,決策方法
1 引言
軌道線網規劃的評價是對軌道線網規劃方案的網絡特性、技術指標以及經濟、社會、環境等方面做出相對滿意度的判斷,是方案優選與決策的基礎。目前對軌道線網評價較多采用線路總發送量、日均客流量、客流強度等評價指標。由于這些指標僅針對線網本身,而不是立足于城市整個公共交通系統乃至城市綜合客運系統,就可能造成線網局部效應分析最優,而從整體角度分析未必最優的結果。
軌道交通線網評價有如下特點:第一、軌道線網規劃投資大,時間跨度長,通常遠景目標年超過城市總體規劃年限,屬于不完全確定的狀態;第二、軌道線網的評價指標,有些可以定量,有些是無法量化的,如促進城市土地的合理開發,提高勞動生產率等;第三、不同的評價主體所需達到的目標是多樣的,有的目標是相互沖突的,如使用者希望出行費用低廉,而運營者重視經營收益性,希望票價高一些。
因此,對于軌道線網規劃這樣一種半結構化、非完全定量、多目標的復雜系統,不可能采用簡單的項目評價法。本文提出一種軌道線網方案評價的組合綜合評價方法及其評價指標體系。
2 軌道交通評價準則與目標
軌道交通系統的品質標準與目標,是改善居民出行可達性,推進城市結構的合理調整,擴展城市的發展空間,改善生活環境與生態環境。這些目標包括功能目標、經濟目標、社會目標和環境目標。
1) 功能目標
主要涉及軌道線網交通質量,包括與城市規劃的匹配程度、可達性、安全性、服務性以及滿足交通需求的能力;
2) 經濟目標
軌道線網的建設、運營、管理費用與運營收入的狀況;
3) 社會目標
軌道線網對整個交通系統運營狀況的改善以
及促進社會經濟發展的程度等;
4) 環境目標
軌道線網對環境方面消極影響及對人類有用資源的耗費程度。
3 軌道線網評價指標體系
軌道線網的評價指標應能獨立反映線網規劃的某一具體方面的特征,并與軌道線網規劃方案選優的目標相聯系; 評價指標的數量應越少越好,且每一評價指標應具有可量測性,或者可以通過定量法獲得,或者可以用定性分級比較的方法獲得。評價指標應合理公正,不能以主觀判斷一種方案形式有利而另一種方案形式不利。本文在進行軌道線網評價時分兩層次5 個方面建立指標體系。第一層次通過結構特征評價產生候選方案;第二層次是對候選方案進行交通功能、運營效益、社會效益及持續發展四方面應用組合的綜合評價決策。
3. 1 候選方案產生
采用線網長度、中心區線網密度、非直線系數、換乘節點數、覆蓋面積率以及與大型客流集散點銜接數量等指標,對軌道線網預選方案進行結構特征評價并產生候選方案。
(1) 軌道線網長度:規劃區軌道線網各條線路長度之和。該項指標在功能相同條件下越短越好。
(2) 中心區線網密度:線網中心區軌道交通線網長度與中心區面積之比,反映軌道交通線網在中心區的服務水平。
(3) 非直線系數:軌道交通線路實際長度與軌道交通線路起終點空間直線長度之比,反映快速軌道交通線網各線的順直程度。環線的此系數按主要集散點之間的實地距離與空間直線距離之比。
(4) 換乘節點數:軌道交通線網線路相交點的數量,反映快速軌道交通靜態線網提供換乘的靈活程度。
(5) 覆蓋面積率:在中心區按軌道交通沿線每側750 m 范圍的用地面積,在郊區按軌道交通沿線每側1 000 m 范圍的用地面積,兩者之和為軌道線網覆蓋面積。其與軌道線網規劃區面積之比為軌道線網覆蓋面積率。
(6) 與大型客流集散點銜接數量:軌道交通線網線路與大型客流集散點銜接的數量,反映軌道交通線網對大型客流集散點的覆蓋性。
3. 2 候選方案評價的指標體系
(1) 交通功能評價
采用日均客運總量、換乘率、線網負荷強度以及軌道交通客運量占公交總客運量的比例等指標, 對軌道交通線網的交通功能進行評價。
① 日均客運總量:規劃年度軌道交通線網各線客運量之和,以交通需求量分析結果為依據。
② 換乘率:軌道線網的換乘客運量與軌道線網總客運量之比,反映軌道交通線網對乘客出行直達的滿足程度。
③ 線網負荷強度:軌道線網日均客流量與軌道線網總長度的比值,反映軌道交通線網單位長度承擔的客流量,用以評價軌道線網的運營效率和經濟性。
④ 軌道交通方式占公交方式的比例:軌道交通方式日均總客運量與公交方式總客運量的比值,用以評價軌道交通方式在公交方式中的地位。
(2) 運營效益評價
運營效益評價系統主要從建設費用、運營費用、運營收入等角度對軌道交通的財務收支情況進行評價。
① 建設費用:各種軌道方式每公里平均造價與該方式里程之積的總和。從中可了解工程難易程度并判斷投資的可能性。
② 運營費用:客流周轉量與每公里人均運營成本之積,反映線網客流度及建設管理水平。
③ 運營收入:為日均客流量與票價之積,反映經營者的經濟利益。
(3) 社會效益評價
社會效益評價主要針對軌道交通方式引起整個公交方式服務水平的提高以及緩解城市道路擁擠程度的情況進行分析,如公交方式的出行比例、公交方式的平均出行時間、平均機動車速、居民平均出行時間、路網負荷均勻性等。
① 公交方式的出行比例:公交出行占全方式的比例,用以評價軌道交通線網對城市交通結構的改變。
② 公交方式的平均出行時間:城市居民以公交方式出行的平均出行時間,用以評價軌道交通線網對居民出行時間的改善程度。
③ 平均機動車速:城市中心區高峰數段道路機動車速的平均值,用以評價軌道交通對城市道路機動車速的影響。
④ 居民出行時間[2 ]: 路網出行總時間tT =
nn
∑∑Nijtij + thc,其中Nij 、tij 分別為( i , j) 點對之
i =1 j=1
間的客流量及出行時間; thc 為路網折算換乘總時間; tT 為路網中一天全部出行時間總和,包括折算換乘時間及路段出行時間。
⑤ 路網負荷均勻性[2 ]:路網負荷均勻性,ψ = 11 ∑(ηi-ηT) 2 ]1/ 2 , 反映路段負荷ηi ( qi/ ci)ηT[
m i =1
m偏離平均負荷率ηT 的程度。其中qi 、ci 分別為第i 條種路段的客流量及客流容量;ηT= 1 ∑ηi, 為
m i =1
m所有路段負荷率的平均值; m 為軌道交通路段總數。ψ值越小,路網負荷均勻性越好,行車組織越經濟,運營成本越低,路網能發揮的總體運能就越大。
(4) 持續發展評價
采用與土地利用吻合程度、沿線土地開發價值、線網發展適應性等指標對軌道線網持續發展特性作出評價。
① 與土地利用吻合程度:軌道交通線網與城市總體規劃擬定的土地利用吻合程度,可用軌道交通吸引范圍內的人口崗位數與同期全部的人口崗位的比例表示,以評價軌道交通線網與城市總體規劃的一致性。
② 沿線土地開發價值:軌道交通沿線土地利用開發價值,以評價軌道交通線網對土地潛在開發能力的影響。
③ 線網發展適應性: 軌道交通線網的可調節性,以評價軌道交通線網適應城市發展變化的能力。
4 組合的綜合評價法
對于多目標、多因素、多層次的復雜系統,其評價方法有層次分析法、層次熵分析法以及模糊聚類分析法。但如何建立一套切實可行,又能全面準確衡量軌道交通線網方案優劣的評價方法是一個值得研究的問題。
4. 1 已有評價方法分析
(1) 層次分析法(AHP)
層次分析法是一種決策思維方法,它將復雜的問題分解為各個組成因素,將這些因素按支配關系分組形成有序的遞階層次結構,通過兩兩比較的方式確定層次中諸因素(指標) 的相對重要性,綜合人的判斷以決定諸因素相對重要性的順序。
AHP 方法的根據是評價指標對象的層次性, 得出的結果是各決策方案相對于總目標的優先順序,適用于方案各層次指標的排序及權重分析。
(2) 灰色關聯系數法
它是通過確定各方案指標與相對方案指標的類似程度,進而確定各方案的優劣。具體步驟為:
① 選擇各方案同類指標中的最佳值,形成參考
數列: { X0} = { X0 (1) , X0 (2), ?, X0 (N)} (1)
② 求關聯系數:
min min |X0 (k) -Xi(k)|+ρmax max |X0 (k) -Xi(k) |
ik
ξi(k)= i k
|X0 (k) -Xi(k) |+ρmax max |X0 (k) -Xi(k) |
ik
(2)
③ 求關聯度Ri :
1Ri= n ∑ξi(k) (3)
nk=1
Ri 反映了方案與參考方案的關聯程度。Ri 越大,方案越優。
灰色關聯系數法在數據處理過程中沒有摻入人的主觀判斷,而是對確定的定量指標進行比較與計算,保證了結論的真實性。因此,該方法適用于軌道線網規劃評價過程中對確定的定量指標的評價,
也適用于軌道線網初始方案比較后產生候選方案的評價。
(3) 模糊評價法
模糊綜合評價法是將不確定的信息用定量的方法加以處理,變定性決策為定量決策,增加判斷的直觀性、準確性。
4. 2 一種組合評價方法
候選方案綜合效益評價是對候選方案進行一次全面、詳細的分析和考核,以謀求軌道線網系統整體功能的“最優”,而不僅僅是某一項或幾項指標的“最大值”,并在系統整體優化過程中,不斷向決策者提供各種關系信息。本文提出一種組合方法是將已有的系統決策方法運用其各自的優點進行有機結合的軌道交通線網的綜合評價與決策方法。即:以多級模糊綜合評價為框架,按評價指標類別, 利用層次分析法建立評價的多級權重;利用灰色關聯系數法求運營效益指標的評價矩陣,采用模糊評價模型建立交通功能指標或運營效益指標的評價矩陣;利用專家系統或打分法建立持續發展指標的評價矩陣,采用多級模糊綜合評判的步驟、算子及評判準則,分別計算軌道線網各預選方案的廣義效用函數值,以效用值的大小對各方案進行排序和優選,為決策者提供決策的依據,實現軌道線網方案的評價決策。圖1 為該方法的框架圖。
廣義效用函數計算方法是首先計算各子系統“效用值”:
n
ui = ∑wij ·fij (7)
j=1
式中:fij — 表示第i 個子系統第j 個指標的效用值; wij 對應fij 的權重; n 表示第i 個子系統的指標總數。然后計算整個系統的“效用值”:
m
U= ∑Wi ·ui (8)
i =1
式中: Wi 第i 個子系統的權重;
ui — 第i 個子系統的效用值;
m 表示子系統的總數。
圖1 軌道線網方案組合評價方法的流程
參 考 文 獻
1 顧保南,方青青. 城市軌道交通路網規劃的評價指標體系研究. 城市軌道交通研究,Vol. 3. No1. 2000 ,3(1) :24～27.
2 呂慎. 城市快速軌道線網布局規劃研究: [ 學位論文] . 南京:東南大學,2000.
3 楊賽霓. 面向可持續發展的城市交通系統綜合評價指標體系: [ 學位論文] . 南京:東南大學,2000.
