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基于IE-UM的城市公共交通服务水平评价

目 录
摘 要 I
Abstract II

第1章 绪 论 1
1.1课题的研究背景 1
1.1.1城市公共交通发展历程和现状水平 1
1.1.2国外城市公共交通发展现状 1
1.1.3国内城市公共交通发展状况及存在的主要问题 2
1.2课题的研究意义及必要性 4
1.3国内外城市公共交通评价研究现状 5
1.3.1国外城市公共交通评价研究现状 5
1.3.2 国内城市公共交通评价研究现状 6
1.4存在的问题及解决思路 8
1.5主要研究内容及技术路线 8
1.6主要创新点 9
第2章 综合评价理论概述 10
2.1 综合评价理论 10
2.1.1综合评价的概念及意义 10
2.1.2评价的原则 10
2.1.3综合评价的基本过程 11
2.1.4综合评价的构成要素 11
2.2综合评价方法研究现状分析 12
2.2.1层次分析法 12
2.2.2模糊综合评判法 13
2.2.3灰色关联度分析法 14
2.2.4主成分分析法 15
2.2.5单纯矩阵法 16
2.2.6基于BP人工神经网络的评价方法 17
2.2.7系统模拟与仿真评价方法 17
2.2.8基于计算机仿真技术的智能化方法 17
2.2.9基于IE-UM的评价方法 17
2.3综合评价的研究趋势 18
2.4本章小结 18
第3章 城市公共交通客运评价指标体系 19
3.1单项评价指标的选取 19
3.1.1单项评价指标的选取原则 19
3.1.2单项评价指标的选取 20
3.2综合评价指标体系的构造 22
3.2.1综合评价体系的构造原则 22
3.2.2综合评价体系构造的方法 23
3.2.3综合评价体系的构造 24
3.3本章小结 25
第4章 基于IE-UM的评价模型 26
4.1相关理论介绍 26
4.1.1 Delphi法理论 26
4.1.2信息熵理论 27
4.1.3未确知测度理论 27
4.2基于IE-UM的评价模型 34
4.2.1构造单指标测度函数 35
4.2.2利用信息熵计算各指标权重 35
4.2.3多指标综合评价 36
4.2.4结果识别 36
4.2.5结果分析 36
4.3基于IE-UM的评价模型在公共交通评价领域的应用 36
4.4本章小结 37
第5章 邯郸市主城区公共交通评价实例研究 38
5.1邯郸市城区客运公共交通概况 38
5.1.1邯郸市主城区居民公共交通出行特征调查分析 38
5.1.2邯郸市主城区居民出行方式结构分析 41
5.2邯郸市主城区公共交通调查数据整理及指标标准值的确定 43
5.3邯郸市公共交通系统单指标评价 47
5.3.1未确知测度函数的构造 47
5.3.2单指标测度的确定 50
5.4邯郸市公共交通系统综合评价 51
5.4.1二级指标分类权重的确定 51
5.4.2二级指标测度向量的确定 52
5.4.3一级指标分类权重的确定 53
5.4.4综合测度向量的确定 54
5.4.5结果识别 54
5.4.6结果分析 54

结论与展望 56
参考文献 57
致 谢 61
作者简介 62
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果 62

第1章 绪 论
1.1课题的研究背景
1.1.1城市公共交通发展历程和现状水平
公共交通作为城市服务系统，其自身发展大致可分为三个阶段[1]。
第一阶段：从1600年第一辆出租马车出现在伦敦街头起，至1863年第一条地铁运营，是公共交通的初级阶段。此时的公共交通系统从属于城市建设，公共交通运量不大。
第二阶段：从1863年至1955年为公共交通系统的成熟阶段。其间先后出现了公共汽车和无轨电车等常规公共交通工具，促进了城市的发展。同时，受到私人小汽车的猛烈冲击，公共交通在很多国家开始衰退。
第三阶段：从1955年至今称为公共交通系统的现代化阶段。现代化技术引入公共交通系统，出现了计算机控制的快速轨道公共交通系统和全自动无人操作公共交通系统，卫星定位系统等。这期间城市发展己离不开公共交通系统。
目前，世界上先进国家的大城市私人交通都很发达，但公共交通在居民的日常工作和生活中仍发挥着、维持着较高的出行比例。近年来世界各国，特别是发达国家的城市公共交通发展迅速，一些大城市己形成以快速轨道交通为主，常规地面公共交通为辅，相互协调运转的完整客运交通服务系统，从根本上解决大城市及其卫星城镇群的出行问题。当今世界上一些大城市公共交通系统的结构趋于多元化的方向发展，同时，所配置的主要交通枢纽也正朝地下、地面、多层化、多功能方向发展，在市中心修建衔接多种交通方式的紧凑型综合立体换乘枢纽站，形成地上、地面、地下三重交通网，换乘十分方便。
发展中国家因为经济落后，大多数以地面公共汽车、电车为主。当城市规模扩大时，也往往无力进入高投资的轨道交通系统，继续依赖廉价低质的地面公共交通，直到无路可走的境地。如哥伦比亚的波哥大、印度的加尔各答等城市是这种情况的代表。
1.1.2国外城市公共交通发展现状
美国是资本主义发展较早的国家，因此其公共交通系统也出现得较早。早在18世纪后期和19世纪前期，美国人在美洲大陆到处兴建城市，因此早期的城市也规划成棋盘格形状，所以当时的美国公共交通线路网的独特设计，导致形成了条块分割，布局紧凑的特点。到了19世纪后期，随着轨道交通的出现，其公共交通系统不再是仅限于服务在城区，开始把郊区和中心城区有机连接起来，其城市公共交通系统也逐步发达起来，逐步形成了许多大规模的与地铁、航空换乘公共交通系统其公共交通体系也逐步完善。近年来，随着美国经济的高速增长，美国私人汽车保量的急速上升，造成美国道路交通严重堵塞，交通环境恶化，美国的公共交通系统也面临着巨大的压力。
巴西[2]是发展中国家，库里蒂巴市地处巴西南部，与世界著名的大城市圣保罗和里约热内卢相毗邻，有230万人口，市中区有160万，是巴西发展最快的城市之一，交通梗塞也曾经困扰着库里蒂巴市。但他们没有盲目模仿其他城市修建地铁或加宽公路，而是走上了发展“快速公共交通系统，可持续发展的道路，不但有效解决了城市“交通梗塞的通病，并被联合国授予绿色生态城市。
以巴黎[3]为代表的欧洲城市决不是为汽车而设计，但无论是开车出门还是乘公共交通车、地铁出门，都是一件轻松的事。巴黎由于是世界历史名城，拥有众多古迹，街道狭窄、曲折，但巴黎巧妙地利用了已有百年历史的街道和地铁系统，为居民提供了高效、快捷的交通。其特点主要是：街道窄，警察少，单行多；历史悠久的地铁线网密集，乘坐地铁可以到达巴黎的任何一处，快捷而方便；巴黎的公共交通网络十分密集，3800多辆公共汽车穿梭于57条路线上，站台多达1757个左右；公共交通车运行时刻严格、合理，时刻表贴在每个车站，其每个站台的候车棚内还会有液晶显示器，提示下辆车到站的间隔时间。
1.1.3国内城市公共交通发展状况及存在的主要问题
国内的城市公共交通发展，本身也以其独特的方式，为国民济的发展起着相当重要的服务作用，即用不同的交通工具，以不同的形式，实现了客流和货物的空间移动。
我国的公共交通起源于1920年，是由著名的实业家张鸯创办的江苏南通近郊公共汽车线路。1922年1月1日上海开辟了到江苏济河镇的线路，同年2月又开辟了市区线路，由静安寺到中山公园。以后在杭州市（1922年）、天津（1924年）、南京、沈阳（1925年）、成都（1926年）陆续开办了公共汽车服务。由于我国汽车工业的迅速发展，加上公共汽车机动、灵活的特点，只要有适宜的街道，汽车就可以通行无阻[4]。
建国以后，我国绝大部分城市公共交通的发展经历了一个从繁荣、衰退，到目前亏损严重、难以维持的过程。20世纪80年代，随着经济体制改革的深入，经济建设迅速发展，城市的社会和经济结构发生了巨大变化，社会经济文化活动空前繁荣，居民出行成倍增长，人民生活水平也不断提高，对公共交通服务水平也提出了越来越高的要求。
到20世纪90年代，公共交通的发展速度、水平已经不能满足城市人口、经济的发展需求，公共交通系统在城市发展中的供需矛盾日益严重。具体问题主要有：
（1）由于公共交通体制的缺陷和公共交通系统提高自身服务水平缓慢，距出行居民的需求差距加大，导致公共车出行的分担率逐年下降，据有关资料[3]表明，目前我国很多城市的公共交通车在居民的出行分担率中仅占20%；
（2）城市交通的供需矛盾日益尖锐，己经成为我国城市发展中一个不容回避的现实问题和迫切问题；
（3）城市公共交通建设规模滞后于经济社会发展的局面没得到根本性改变；
（4）运行速度慢、不准时，降低了公共交通对居民的吸引力；
（5）城市公共交通滞后，直接导致了个体交通特别是小汽车的增长，带来环境恶化、能源紧张、生活质量下降等经济社会问题。
正是公共交通系统长期以来存在着换乘不方便、准时性差、服务态度差、安全性不高等原因，导致公共交通在出行者心中渐渐失去其应有的地位，取而代之的是其他交通方式，如步行、自行车、出租车、私家汽车等。因此，我们需要对公共交通系统进行全面的和深层次的分析、总结，找出这些问题的真正症结所在，以确保城市公共交通有一个良好的发展态势。
目前，我国城市公共交通系统中，公共汽车、电车占主体，承担了城市80%以上的客运量。从一些城市的发展情况来看，有些城市的轨道交通筹建速度在明显加快，但是由于投资巨大，总的来说尚处于起步阶段，发展缓慢，城市要形成以大众运量轨道交通为主的综合运输体系，还需要一个相当长的过程。就我国目前的经济情况来看，大城市的交通客运量还是以地面常规公共交通为主要运输方式。
从20世纪80年代开始，我国的经济一直持续高速增长，而城市公共交通的建设和发展一直滞后于社会经济和居民生活的需要。为此，我国政府制定了一系列政策，明确了以公共交通为主的城市交通发展战略。但由于财政体制、经营机制、管理水平以及道路通行条件等诸多因素的限制，城市公共交通的发展现状不尽如人意。
城市交通是城市社会经济活动的命脉，对促进城市经济的发展具有重要意义。城市交通的决速发展，在带来经济繁荣的同时，也造成了交通拥挤、事故频繁、环境污染等一系列问题。交通问题是城市经济进程中带有规律的问题，随着国民经济的高速发展，城市交通需求的急剧增加，交通设施建设的缓慢，城市交通的问题越来越受到各方面的重视。
我国作为一个经济持续高速增长的发展中国家，城市公共交通的建设和发展一直滞后于社会经济和居民生活的需要。目前，我国城市公共交通系统中公共汽车、电车占主体，承担了城市80%以上的客运量。从城市整体利益看，公共交通是一种耗费少、效能高的交通方式，具有私人交通不可替代的长处。因此，要解决大、中城市目前存在的交通拥挤、事故频繁和环境污染严重等问题，应特别重视优先发展城市公共交通。公共交通系统，作为城市客运交通的主要载体，与城市的形成、发展和兴衰紧密相连。
当今世界上，随着经济的迅猛发展，交通现状则日益严峻，无论是发达国家，还是发展中国家，改善城市交通状况已成为当前十分重要和迫切解决的大事。许多国家不断推出改善城市交通状况的对策，较为切实可行的方法则是有效地分配城市交通资源。为了使有限的城市交通资源效益最大化，达到较优的交通效率，制定适合本城市的交通发展战略是比较明智的抉择，而大力发展公共交通更是其重要的组成部分，因为城市公共交通，相对于其它交通方式要更为经济、高效和清洁，优先发展公共交通是世界各国解决城市交通问题的共识。上个世纪50年代以来，许多国家都开始大力推行扶持公共交通政策。公共交通是国民经济和社会发展具有全局性、先导性影响的产业，是与城市人民生活和生产密切相关的重要行业。只有支持和优先发展公共交通，深化公共交通体制改革，合理设置公共交通评价指标，才能提高公共交通运营效率，降低运输成本，适应城市社会发展[5]。
1.2课题的研究意义及必要性
城市公共交通是城市发展的必然产物，是城市赖以生存的重要基础设施之一，是城市经济发展和人们生活所必需的公益性事业。改革开放以来，随着城市化进程的不断推进，我国城市公共交通有了较快发展，但随着机动车数量的不断增加，道路负荷日益加重，城市交通拥挤，道路堵塞等现象越来越严重，严重地困扰着城市居民的日常生活和出行，因此建立科学严谨的评价模型来准确的评价公共交通服务水平，找出症结所在，并有的放矢的采取措施变得十分重要。
本文通过认真分析我国城市常规公共交通系统的现状，根据常规公共交通系统调查资料所存在的问题，将信息熵与未确知数学引入交通评价领域，建立基于IE-UM的公共交通评价模型，并将其应用到实际的评价当中，为公共交通规划及决策指明方向。
公共交通系统具有运载量大、运送效率高、能源消耗低、相对污染少、运输成本低等优点。有关资料表明公共汽车占用道路和停车用地最为经济，以每平方米每小时通行人数多少为标准衡量道路的使用效率，公共汽车是小汽车的10～15倍。运送同样数量乘客，私人小汽车产生的废气是公共汽车的10倍，耗油量是公共汽车的2～3倍，交通事故比公共汽车高出100倍。随着经济的发展和城市个化进程不断加快，城市交通拥挤、堵塞、以及由此带来的交通环境恶化、污染加剧等一系列问题，直接制约着城市经济发展和社会进步。
1.3国内外城市公共交通评价研究现状
1.3.1国外城市公共交通评价研究现状
国外研究主要集中于城市公共交通线网优化、快速公共交通BRT系统、公共交通服务质量的因素分析、调查方案设计和定量评价等方面。文献[5]等分析公共交通服务水平主要有线网密度、准点率、车辆满载率、安全行驶里程、公共交通站点覆盖率、非直线系数，此外，还包括服务方便、安全、舒适程度等。
澳大利亚从1969到1989年的20年间对公共交通作了包括可达性和交通需求、市场营运、评价及费用、政策与计划、交通管理与所有权、行车调度与时刻表、服务规划与设计、公共技术等13个方面的研究。
David A.Hensher在文献[6]中对公共汽车服务质量中潜在、重要维数的集合识别进行研究，探讨建立一种测定每个特性以及识别他们之间相对重要性的方法。并且研究了一种定量计算服务质量和比较在相同和不同公共汽车司机之间的服务水平的方法；Botzow在文献[7]中针对旧金山市快速交通系统（BRT）的出行服务质量提出了相应的分析评价方法；Alter在文献[8]中将可达性、出行时间、可靠性、直达系数、服务频率和客流密度作为吸引潜在乘客流量的6项服务质量水平评价指标；Dhingra等在文献[9]中分析了印度南部德里市三条公共交通线路的不同运行情况，考虑了9项重要的指标因素；Ray在文献[10]中评估了印度加尔各答市2条路线上不同类型公共交通车服务质量水平；Brown和Tyler[11]从定性和定量两个方面对乘客使用公共交通的方便程度进行了评价，定性的指标包括舒适、安全、快捷等，定量采用的指标为时间、距离和出行费用；Murray[12]等也对公共交通网络的覆盖水平以及网络的可接近程度进行了研究，并以澳大利亚Queensland南部地区为例评价了公共交通可接近程度同公共交通规划目标之间的关系；Bent Flyvbjerg，Kjeld Kahr，Peter Petersen，Johs Vibe-Petersen在1986年曾提出将总出行时间细分为行程时间、在途时间、等候时间以及潜在的等候时间对公共交通系统进行评价，并结合出行成本的概念对这一理论进行了深入的研究[13]；World Transport Policy&Practice在2000年发表了Mobility&Accessibility:the yin&yang of planning，讨论了路网可达性和机动性的关系问题，指出可达性的一种标准定义通常是基于“到达某一目的地的难易程度”，它可能包括以时间或货币、出行距离、舒适水平、公共交通的可用性及可靠性、或者这些因素的某种组合表示的实际或感知费用，在此基础上建立了以机动性为基本变量、基于重力模型的可达性模型[14]；Kei Hirose和Hiroto Yasuura从土地市场的角度分析，认为用来买土地的租金对路网可达性具有重要影响。并将路网可达性价值货币化为土地价值，将路网可达性定义为市场参与者支付土地租金的愿意程度[15]；Tobias K.P.Holmqvist，MagnusL.Persson对路网可达性的相关研究进行了总结，指出传统的路网可达性是基于三个基本元素，描述两个地点的连接程度，其积分形式表示某一参考地点与所有的或者一套其他地点之间的相互的连接程度[16]。
1.3.2 国内城市公共交通评价研究现状
我国现有的对公共交通系统评价研究主要集中在评价指标的选取、评价方法的改进。
文献[17]中利用分层级聚类分析法研究了中国31个城市的公共交通发展现状，将这些城市划分为8个类别。文献[18]中提出基于公共交通优先的公共交通体系和普通的公共交通体系有根本的变化，同时提出公共交通评价指标体系应该向着中国特色的城市公共交通优先改进。文章对APTS进行了分类和界定；吕慎等[19]从城市公共交通系统技术评价的内容上进行分析，提出了从城市公共交通技术评价指标体系，并对各项指标的含义及取值进行了初步探讨；王炜[20]提出了一种基于GIS的公共交通系统服务水平模糊聚类分析方法。这种方法从网络服务供给与需求的相互协调关系出发，通过定量和定性相结合的方法对公共交通系统服务水平，进行分析评价。同时还给出了一些确定综合评价指标权重的方法，如特征向量法、加权最小平方法、极大熵法等；李铁柱等[21]从运用层次分析法，从城市公共交通首末站的布局优劣、运营状况、服务水平，进而优化规划方案，要遵循综合性、实用性、可比性、独立性的原则，从规划的协调性、运行的有效性、环境的可持续性三个方面出发，立了综合评价体系，提出了10项评价指标；吴燕子[22]从运营指标、技术指标、社会服务指标、安全、劳动工资等六个方面58个指标，分了综合指标、一级指标和二级指标，对单个公司的运营效果进了模糊评价；匡星[23]在其论文中，运用TransCAD软件对城市常规公共交通服务水平进行了分析，文章选取了步行距离、乘车安全、票价等12个指标，对长春市的公共交通线网客运水平进行了评价；该文章所采用的方法，主要是利用TransCAD软件的地理文件空间分析能力，提出了一种基于该软件的公共交通可达性指标，以及利用该软件的客流分配技术和空间分析工具，提出了对城市公共交通线网布局水平的指标和公共交通线路客运水平指标进行分区域和分线路的计算方法，并对指标采取的了定性和定量相结合的综合评价；邹志云等[24]从城市公共交通发展的总体水平、便捷性、舒适性和安全性等四个方面分析了城市公共交通发展水平的评价指标及分级标准；并运用灰色聚类分析方法，建立了公共交通发展水平评价模型，最后以湛江市为例进行了实例计算；王秋平等[25]以城市传统公共交通系统为研究对象，提出其综合评价指标体系，并运用基于虚拟决策单元的数据包络分析法（DEA）设计了城市公共交通系统评价模型，由于此模型无需考虑各指标的度量单位各不相同，不需进行无量纲化处理，对城市城市公共交通系统综合评价易于实现，而DEA方法也使评价结果更加有效，更加客观；李维斌[26]等分析与公共交通服务水平直接相关的公共交通运营的主要工作为：线路的安排，站点的布设，运营车辆的配备以及调度的科学性、灵活性、行车服务的组织等。在体现对乘客的服务质量方面，具体则应包含有关方便性，迅捷性等多个方面的内容；裴玉龙[27]等分析公共交通服务水平主要有线网密度、准点率、车辆满载率、车辆安全行驶里程、公共交通站点覆盖率、非直线系数，此外，还包括服务方便、安全、舒适程度等；姚雪珍[28]在“城市公共交通规划评价指标体系初探”一文中提出了公共交通评价指标体系，该体系主要考虑了技术性、经济效益和社会环境影响三个方面的因素；周爱娣[29]在其论文中考虑到公共交通线网与土地利用之间的关系，着重分析了土地利用对公共交通线网密度的影响；俞林华、吴明芬确定了描述公共交通状况的要素和内容。应用模糊数学方法，建立数学评价模型，给出了一种评价公共交通状况的模糊评定法。用它可对城市公共交通状况实际调查结果进行综合评价，从而获得合理的结果[30]；北方交通大学的李进、孙强、杨浩根据公共交通系统规划评价的特点，提出一组评价公共交通系统规划的指标体系及评价的方法[31]；东南大学的师桂兰、邓卫、葛亮则认为评价公共交通系统性能的指标有多种，其中交通网络的可达性指标是交通系统能否优质、高效完成运输任务的一项综合性评价指标，而平均换乘次数则能很好地反映这一指标通过依次计算“公共交通n次换乘矩阵”的方法求出网络平均换乘次数，并根据平均换乘次数对公共交通系统的结构性能进行评价[32]；西南交通大学的金键针对诸多道路交通网络不可靠性因素，探讨解决城市道路交通网络可靠性评价体系，寻求路网结构合理化和交通运营优化，从动态时变性研究道路交通网络结构可靠性的时间冗余性、空间冗余性以及时间经济性和空间经济性，在分析全网可靠性的基础上，讨论公共交通网络可靠性对解决城市交通问题的重要意义[33]；兰州交通大学的王海涌，刘丽颜，郑丽英在考虑城市公共交通系统的各因素基础上，应用模糊数学有关知识，将城市公共交通线路网络评价的内容分为“网络技术性能、服务水平、效益水平、持续发展”为准则的准则层以及与各准则相关的指标层，建立了城市公共交通系统评价的多级模糊综合评价模型，他们发现由于受主观和客观多方面的因素限制，很难对城市公共交通系统进行精确的量化评价。在考虑城市公共交通系统的各因素基础上，应用模糊数学原理，建立了一种公共交通系统评价的综合评价法[34][35]；东南大学的孟永平、邓卫、葛亮、张九跃为了使评价的结果更加客观，又结合灰关联度和熵的概念，对模糊综合评价方法进行改进[36]；城市交通综合评价研究主要集中在城市路网规划、公共交通线网规划评价上，就评价本身而言，评价不是决策，而是为决策服务。正如美国的M.D.迈耶所指[37]交通规划评价的目的有三个：第一，评价是确定各个比较方案的价值和确定一个方案比另一个方案更为可取的过程；第二，评价为决策者提供政策建议的影响、权衡轻重和不可靠性的主要方面信息；第三，评价向规划人员提供确定进一步研究范围的机会。可见，评价本身成为分析问题的手段，它为交通规划方案的设计优化与决策提供科学的判断依据，又可帮助决策者理解复杂的系统[38]。因此，评价是分析问题的过程，又是向决策者提供信息的过程。评价重点不在于评价结果上，而在于决策目标本身及其约束条件。
近年来，各国越来越注意到城市交通建设对社会、经济的重要性，在公路网公共交通线网规划理论得到发展和不断完善的同时，方案评价的理论与方法也有了长足进步。众多学科的发展，如系统学等基础理论的建立，以现代物理学为基础的耗散结构理论、协同论、突变论等新兴的科学理论诞生，以及模糊数学、数量经济学等数学手段的发展和层次分析论、系统动态学等方法论的创立，大型计算机及其软件的开发等等，这一切使得包括技术、经济、社会和环境等多目标综合评价得到进一步发展和完善。
1.4存在的问题及解决思路
通过分析国内外的研究现状，可以发现城市公共交通系统综合评价方面的研究主要存在评价指标不够健全、数据处理较为简单、评价方法过于主观等缺陷。
因此，要对公共交通系统进行全面的研究和科学评价，应该从原始数据处理、指标体系建立、评价方法上完善。本课题运用熵权法来确定客观指标权重，运用DelPhi法对一些定性指标进行处理，将定性与定量，主观与客观相结合，能较真实、准确的确定出各指标的分类权重，进而用所建立的评价模型对城市公共交通进行评价，对评价结果进行分析，为公共交通规划及决策指明方向。
1.5主要研究内容及技术路线
本研究在介绍国内外发达城市公共交通行业的发展现状，以及对国内外城市公共交通系统的评价方法方法基础上，对影响城市公共交通发展水平的不确定性因素进行了全面分析，并建立公共交通系统的综合评价指标体系；同时，根据目前其他评价方法的不足，结合DelPhi法、熵权法和未确知测度综合评价法，建立新的评价模型，并将模型实际应用到邯郸市公共交通综合评价中。本研究的基本思路如图1-1所示。
收集邯郸市主城区相关资料

确定研究方法与思路、征求专家意见

确定研究目标

确立交通评价指标体系

建立评价模型

按照评价需要整理、分析相关资料

评价结果

调整修改

对邯郸市城市公共交通进行评价

评价结果识别

图1-1 基于IE-UM的公共交通服务水平评价技术路线
Fig.1-1 Technology roadmap of the urban public transport evaluation in level of services based on IE-UM
1.6主要创新点
本研究以确定影响城市公共交通服务水平的各因素；解决多层次多因素下的权重确定方法问题；实现DelPhi法、熵权与未确知测度的有效结合并将未确知理论应用到城市公共交通评价中为主要研究内容，创新点主要体现在如下几个方面：
（1）建立完善的城市公共交通服务水平评价指标体系
（2）将DelPhi法和熵权法相结合来确定多层次、多因素的权重问题，使权重的确定更加科学；
（3）将DelPhi法、熵权法和未确知测度结合建立基于IE-UM的城市公共交通服务水平评价评价模型；
（4）将基于IE-UM的城市公共交通服务水平评价评价模型应用于城市公共交通评价领域，从而在应用上实现创新。
第2章 综合评价理论概述
2.1 综合评价理论
2.1.1综合评价的概念及意义
评价是人类社会中一项经常性的，极为重要的认识活动。评价就是对某一事物进行的考核，由于信息化的高度渗透性的特点，其评价难度大。评价是对研究对象功能的一种量化描述，它既可以利用时序统计数据去描述同一对象功能的历史演变，也可以利用统计数据去描述不同对象功能的差异。各种评价结果还可以用来研究对象的结构，并为优化结构指明方向。
综合评价是相对于单项评价而言的，它们之间的区别不在于评价客体的多少，而在于评价标准的复杂性，一般而言，若评价标准比较单一、明确，则可称为“单项评价”。反之，若评价标准比较复杂、抽象，就属于“综合评价”。当然，这里的所谓“复杂性”最直观的表现是评价指标数目上的多与少。单项评价实质上就是单指标评价，而综合评价则表现为多指标评价，因此也称为“多指标综合评价”，在国外也称为多属性效用理论。
通常，综合评价是指在供选择的方案明确已知且方案数有限的情况下所进行的评价，因此，它实质上属于离散的多目标决策问题，在这类问题上，评价与决策是同一个概念，因为这时的决策就是分析评价的过程。可以说综合评价是决策的前提，而正确的决策源于科学的综合评价；甚至可以说，没有科学的综合评价，就没有正确的决策[39,40]。
2.1.2评价的原则
综合评价的结果将直接影响决策的正确与否，因此，综合评价应遵循下列原则[41]：
（1）科学性，综合评价的科学性主要体现在评价目标的确立、评价指标体系的建立、各指标值的测定，以及指标的合理性等关键环节上。为处理好这些环节，必须遵循系统观点，对评价对象做系统分析，包括评价对象的构成要素，以及各构成要素之间的相互联系与作用。
（2）客观性，客观性是综合评价的生命。评价的目的是为寻求系统真实的价值状态，离开了客观性，评价就失去了意义。
（3）可比性，综合评价通常是对若干备选方案做横向分析比较，因此，评价目标、评价指标体系、评价模型、指标价值的测定都要具备可比性、可公度性，只要这样，才能作出公平的评价结果。
（4）可操作性，即综合评价的整套方法应具有可操作性。
2.1.3综合评价的基本过程
任何方法的实现都有一个过程，综合评价的基本过程包括[42]：
（1）明确评价对象。评价对象本身的特点直接决定着评价内容、评价方式和评价方法。
（2）建立评价指标体系。评价指标体系建立的好坏直接影响最终的评价结果，它要求评价者既要明确评价的目标体系、选用合适的指标体系，又要求评价者能明确指标间的隶属关系，并能从众多的指标中确定最主要的关键性指标。
（3）确定评价模型。这一步主要是要求确定参与评价的人员、选定评价原则和相应的评价模型。
（4）进行综合评价。主要内容包括量化不同评价指标的属性值、给指标赋权重、逐层评价相关内容。
（5）输出评价结果并解释其意义。得到评价结果后，需要对评价结果以所需的形式输出，并对所得到的结果作出必要的解释和说明。
2.1.4综合评价的构成要素
尽管现实中有各种各样的评价问题，但通过评价问题的研究我们发现构成
评价问题的要素主要有以下几个方面[43-45]:
（1）评价的目的。在开始进行综合评价时首先要明确的是为什么进行综合评价，评价事物的哪一方面，评价的精确度要求如何，这是评价工作的根本性指导方针。
（2）被评价对象。同一类评价对象的个数要大于1，否则就没有判断和评价的必要了，确定被评价对象的实质是明确对象系统，对象系统的特点直接决定着评价的内容、方式和方法。
（3）评价指标:每个评价指标都是从不同的侧面刻画系统所具有某种特征大小的度量，要视具体评价问题而确定，即要根据研究对象和目的综合反映出对象各个方面的情况。
（4）权重系数。相对于某种评价目标来说，评价指标之间的相对重要性是不同的。评价指标之间的这种相对重要性的大小可用权重系数来刻画。权重系数确定得合理与否，关系到综合评价结果的可信程度。
（5）综合评价模型。所谓多指标综合评价就是指通过一定的数学模型将多个评价指标值“合成”为一个整体的综合评价值。可用于“合成”的数学方法很多，问题在于我们如何根据评价目的及被评价对象的特点来选择较为合适的合成方法。
（6）评价结果。应正确认识综合评价方法，公正看待评价结果。综合评价结果只具有相对意义，即只能用于性质相同的对象之间的比较和排序。
（7）评价者。评价者可以是某个人或某团体。评价的目的的给定、评价指标的建立、评价模型的选择、权重系数的确定都与评价者有关，所以说评价者在评价过程中的作用是不可轻视的。
2.2综合评价方法研究现状分析
目前用于常用的综合评价的方法主要有层次分析法、模糊综合评判法、灰色关联度分析法、主成分分析法、单纯矩阵法、基于BP人工神经网络的评价方法、系统模拟与仿真评价方法、基于计算机仿真的智能化方法等等［46,47］。
2.2.1层次分析法
2.2.1.1层次分析法概述
层次分析法：即The Analytic Hierarchy Process（简称AHP），它是美国匹兹堡大学数学系教授，著名运筹学家萨迪（T.L.Saaty）于70年代中期提出来的一种定性、定量相结合的、系统化、层次化的分析方法。这种方法将决策者的经验给予量化，特别适用于目标结构复杂且缺乏数据的情况。它是一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法。自层次分析法提出以来，在各行各业的决策问题上都有所应用。
层次分析法的基本原理：它是把一个复杂问题中的各个指标通过划分相互之间的关系使其分解为若干个有序层次。每一层次中的元素具有大致相等的地位，并且每一层与上一层次和下一层次有着一定的联系，层次之间按隶属关系建立起一个有序的递阶层次模型。
层次结构模型一般包括目标层、准则层和方案层等几个基本层次。在递阶层次模型中，按照对一定客观事实的判断，对每层的重要性以定量的形式加以反映，即通过两两比较判断的方式确定每个层次中元素的相对重要性，并用定量的方法表示，进而建立判断矩阵。然后利用数学方法计算每个层次的判断矩阵中各指标的相对重要性权数。最后通过在递阶层次结构内各层次相对重要性权数的组合，得到全部指标相对于目标的重要程度权数。

2.2.1.2层次分析法的优点
（1）在有限目标的决策中，大量需要决策的问题既有定性因素，又有定量因素。因此，要求决策过程把定性分析与定量分析有机的结合起来，避免二者脱节。层次分析法正是一种把定性分析与定量分析有机结合起来的较好的科学决策方法。它通过两两比较标度值的方法，把人们依靠主观经验来判断的定性问题定量化，既有效地吸收了定性分析的结果，又发挥了定量分析的优势；既包含了主观的逻辑判断和分析，又依靠客观的精确计算和推演，从而使决策过程具有很强的条理性和科学性，能处理许多传统的最优化技术无法着手的实际问题，应用范围比较广泛。
（2）层次分析法分析解决问题，是把问题看成一个系统，在研究系统各个组成部分相互关系及系统所处环境的基础上进行决策。相当多的系统在结构上具有递进层次的形式。对于复杂的决策问题，最有效的思维方式就是系统方式。层次分析法恰恰是反映了这类系统的决策特点。它把待决策的问题分解成若干层次，最上层是决策系统的总目标，根据对系统总目标影响因素的支配关系的分析，建立准则层和子准则层，然后通过两两比较判断，计算出每个方案相对于决策系统的总目标的排序权值，整个过程体现出分解、判断、综合的系统思维方式，也充分体现了辩证的系统思维原则。
2.2.1.3层次分析法的缺点
（1）虽然层次分析法较好地考虑和集成了综合评价过程中的各种定性与定量信息，但是在应用中仍摆脱不了评价过程中的随机性和评价专家主观上的不确定性及认识上的模糊性。例如，即使是同一评价专家，在不同的时间和环境对同一评价对象也往往会得出不一致的主观判断。这必然使评价过程带有很大程度的主观臆断性，从而使结果的可信度下降。
（2）判断矩阵易出现严重的不一致现象。当同一层次的元素很多时，除了使上述问题更加突出外，还容易使决策者做出矛盾和混乱的判断，使判断矩阵出现严重的不一致现象。
2.2.2模糊综合评判法
2.2.2.1模糊综合评判概述
模糊综合评判，即Fuzzy Comprehensive Evaluation（简称FCE），就是以模糊数学为基础，应用模糊关系合成的原理，将一些边界不清，不易定量的因素定量化，进行综合评价的一种方法。它是模糊数学存自然科学领域和社会科学领域中应用的一个重要方面[48,52]。
模糊综合评判法的基本原理：它首先确定被评判对象的因素（指标）集和评价集；其中为各单项指标，为对的评价等级层次，一般可分为五个等级：V=｛优，良，中等，较差，差｝。再分别确定各个因素的权重及它们的隶属度向量，获得模糊评判矩阵。最后把模糊评判矩阵与因素的权重集进行模糊运算并进行归一化，得到模糊评价综合结果。
2.2.2.2模糊综合评判法的优点
（1）隶属函数和模糊统计方法为定性指标定量化提供了有效的方法，实现了定性和定量方法的有效集合。
（2）在客观事物中，一些问题往往不是绝对的肯定或绝对的否定，涉及到模糊因素，而模糊综合评判方法则很好地解决了判断的模糊性和不确定性问题。
（3）所得结果为一向量，即评语集在其论域上的子集，克服了传统数学方法结果单一性的缺陷，结果包含的信息量丰富。
2.2.2.3模糊综合评判法的缺点
（1）不能解决评价指标间相关造成的评价信息重复问题。
（2）各因素权重的确定带有一定的主观性。
（3）在某些情况下，隶属函数的确定有一定困难。尤其是多目标评价模型，要对每一目标、每个因确定隶属度函数，过于繁琐，实用性不强。
2.2.3灰色关联度分析法
2.2.3.1灰色关联度分析法概述
1982年，华中理工大学邓聚龙教授首先提出了灰色系统的概念，并建立了灰色系统理论。之后，灰色系统理论得到了较深入的研究，并在许多方面获得了广泛的应用。灰色关联度分析（Grey Relational Analysis，简称GRA）便是灰色系统理论应用的主要方面之一。它是针对少数据且不明确的情况下，利用既有数据所潜在之信息来自化处理，并进行预测或决策的方法。
灰色关联度分析的基本原理：灰色关联度分析认为若干个统计数列所构成的各条曲线几何形状越接近，即各条曲线越平行，则它们的变化趋势越接近