基于灰色加权关联度的区域运输通道规划方案优选研究

周 静 虞 豪

西南交通大学，交通运输与物流学院，成都 610031

0 引 言

随着区域经济一体化的不断发展，我国国内形成了长三角、珠三角、京津冀和成渝的城市群。区域运输通道作为区域旅客运输系统的骨干，在区域城市之间的大量、快速、稳定的客货运输方面起着十分重要的作用。区域运输通道可以定义为：在一定的区域范围内，在地理、经济、交通、政治因素的影响下而形成的运输地带，其走向线路是区域综合运输网的骨干，连接主要的交通流发生地，有共同的流向，承担了主要客货流，有多种运输方式共同提供服务[1]。目前，我国已经形成的区域综合运输走廊有：广深运输通道、广珠运输通道、京津运输通道、成渝运输通道、沪宁运输通道和沪杭浦运输通道。区域综合交通运输通道具有复杂性、综合性、多样性等特点，规划方案的评价和优选是运输通道整体建设的保障，能起到良好的反馈作用，促进综合运输通道的协调发展。

我国的几大交通运输方式分属于不同的行政部门管理，从而各个运输方式的规划方案往往是相互分割又相互联系的。对于单一运输方式的评价指标体系以及综合评价方法的研究内容已经比较充分，但是，对于区域运输通道整体建设规划方案的指标体系和评价方法较少。文献[2]分析了运输通道线网布局综合评价指标体系，将线网指标分为反映网络自身的技术状况指标和反映路网对社会经济需求的适应程度指标两大类。文献[3]按照系统性、可测性、层次性以及可比性的原则建立了城市群运输通道体系的评价指标。文献[4]建立城市群运输通道的评价指标体系，并提出基于AHP 的DEA 综合评价方法。文献[5]建立了运输通道交通规划方案评价的多层次模糊评价体系。

国内外关于综合评价的方法分为两类：一、主观赋权评价法，它采取定性的方法，由专家根据经验进行主观判断而得到权数，如层次分析法、模糊综合评判法等；二、客观赋权评价法，它主要是根据指标之间的相关关系或各项指标的变异系数来确定权数，如灰色关联度法的TOPSIS 法、主成分分析法等[6]。

本文针对区域运输通道特点对规划方案的指标进行筛选，建立了区域运输通道规划方案评价指标体系，采用“灰色加权关联度”的评价方法进行评价。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，其关联度就越大。因此，可利用各方案与最优方案之间关联度的大小对评价对象进行比较、排序。该方法首先是求各个方案与由最佳指标组成的理想方案的关联系数矩阵，由关联系数矩阵得到关联度，再按关联度的大小进行排序、分析，得出结论[6]。但是，灰色关联度分析方法忽视了各个指标的重要程度，文中根据“熵权法”赋予各指标权重，得出的“灰色加权关联度”综合评价方法很好地克服了这个缺点，且无需大量的样本，计算简便。基于灰色加权关联度的区域运输通道规划方案综合评价方法计算简单，决策科学，具有较好的应用前景[7]。

1 建立评价指标体系

对于区域运输通道规划方案综合评价指标的选取应本着实用性、独立性、可行性三个方面来确定[8]。

实用性指指标应能够全面真实的反映线网规划的整体情况，不遗漏关键性指标又不选择一些重要性低的指标，从而使评价的结果更加科学；独立性指指标体系层次分明，结构清晰，指标之间具有独立性，避免重叠；对于不可避免的重叠部分可以从关联影响矩阵入手对权重进行修正；可行性指指标能够最大可能的量化，能够明确界定定性指标的评分标准，确定定量指标的指标值[8]。综合考虑各方面的因素，将市域通勤轨道交通线网规划方案综合评价指标体系建立于表1 中：

表1 区域运输通道规划方案综合评价指标体系Tab.1 Evaluating index system for regional transport corridor planning

指标说明：

P1：通道与区域的历史、政治风貌的协调的指标，指配合运输通道所覆盖的区域的历史基础和文化渊源的协调程度。

P2：通道与城市化进程的发展方向一致性指标，表示运输通道的规划应该符合区域人口向城市集中的主流方向、城市空间向外不断拓展的主导方向。

P3：通道与区域产业经济的发展的协调指标，主要考虑运输通道的规划应该符合城市节点之间的产业经济的发展方向，并能够满足由此带动的物流和客货运输的需求。

P4：通道是否能满足区域多样化的运输需求指标，因不同种运输方式有不同的特点，运输通道的规划应该充分分析运输需求多样性，满足旅客多层次性选择需求，从而促进集约化的运输通道。

P5：通道能否构建系统化的交通运输体系指标，它反映交通供给方式是否能够形成较合理、完善的运输系统。

P6：通道的分方式交通线网标准规模接近度指标，该指标为运输通道内不同方式的线网实际里程与该时期内线网合理长度之比。

P7：不同方式供给能力结构与交通需求结构比例的接近程度指标，表示各个中心城市对外辐射设施的运输能力应最大限度的满足各中心城市境内外的客货运需求。

P8：同种交通方式内部不同等级的结构比例与标准比例的接近度指标，该指标为运输通道内不同运输方式干线结构比例与理想干线结构比例之商。

P9：各方式线网布局标准接近度的非均衡指数，该指标由运输通道非直线系数平均值，运输通道内各城际节点对的非直线系数计算所得。

P10：通道方向各方式断面网络饱和度的非均衡指数，该指标的计算应该充分考虑公、铁、水、航空等不同运输方式的竞争与合作机制，采用科学的交通方式划分方法，预测不同运输方式在城际运输市场的运输量。

P11：交通设施建设资金标准比值接近度指标，运输通道的建设是一个庞大耗资的工程，在其规划阶段应该考虑建设资金与标准资金的差值比，该值由方案投资占GDP 的比重与建议比重之商得出。发展中国家用于交通运输建设和维护的资金总量占GDP 的比值以少于3.5%为宜。

P12：单位周转量占用土地面积也是一个十分重要的指标，它反映所有交通方式的单位运输周转量所消耗的土地资源的平均值。

2 综合评价方法

2.1 模型的构建

对于n 个指标，假设有m 个区域运输通道规划方案，假设评价的模型

式中：Y=[y1,y2,…,ym]为 m 个规划方案的决策矩阵；W=[w1,w2,w3,…,wn]为n 个指标的权重向量；G=[γi(j)]n×m是指各个指标灰色关联系数，i=1,2,…,n;j=1,2,…,m。

2.2 模型求解

（1）各序列的均像值

设方案j 关于指标i 的属性值为 Ui(j)，令

（2）确定最佳方案

（3）确定关联系数

式中，ε 为分辨率，其取值一般为0.5。

（4）关联度计算

计算关联度的公式如下所示：

（5）熵权法确定各个指标的权重

第1 步：原始数据矩阵归一化。设n 个指标m个评价对象，其原始矩阵为A=(aij)n×m，对其归一化之后矩阵为 R=(rij)n×m。

第2 步：定义熵。设n 个指标m 个评价对象的指标体系中，第i 个指标的熵为

第3 步：定义熵权，定义第i 个指标的熵之后，得到第i 个指标的熵权。熵权计算公式如下所示：

3 案例分析

假设 A 区域为满足整体运输业的运输能力和运输需求，建立适应性的运输业而应有的生产要素投入比例和运输业产出比例，提出了3 种区域运输通道规划方案，其中对于定性指标经过分类量化处理。本文应用“灰色加权关联度”的综合评价方法对该3 种预选方案进行评价，并将这3 种方案的优劣次序进行排序。A 区域运输通道规划方案的指标数据如表2 所示。

表2 A 区域运输通道规划预选方案各指标数据Tab2.Data about regional A’s transport corridor planning schemes

续表2

经过计算得个序列的均值像如下矩阵所示：

式中，最佳方案的均值像指标集为

经计算关联系数如矩阵 U ′所示：

根据熵权法确定各个指标的权重，最后算的各方案

R=[0.839,0.792,0.894]，所以，方案3 最接近最佳方案，方案1 次之，方案2 最差。

4 结束语

区域运输通道的综合整体规划越来越受到重视，本文在运用“熵权”法确定各个指标的权重的基础上，建立区域运输通道规划方案的综合评价指标体系，根据“灰色加权联度”综合评价方法模型对各个方案进行分析评价。在案例中对某城市的三个预选方案进行优选，最后得出第3 个方案为最优方案，第1 个方案次之，第2 个方案最差。

“灰色加权关联度”综合评价方法能较科学、合理、简便地对多主体、多目标问题进行综合评价，在区域运输通道综合规划方案的评价中有较好的应用前景。

[1]李友好.客运专线对区际运输通道的影响研究[D].成都：西南交通大学，2006.

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