鄢勇飛,蔣 樂,周 俊,車麗彬
(武漢市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司,湖北 武漢 430023)
進(jìn)入21世紀(jì)后,我國城市軌道建設(shè)明顯升溫,目前已經(jīng)有33個城市規(guī)劃軌道交通建設(shè),其中28個城市已獲批[1],我國城市軌道交通建設(shè)已進(jìn)入快速發(fā)展時期。城市軌道交通項目具有建設(shè)工期長、投資規(guī)模巨大、投資運(yùn)營回收期長等特點(diǎn),而軌道線路的客流又是決定線網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)時序、系統(tǒng)規(guī)模和運(yùn)營效益等重大決策問題的基礎(chǔ)[2],因此有必要對軌道線路的客流適應(yīng)性進(jìn)行研究?,F(xiàn)有研究多側(cè)重于對軌道線網(wǎng)規(guī)劃總體方案的評價比較和分析[3-4],而較少從軌道線路的角度來分析不同線路在客流上的適應(yīng)性。
軌道線路客流特征指標(biāo)的多樣性難以直接評價線路對客流的適應(yīng)程度,本文引入熵權(quán)法理論,選取軌道客流特征指標(biāo),建立了基于熵權(quán)法的軌道線路客流適應(yīng)性評價模型,并以武漢市軌道規(guī)劃線路進(jìn)行實(shí)例研究,分析結(jié)果與實(shí)際符合程度較好。
設(shè)有m個研究單位,n個評價指標(biāo),則有原始指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣X=(xij)m×n,對于某個指標(biāo)xj,有信息熵為:
由上述公式可以看出,某指標(biāo)的熵值Ej越大,說明該指標(biāo)提供的有用信息越少,在綜合評價中所起到的作用越小,其權(quán)重越?。环粗?,當(dāng)指標(biāo)的熵值Ej越小,說明該指標(biāo)所提供的有用信息越多,其權(quán)重也應(yīng)越大。因此,可以用熵值法來計算研究單位的所屬指標(biāo)的權(quán)重,從而對不同研究單位進(jìn)行客觀的分析比較。
對于具有不同量綱的數(shù)據(jù),應(yīng)該進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、去量綱化處理。同時,由于有些評價指標(biāo)是正向指標(biāo)(越大越好),有些指標(biāo)是負(fù)向指標(biāo)(越小越好),有些指標(biāo)值是在某個區(qū)間內(nèi)最優(yōu)。為了能用指標(biāo)值大小來說明其優(yōu)劣,必須對各個評價指標(biāo)進(jìn)行正向化處理。
當(dāng)?shù)趈項指標(biāo)xj為正向指標(biāo)時,轉(zhuǎn)換公式為:
當(dāng)?shù)趈項指標(biāo)xj為負(fù)向指標(biāo)時,轉(zhuǎn)換公式為:
當(dāng)?shù)趈項指標(biāo)xj為區(qū)間指標(biāo)時,即在區(qū)間[m1,m2]為最佳且距離此區(qū)間越近越好時,轉(zhuǎn)換公式為:
對于第j項指標(biāo),Ej越小,指標(biāo)值的變異程度就越大;反之,Ej越大,指標(biāo)值的變異程度就越小。變異系數(shù)為gj=1-Ej。
軌道線路客流特征指標(biāo),既有反映線路規(guī)模的指標(biāo),也有線路客流運(yùn)營的指標(biāo)[4,6,7],考慮到數(shù)據(jù)的可得性,選取以下7個參數(shù)組成軌道線路的客流分析指標(biāo)。
軌道規(guī)劃線路長度受客流規(guī)模、運(yùn)營速度、規(guī)模效應(yīng)等因素影響[8],根據(jù)《城市軌道交通工程項目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》(JB104—2008),軌道交通正線長度不宜小于15km或大于35km,屬于區(qū)間指標(biāo)。
軌道線路站點(diǎn)設(shè)置受乘客出行距離、車輛運(yùn)營速度、站點(diǎn)服務(wù)范圍和投資等因素的制約。參考文獻(xiàn)[9-10]的研究結(jié)論,取站間距為0.8~1.5km,則站點(diǎn)個數(shù)宜為15~30個為宜,屬于區(qū)間指標(biāo)。
反映了軌道線路的客運(yùn)效果和作用,在軌道規(guī)模相同的情況下,軌道線路承擔(dān)的客運(yùn)量越大越好,屬正向指標(biāo)。
全日客運(yùn)周轉(zhuǎn)量是平均運(yùn)距與全日客運(yùn)總量的乘積,是軌道線路直接運(yùn)輸產(chǎn)品的產(chǎn)量,可以反映出線路的運(yùn)輸效率,屬于正向指標(biāo)。
用來衡量軌道線路上的客運(yùn)量與其運(yùn)能的適應(yīng)性,等于軌道線路日客運(yùn)量與線路長度之比,即C=,它是反映運(yùn)營效率和經(jīng)濟(jì)效益的一個重要指標(biāo),屬于正向指標(biāo)。
高峰小時高峰斷面最大單向客運(yùn)量,可以反映線路最大承受乘客的能力,該值越大,表明線路運(yùn)輸乘客的適應(yīng)能力越強(qiáng),效益也越大,反之,則適應(yīng)能力越弱,屬正向指標(biāo)。
2008年,武漢市完成了新的軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃,提出了遠(yuǎn)景年由12條線路組成,全長540km的軌道交通線網(wǎng),并獲批準(zhǔn)。遠(yuǎn)景年各條線路客流預(yù)測結(jié)果如表1所示(不含支線)[11]。運(yùn)用式2~式4對客流指標(biāo)進(jìn)行無量綱化轉(zhuǎn)化和正向化,處理結(jié)果如表2所示。
表1 軌道線路規(guī)劃客流預(yù)測結(jié)果
表2 各軌道線路客流指標(biāo)轉(zhuǎn)換處理
通過式5和式6可以計算出各條線路客流指標(biāo)的權(quán)重值(如表3所示)。
表3 軌道線路客流指標(biāo)權(quán)重
表4 軌道線路客流適應(yīng)性評價值與排序
從上述計算結(jié)果可知,軌道2號線對客流的適應(yīng)性最好,其次是軌道4號線,適應(yīng)性最差的是軌道9號線。同時,根據(jù)武漢市近期軌道建設(shè)計劃,在軌道1號線的基礎(chǔ)上,將于2017年前分別建成2號線、4號線、3號線、6號線、7號線和8號線共6條線路,通過與表3評價排序?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn),共有4條線路與建設(shè)計劃相一致,吻合程序達(dá)到70%,與先期實(shí)施軌道2號線與4號線的現(xiàn)實(shí)情況也是相符合的。
城市軌道線路客流特征指標(biāo)難以直接反映線路的客流適應(yīng)性程度,運(yùn)用熵權(quán)法選取客流指標(biāo)進(jìn)行客流適應(yīng)性綜合分析,完全利用了客流指標(biāo)的自身信息,避免了外界主觀因素的干擾,分析結(jié)果較好的反映了實(shí)際情況??土魇怯绊懢€路規(guī)模、投資和運(yùn)營等的重要因素,熵權(quán)分析的排序結(jié)果也可以作為軌道線路建設(shè)時序的參考,還可對同一線路的不同走向所產(chǎn)生的客流變化進(jìn)行比較分析。
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