城市常规公共交通系统评价方法研究.pdf

东南大学博士学位论文城市常规公共交通系统评价方法研究姓名：胡启洲申请学位级别：博士专业：交通运输工程指导教师：邓卫20080828摘要由于城市化和机动化速度的加快，道路需求迅速增长，交通问题日益突出成为社会经济发展的瓶颈问题，如何解决困扰城市发展的交通问题，是摆在城市面前的严重课题。城市公共交通作为城市交通不可缺少的部分，是保证城市生产、生活正常运转的动脉，是提高城市综合功能的重要基础设施之一，它对城市各产业的发展，经济、文化事业的繁荣，城乡间联系等起着重要的纽带和促进作用。没有公共交通的高速运转，就没有城市的现代化。优先发展城市公共交通，不仅是缓解城市交通拥堵的有效措施，也是改善城市人居环境，促进城市可持续发展的必然要求。因此，公共交通成为解决城市交通供需矛盾、调整交通结构的主要手段。城市公共交通应该以追求社会效益为主，同时还得兼顾公交企业自身的经济利益，所以运用现代化的交通规划理论及现代计算技术，在现有城市道路系统和公共交通运力的基础上，通过对城市公共交通系统进行合理评价，对现有公交运力进行优化组合、最大程度地发挥系统的最佳效益的研究，已成为国内外有关学者的重要研究课题。城市公共交通系统问题复杂、涉及面广、影响因素多。目前，国内对公共交通系统进行综合评价的研究比较少，且普遍集中在对部分指标体系做简单研究的基础上，这样得的结果与实际需求差别比较大。国外关于城市公共交通系统的研究，主要还处在对常规地面公共交通线网规划以及单独的轨道交通问题的研究上，而从系统的角度，对城市公共交通系统内外进行全面研究的，还不是很充分。所以，对公共交通系统进行全面评价的研究，既是科学、合理地进行公共交通规划的基础，也是我国优先发展公共交通的迫切需要。城市公共交通系统评价是将现有公共交通系统布局进行综合研究，分析其特点、评价其布局的合理性、总结其布局的经验和教训，为今后公共交通系统的调整优化提供科学合理的决策依据。在评价城市公共交通系统时，采取了多目标原则，对影响城市公共交通系统的各个方面进行定量计算和定性分析，在确定评价准则和方法的基础上，然后综合研究整个城市公共交通系统发展的总体水平。首先，通过评价可以清楚的认识到公交服务现状与社会需求的差距，并通过调整公交产业结构，来提高公共交通系统的服务水平，促进城市交通发展：其次，通过评价找出各城市公共交通发展存在的主要问题，研究如何促成城市公共交通成为带动城市社会经济向良态发展的主要手段，并给城市交通发展指明方向；最后，通过评价也为决策部门提供决策依据、为经营部门提供经营策略、为乘客宣传公共交通的优势以便吸引客源。本文以交通规划理论、系统科学理论、交通工程学原理、交通经济学原理和不确定性数学理论等科学理论为依据，通过了解国内外各个城市公共交通系统的发展现状，对城市公共交通系统的评价机理和评价方法进行理论研究，建立了具有公度性的城市公共交通系统评价指标体系；同时，根据不确定性数学理论方法，建立城市公共交通系统的宏观评价模型，并对文中所研究的理论方法进行实例分析。主要研究内容包括：(1)研究城市公共交通系统评价机理。城市公共交通系统是一个构成要素复杂、动态性和随机性干扰因素多的大系统。本文从宏观上以整个城市公共交通系统为研究对象，分析整个城市公共交通系统的变化情况，评价整个城市公共交通网络运行状况。从系统科学的角度，依据经济学增值准则，建立城市公共交通系统的正负性原则、递增性原则、协调性原则和稳定性原则等评价准则，给出了城市公共交通系统的评价机理，并将城市公共交通系统评价结果划分为五个等级，给出每个等级的检验标准和测试范围。(2)构建城市公共交通系统的评价指标体系。摘要在探讨评价指标选取方法、指标相关性分析、指标筛选思想和方法等的基础上，根据我国城市交通的特点，并考虑城市交通可持续发展的情况下，从政府，乘客和公交公司三个方面考虑，建立具有公度性的城市公共交通系统的评价指标体系。本文结合实时情况，以定量分析为主，并结合定性分析将评价指标量化处理。最后使建立的评价指标体系不仅能够衡量一个城市公共交通系统不同时期发展水平的变化，而且能够评价同一时期不同城市公共交通系统发展水平的差异。(3)建立城市公共交通系统的宏观评价模型。由于城市公共交通系统是一个复杂系统，里面既有已知信息，也有未知信息，而更多是模糊信息，所以用不确定性数学理论来研究城市公共交通系统，已经成为一个重要的研究课题。本文利用不确定性数学理论对城市公共交通系统的评价方法进行研究。根据不确定性数学理论中的灰色系统、属性数学、可拓学和区间数理论等，建立了城市公共交通系统的宏观评价模型。主要的宏观评价模型有：基于属性数学理论，对属性集改进的基础上，建立城市公共交通系统评价的属性区间识别模型。基于可拓数学理论，对关联函数改进的基础上，建立城市公共交通系统评价的物元分析模型。基于灰色系统理论，对关联度和灰关联函数进行改进的基础上，建立城市公共交通系统的灰色评价模型和灰色关联模型。基于区间数理论，对区间数的运算关系和排序关系进行深入研究的基础上，建立基于区间数的城市公共交通系统评价模型。(4)评价模型的应用分析。根据具体情况，利用提出的城市公共交通系统评价模型，对国内具体城市公共交通系统进行评价，以验证综合评价模型的正确性，得出其城市交通问题的关键症结、严重程度以及运营水平等，并提出针对性的改进建议和措施，为政府和交通主管部门的决策提供科学依据。总之，通过对城市公共交通系统的内涵、影响因素、度量指标、评价机理与评价方法等的研究，能够全面认识城市公共交通系统的现实状况、内在形成机理与外在反馈结果之间的深层次关系，找出提高城市公共交通系统质量的方法与途径，制定改善策略与保障体系，达到治标又治本的城市公共交通系统可持续发展目标。关键词：交通工程；公共交通；系统；综合评价；评价机理；物元分析；属性数学；灰色系统：区间数。A b s t r a c tA st h ef a s t e rp a c eo fu r b a n i z a t i o na n dm o b i l i t y,t r a f f i cp r o b l e m sh a v eb e c o m ei n c r e a s i n g l ys e r i o u sb o t t l e n e c kp r o b l e mi ns o c i o-e c o n o m i cd e v e l o p m e n tp r o b l e mb yr a p i dg r o w t hi nd e m a n df o rr o a d s T h ec i t yi sf a c i n gas e r i o u st o p i ct h a th o wt os o l v et h et r a f f i cp r o b l e m sf o ru r b a nd e v e l o p m e n t U r b a np u b l i ct r a n s p o r ta su r b a nt r a f n ci n d i s p e n s a b l ep a r ti st oe n s u r et h ea r t e r i e so fn o r l n a lf u n c t i o nt op r o d u c t i o na n dl i v i n g U r b a np u b l i ct r a n s p o r ti so n eo ft h ec r i t i c a li n f r a s t r u c t u r et h a tt oe n h a n c et h ec i t y sc o m p r e h e n s i v ef u n c t i o n I tp l a y sa ni m p o r t a n tr o l ef o rt h ei n d u s t r i a ld e v e l o p m e n ta n dt h ee c o n o m i ca n de u l t u r a lp r o s p e r i t y I ti sa ni m p o r t a n tl i n k a g eb e t w e e nu r b a na n dr u r a la r e a s I ft h e r ea r en oh i g h s p e e do p e r a t i o n sf o rp u b l i ct r a n s p o r t，t h ec i t yw i l lb en om o d e r n i z a t i o n W eg i v ep r i o r i t yt od e v e l o pu r b a np u b l i ct r a n s p o r t a t i o n I ti sa ne f f e c t i v em e a s u r et oe a s eu r b a nt r a f f i cc o n g e s t i o n a n di sa ni n e v i t a b l er e q u i r e m e n tt oi m p r o v et h eu r b a nl i v i n ge n v i r o n m e n ta n dp r o m o t eu r b a ns u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t T h e r e f o r e u r b a np u b l i ct r a n s p o r ti sap r i n c i p a lm e a n st os o l v eu r b a nt r a f f i cc o n t r a d i c t i o n sb e t w e e ns u p p l ya n dd e m a n da n da d j u s tt r a n s p o r ts t r u c t u r e U r b a np u b l i ct r a n s p o r ts h o u l db eo r i e n t e dt ot h ep u r s u i to fs o c i a lb e n e f i t s a n dm u s tt a k ei n t oa c c o u n te c o n o m i ci n t e r e s t sf o rp u b l i ct r a n s p o r tc o m p a n i e s O nt h eb a s i so ft h ee x i s t i n gu r b a nr o a ds y s t e m sa n du r b a np u b l i cf f a n s p o r tc a p a c i t y,ar e a s o n a b l ee v a l u a t i o nf o ru r b a np u b l i ct r a n s p o r ts y s t e ma n do p t i m i z e dc o m b i n a t i o nf o rt h ee x i s t i n gp u b l i ct r a n s p o r tc a p a c i t y,a n dm a x i m i z ee f f i c i e n c ys t u d yf o rp u b l i ct r a n s p o r ts y s t e mi sa ni m p o r t a n tr e s e a r c ht o p i ci nh o m ea n da b r o a db yu s i n gm o d e mt r a f f i cp l a n n i n gt h e o r ya n dm o d e mc a l c u l a t i o nt e c h n o l o g y T h e r ea r el o t so fc o m p l e xp r o b l e m sa n di n f l u e n c i n gf a c t o r si nu r b a np u b l i ct r a n s p o r ts y s t e m N o w,i ti sl e s st os t u d yt h ee v a l u a t i o nf o rp u b l i ct r a n s p o r ts y s t e mi nh o m e，a n dg e n e r a l l yf o c u s e do nc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mr e s e a r c h S o t h e r ei sal a r g ed i f f e r e n c eb e t w e e nt h er e s e a r c hr e s u l ta n dt h ea c t u a ld e m a n d I ts t i l li st os t u d yc o n v e n t i o n a lp u b l i ct r a n s i tl i n en e t w o r kp l a n n i n go nt h eg r o u n da n di n d i v i d u a lr a i lt r a f f i cp r o b l e m si na b r o a d，a n df r o mt h es y s t e mp o i n to fv i e w，i ti sn o tg o o dt oc o m p r e h e n s i v e l ys t u d yf o rt h eu r b a np u b l i ct r a n s p o r ts y s t e m T h e r e f o r e，ac o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nr e s e a r c hf o rt h ep u b l i ct r a n s p o r ts y s t e mi sas c i e n t i f i ca n dr a t i o n a lp l a n n i n gb a s i sf o rp u b l i ct r a n s p o r t，a n di sa l s oa nu r g e n tn e e df o rt h ep r i o r i t yd e v e l o p m e n to fp u b l i ct r a n s p o r t T h ee v a l u a t i o no fu r b a np u b l i ct r a n s p o r ts y s t e mi sac o m p r e h e n s i v es t u d yf o rt h el a y o u to ft h ee x i s t i n gp u b l i ct r a n s p o r ts y s t e m I ta n a l y s i st h ef e a t u r e so ft h ep u b l i ct r a n s p o r ts y s t e m，a n de v a l u a t et h er e a s o n a b l e n e s so ft h el a y o u to ft h ep u b l i ct r a n s p o r ts y s t e m I ta g g r e g a t e st h ee x p e r i e n c ea n dl e s s o n sf o rt h el a y o u to ft h ep u b l i ct r a n s p o r tt op r o v i d es c i e n t i f i ca n dr a t i o n a lb a s i sf o rd e c i s i o n m a k i n gt oa o j u s ta n do p t i m i z e st h ep u b l i ct r a n s p o r ts y s t e mi nt h ef u t u r e W h e ne v a l u a t i n gu r b a np u b l i ct r a n s p o r ts y s t e m,i tt a k e sq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sa n dq u a l i t a t i v ec a l c u l a t i o nt os t u d yu r b a np u b l i ct r a n s p o r ts y s t e mb ym u l t i-o b j e c t i v ep r i n c i p l e B a s e do ne v a l u a t i o nc r i t e r i aa n dm e t h o d si d e n t i f i e d i tc o m p r e h e n s i v e l ys t u d i e st h ed e v e 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e r t a i n t ym a t h e m a t i c a lt h e o r y,t h i sp a p e rA b s t r a c ts e tu pt h ee v a l u a t i o nm o d e lf o rt h eu r b a np u b l i ct r a n s p o r ts y s t e m，a n dt h i sp a p e rs t u d ye x a m p l e sa b o u tt h ea p p l i c a t i o no ft h e o r e t i c a lm e t h o d M a j o rr e s e a r c hi n c l u d e s：(1)R e s e a r c ho ne v a l u a t i o nm e c h a n i s mf o ru r b a np u b l i ct r a n s p o r ts y s t e m U r b a np u b l i ct r a n s p o r ts y s t e mi sl a r g e-s c a l es y s t e m sw h i c hac o n s t i t u e n te l e m e n t sc o m p l e x，a n dm a n yr a n d o mi n t e r f e r i n gf a c t o r s T h i sp a p e rs t u d i e st h ep u b l i ct r a n s p o r ts y s t e mo ft h ee n t i r ec i t yf r o mt h em a c r o T h i sp a p e ra n a l y s e st h ec h a n g e so ft h ep u b l i ct r a n s p o r ts y s t e mo ft h e e n t i r ec i t y，a n de v a l u a t e st h eo p e r a t i o ns i t u a t i o no ft h ep u b l i ct r a n s p o r tn e t w o 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l y s i so fi n d e x e s，s c r e e n i n gi d e a sa n dm e t h o d sf o ri n d e x e s，a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fu r b a nt r a f f i ci nC h i n a，a n dc o n s i d e r i n gt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fu r b a nt r a f f i c，t h i sp a p e rp r e s e n tt h ee v a l u a t i o ni n d e x e ss y s t e mo fu r b a np u b l i ct r a n s p o r ts y s t e mf o r mg o v e r n m e n t，p a s s e n g e r sa n dp u b l i ct r a n s p o r tc o m p a n y C o n s i d e r i n gt h e a c t u a ls i t u a t i o n，t h ee v a l u a t i o ni n d e x e sa r eq u a n t i z e db yq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sa n dq u a l i t a t i v ea n a l y s i s T h ee v a l u a t i o ni n d e x e ss y s t e mn o to n l ym e a s u r et h ed e v e l o p m e n tc h a n g e sf o rp u b l i ct r a n s p o r ts y s t e mi no n ec i t yi nd i f f e r e n tp e r i o d s，b u ta l s oe v a l u a t et h ed e v e l o p m e n tl e v e lf o rd i f f e r e n tu r b a np u b l i ct r a n s p o r ts y s t e mi nt h es a m ep e r i o d(3)T h i sp a p e rp r e s e n t st h ee v a l u a t i o nm o d e lf o ru r b a np u b l i ct r a n s p o r ts y s t e m U r b a np u b l i ct r a n s p o r ts y s t e mi sac o m p l e xs y s t e mi n c l u d i n gk n o w ni n f o r m a t i o na n du n k n o w ni n f o r m a t i o n，b u tt h e r ei sm u c hf u z z yi n f o r m a t i o ni nu r b a np u b l i ct r a n s p o r ts y s t e m S ow i t hu n c e r t a i n t ym a t h e m a t i c a lt h e o r yt os t u d yu r b a np u b l i ct r a n s p o r ts y s t e m，i th a sb e c o m ea ni m p o r t a n tr e s e a r c ht o p i c T h i sp a p e rs e tu pt h ee v a l u a t i o nm o d e lf o ru r b a np u b l i ct r a n s p o r ts y s t e mb yu n c e r t a i n t ym a t h e m a t i c a lt h e o r yw h i c hi n c l u d i n gg r a ys y s t e mt h e o r y,a t t r i b u t em a t h e m a t i c s，e x t e n i c st h e o r y,a n di n t e r v a ln u m b e rt h e o r y(!)B a s e do nt h ei m p r 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