高鐵車站接駁方式的換乘效率評(píng)價(jià)方法*

戴學(xué)臻 吳智偉 王小雙

(長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院,710064,西安∥第一作者,副教授)

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高鐵車站接駁方式的換乘效率評(píng)價(jià)方法*

戴學(xué)臻 吳智偉 王小雙

(長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院,710064,西安∥第一作者,副教授)

通過平均換乘時(shí)間、平均換乘距離、乘客換乘滿意度、換乘方式吸引度等四個(gè)指標(biāo)對(duì)高鐵車站的地鐵、出租車、公交車這三種接駁方式進(jìn)行換乘效率評(píng)價(jià),重點(diǎn)是對(duì)三種接駁方式的平均換乘時(shí)間進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論,建立基于綜合灰色關(guān)聯(lián)加權(quán)法的接駁方式換乘效率評(píng)價(jià)模型,以及運(yùn)用非線性加權(quán)綜合法對(duì)整個(gè)換乘樞紐進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。以西安北站為例,對(duì)其各種換乘方式和整個(gè)樞紐進(jìn)行了換乘效率實(shí)例分析。

高鐵車站; 接駁方式; 接駁效率; 灰色關(guān)聯(lián)加權(quán); 評(píng)價(jià)指標(biāo)

Author′s address School of Highway Engineering,Chang′an University,710064,Xi′an,China

隨著高鐵的快速發(fā)展和新建高鐵站的不斷出現(xiàn),研究和評(píng)價(jià)高鐵站的換乘方式及換乘效率已顯得十分重要。在運(yùn)用傳統(tǒng)的灰色關(guān)聯(lián)度法[1]確定換乘效率評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重時(shí),只選取一個(gè)序列作為參考列,其余作為比較列,進(jìn)而求得評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。但該方法主觀性較大,易造成比較大的誤差。換乘時(shí)間的準(zhǔn)確性對(duì)于換乘效率的評(píng)價(jià)至關(guān)重要,但在過去的文獻(xiàn)中多沒有進(jìn)行非常詳細(xì)的討論。本文采用綜合灰色關(guān)聯(lián)度加權(quán)法確定各換乘方式的換乘效率具有以下優(yōu)點(diǎn):在確定灰色關(guān)聯(lián)度矩陣的過程中,不是選取某一數(shù)列為固定參考列,而是求出影響換乘效率所有因素兩兩間的關(guān)聯(lián)度,并構(gòu)建灰色關(guān)聯(lián)度矩陣,同時(shí)在確定權(quán)重方面,運(yùn)用綜合灰色關(guān)聯(lián)度法確定權(quán)重,減少評(píng)價(jià)的主觀性。運(yùn)用排隊(duì)論去詳細(xì)分析出行者的平均換乘時(shí)間使獲得的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確,更具有代表性。

1 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的原則

(1) 綜合性原則:對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的各個(gè)要素應(yīng)當(dāng)綜合分析,對(duì)體系進(jìn)行整體評(píng)價(jià)。

(2) 可比性原則:評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的各要素可比性越強(qiáng),評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度就越高。

(3) 實(shí)用性原則:評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的各要素應(yīng)盡量簡(jiǎn)單且容易獲得,且具有良好的可操作性。

(4) 定性評(píng)價(jià)與定量評(píng)價(jià)相結(jié)合原則:評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中應(yīng)包括定量指標(biāo)和定性指標(biāo),定性指標(biāo)多來源于乘客的主觀感受,這樣評(píng)價(jià)結(jié)果能夠更好的貼近實(shí)際[2]。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

通過對(duì)換乘系統(tǒng)的分析研究,將乘客的換乘便捷性、換乘舒適性以及換乘方式對(duì)乘客的吸引度視為評(píng)價(jià)的主要因素,具體評(píng)價(jià)指標(biāo)如下:便捷性——平均換乘時(shí)間和平均換乘距離;舒適性——乘客換乘滿意度;吸引度——運(yùn)載效率。

1.2.1 平均換乘時(shí)間

平均換乘時(shí)間是指旅客在高鐵站完成換乘的平均時(shí)間,包括旅客換乘的步行時(shí)間、買票排隊(duì)時(shí)間、候車時(shí)間。該指標(biāo)反映了旅客利用不同交通方式完成換乘的時(shí)間消耗,是評(píng)價(jià)換乘效率的重要因素。平均換乘時(shí)間T的計(jì)算公式為

(1)式中:

T——平均換乘時(shí)間;

ti——第i種接駁方式的平均買票排隊(duì)時(shí)間;

t1i——第i種接駁方式的平均候車時(shí)間;

t2i——第i種接駁方式的平均換乘步行時(shí)間;

t3i——第i種接駁方式的平均安檢時(shí)間。

一般來講,換乘距離和人們的平均步速基本上是穩(wěn)定的,根據(jù)G.Bouladon的假設(shè),步行距離與感到舒適的步行時(shí)間的函數(shù)關(guān)系

(2)式中:

t2i——第i種接駁方式的平均換乘步行時(shí)間;

Di——第i種接駁方式的平均換乘距離;

K,r——模型參數(shù)。

考慮到換乘客流的特征,設(shè)定換乘步行距離為200 m時(shí),步行距離為4 min;步行距離為500 m時(shí),步行時(shí)間為15 min。這樣就確定了模型中的參數(shù),參數(shù)擬合后的模型如式(3)所示:

(3)

下面分別研究地鐵、公交車和出租車的平均買票排隊(duì)時(shí)間、平均候車時(shí)間以及安檢時(shí)間。

1.2.1.1 地鐵

對(duì)于地鐵來說,其買票系統(tǒng)主要為自助買票系統(tǒng)。由于高鐵站的到發(fā)車頻次比較密集,可以認(rèn)為乘客的到達(dá)是隨機(jī)的,所以將地鐵站的自主買票系統(tǒng)簡(jiǎn)化為多路排隊(duì)多通道服務(wù)系統(tǒng)。

由排隊(duì)論可知,多路排隊(duì)多通道服務(wù)的平均服務(wù)時(shí)間為

(4)

式中:

λ地鐵——乘客的平均到達(dá)率;

μ地鐵——自助售票系統(tǒng)的平均服務(wù)率;

N地鐵——售票機(jī)的數(shù)量。

對(duì)于地鐵的平均候車時(shí)間可取發(fā)車間隔時(shí)間的一半,表達(dá)式如下[4]

(5)

式中:

t1地鐵——地鐵的平均候車時(shí)間;

I地鐵——高峰時(shí)段地鐵的平均發(fā)車間隔時(shí)間。

在所有的換乘方式中,地鐵是唯一進(jìn)行安檢的換乘方式,且換乘時(shí)間在數(shù)值上不可忽略,所以也需對(duì)對(duì)安檢時(shí)間采用排隊(duì)論進(jìn)行分析。

設(shè)地鐵站安檢設(shè)施的數(shù)量為P,乘客換乘的平均到達(dá)率為λ地鐵,安檢設(shè)施的平均服務(wù)率為μ3地鐵,則其平均安檢時(shí)間為

(6)

1.2.1.2 公交車

公交車換乘時(shí)間主要是平均候車時(shí)間和平均買票排隊(duì)時(shí)間。

(1)平均候車時(shí)間

設(shè)i路公交車乘客的平均到達(dá)率為λi,其車輛到站間隔為ti,假設(shè)每分鐘初有λi個(gè)乘客到達(dá),計(jì)算在ti時(shí)間間隔內(nèi),所有乘客的候車總時(shí)間

(7)

則乘客平均候車時(shí)間為

(8)

(2) 平均買票排隊(duì)時(shí)間

假設(shè)公交車皆為自動(dòng)售票,即先買票后上車,且認(rèn)為每輛公交車的購票服務(wù)率是相等的。設(shè)為μ公交車,將其買票過程通過排隊(duì)論進(jìn)行分析,則i路公交車買票時(shí)間為

(9)

則平均買票排隊(duì)時(shí)間為

(10)

1.2.1.3 出租車

由于出租車的購票過程一般在下車時(shí)進(jìn)行,所以我們只分析其候車時(shí)間。通常,在高鐵站的出租車候車區(qū),每次到達(dá)站臺(tái)的出租車基本都會(huì)大于兩輛,所以我們可以將出租車換乘簡(jiǎn)化為一個(gè)單通道多服務(wù)臺(tái)系統(tǒng),其候車的平均消耗時(shí)間為

(11)

(12)

式中:

N——服務(wù)通道的數(shù)量。

1.2.2 平均換乘距離

各接駁方式的換乘距離可由實(shí)測(cè)獲得,可以分別得到三種換乘方式的平均換乘距離分別為l地鐵、l公交車、l出租車。

1.2.3 乘客換乘滿意度

將乘客對(duì)換乘工具服務(wù)的評(píng)價(jià)分為5個(gè)等級(jí),分別為:非常滿意、滿意、一般、不滿意、非常不滿意,并將其量化為數(shù)值5、4、3、2、1。

1.2.4 換乘吸引度

設(shè)第i種接駁方式的吸引度為ki,第i種接駁方式實(shí)際小時(shí)客運(yùn)量為vi,第i種接駁方式的小時(shí)運(yùn)營能力Vi,則有

(13)

2 評(píng)價(jià)模型及算法

2.1 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

(1) 構(gòu)建初始矩陣A為

(14)

(2) 使用均值法進(jìn)行無量綱化處理[6-7],同時(shí)構(gòu)建無量綱化矩陣

(15)

(3) 選取矩陣C的第一列為參考列,其余各列為比較列,按照式(16)計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)。

(16)

式中ξ為分辨系數(shù),一般在最小信息原理下取0.5,則灰色關(guān)聯(lián)度為

(17)

(4) 依次選取第2列、第3列等作為參考列,其余各列作為比較列,得到評(píng)價(jià)指標(biāo)兩兩間的關(guān)聯(lián)度,并構(gòu)建關(guān)聯(lián)度矩陣

(18)

(5) 根據(jù)式(19)計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重[8]

(19)

2.2 綜合評(píng)價(jià)

(1) 求標(biāo)準(zhǔn)化矩陣。對(duì)原始矩陣A=[aij]m×n進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[9],即對(duì)于正向和中性指標(biāo)aij,利用zij=aij/aik(k任意取定,且aik≠0);對(duì)于負(fù)向指標(biāo)aij,利用zij=aik/aij(k任意取定,且aij≠0)。通過計(jì)算,得標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Z=[zij]m×n。

(2) 各換乘方式評(píng)價(jià)結(jié)果計(jì)算。利用權(quán)重ωj對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Z=[zij]m×n加權(quán),得到綜合評(píng)價(jià)值

(20)

然后按照Zi值對(duì)被比較對(duì)象進(jìn)行排序[10]。

(3)換乘樞紐綜合評(píng)價(jià)計(jì)算。為了使換乘樞紐的換乘效率達(dá)到最大并且使各換乘方式全面協(xié)調(diào)發(fā)展,這里采用非線性加權(quán)綜合法[8]對(duì)整個(gè)換乘樞紐進(jìn)行評(píng)價(jià),即

(21)

3 案例分析

以西安北站的地鐵、公交車和出租車接駁方式為例,通過上述分析得到的初始矩陣A的指標(biāo)值如表1所示。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)初始值

根據(jù)式(17)可以得到兩兩指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度,如表2所示。

表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)兩兩間的關(guān)聯(lián)度

由式(18)和式(19)可得各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重,其中平均換乘時(shí)間為0.25,平均換乘距離為0.26,換乘滿意度為0.23,吸引度為0.26。換乘滿意度與吸引度為正向指標(biāo),平均換乘距離和平均換乘時(shí)間為負(fù)向指標(biāo),將其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,結(jié)果見表3。

表3 評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化

最后,將評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)并將其排序,如表4所示。計(jì)算綜合評(píng)價(jià)值,得到整個(gè)高鐵站的換乘效率M=0.929。

表4 綜合評(píng)價(jià)值及順序

4 結(jié)語

利用綜合灰色關(guān)聯(lián)度法能有效評(píng)價(jià)高鐵站內(nèi)不同換乘方式的換乘效率,并且可以得到各種換乘方式綜合評(píng)價(jià)值、排序以及整個(gè)換乘樞紐的綜合評(píng)價(jià)值。由于在對(duì)整個(gè)換乘樞紐進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)采用了非線性的評(píng)價(jià)方法,更加突出了換乘效率低的換乘方式對(duì)整體換乘效率的影響,這樣就得到了一個(gè)通過上述方法進(jìn)行多次評(píng)價(jià),在每次評(píng)價(jià)中不斷找到換乘效率最低的換乘方式。通過各指標(biāo)分析進(jìn)行改進(jìn),經(jīng)過有限次的迭代,去逼近理想的換乘樞紐綜合評(píng)價(jià)值(各評(píng)價(jià)指標(biāo)取理想值)。

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Comparative Study of Transfer Mode Efficiency Based on Comprehensive Gray Correlation

DAI Xuezhen, WU Zhiwei, WANG Xiaoshuang

In this paper,the efficiency of transfer to subway, taxi and bus at high-speed railway station are evaluated based on the indexes of average transfer time, transfer distance, transfer satisfaction and transfer attraction. The average transfer time in three transfer modes are mainly analyzed,and the gray system theory is used to establish a transfer efficiency evaluation model, and the non-linear weighted synthesis method is used to evaluate the transfer hub. Based on the practical operation, Xi'an North Station is taken as an example to analyze the transfer efficiency of this hub.

high-speed railway station; transfer mode; transfer efficiency; gray correlation weighting; evaluation indicator

*國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51208051)

U238; U293.1+1

10.16037/j.1007-869x.2016.08.014

2015-01-08)