基于灰色聚類法的MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)研究

王麗園 白家安 張存保 沈繼超

(中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司1) 武漢 430056) (武漢理工大學(xué)智能交通系統(tǒng)研究中心2) 武漢 430063)

0 引 言

城市居民在交通出行方式上的選擇逐漸增多，但是存在各類出行信息資源難以形成有效聯(lián)系，出行交通方式相互孤立等問(wèn)題.隨著一體化出行協(xié)同管控理念的產(chǎn)生以及居民對(duì)出行服務(wù)質(zhì)量要求的不斷提升，出行即服務(wù)(mobility as a service，MaaS)理念作為一體化出行服務(wù)逐漸興起[1].MaaS出行通過(guò)深入剖析用戶出行需求，將多交通方式路徑規(guī)劃、集成信息、集成票務(wù)、預(yù)訂與支付以及動(dòng)態(tài)行程管理功能置于統(tǒng)一的出行體系中，并通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、5G等新興技術(shù)支持各類出行資源進(jìn)行合理調(diào)度和輔助出行決策，讓各種孤立的出行交通方式在信息端與基礎(chǔ)設(shè)施端能夠形成有效鏈接并引導(dǎo)各出行交通方式達(dá)成一體化的出行協(xié)同管控目標(biāo)，以此提升出行服務(wù)質(zhì)量.

國(guó)內(nèi)已有部分城市對(duì)MaaS出行理念進(jìn)行了相應(yīng)的探索與實(shí)踐，例如河北雄安MaaS出行系統(tǒng)、北京MaaS平臺(tái)、廣州黃浦區(qū)自動(dòng)駕駛MaaS平臺(tái)以及深圳巴士集團(tuán)MaaS智慧出行服務(wù)等.其中河北雄安MaaS出行系統(tǒng)將提供定線接駁車、彈性接駁車及城市交換中心(city exchange center，CEC)換乘等相關(guān)出行服務(wù).在國(guó)內(nèi)各城市對(duì)MaaS出行理念進(jìn)行探索與實(shí)踐的初期，為準(zhǔn)確全面地評(píng)估國(guó)內(nèi)城市MaaS出行服務(wù)水平，有必要對(duì)MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)方法進(jìn)行研究.

近年來(lái)針對(duì)MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)問(wèn)題已有居多研究.Qu等[2]從出行可靠性、便捷性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性層面構(gòu)建MaaS出行下的公交服務(wù)水平評(píng)價(jià)體系，并通過(guò)專家法獲取指標(biāo)權(quán)重后采用層次分析法加以評(píng)估.He等[3]從獨(dú)特性層面、可用性層面、可達(dá)性層面、信息層面、時(shí)間層面、人文關(guān)懷層面以及舒適度層面提出了基于自動(dòng)駕駛車輛的MaaS出行服務(wù)質(zhì)量評(píng)估方法，并利用層次分析法與評(píng)價(jià)值聚合加權(quán)得到最終服務(wù)質(zhì)量水平.He等[4]引入改進(jìn)的三角模糊層次分析法對(duì)MaaS服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，從集成性層面、信息層面、出行層面以及舒適度層面闡述了定量計(jì)算服務(wù)質(zhì)量指數(shù)和確定質(zhì)量等級(jí)的方法，并對(duì)10項(xiàng)MaaS服務(wù)進(jìn)行了評(píng)估.王家川等[5]將MaaS理念與公眾旅游出行的需求融合，從可達(dá)性，交通運(yùn)行特性和信息服務(wù)特性層面建立了MaaS理念下的景區(qū)交通服務(wù)能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并利用層次分析法對(duì)典型景區(qū)南鑼鼓巷交通服務(wù)能力進(jìn)行計(jì)算.

現(xiàn)有MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)研究主要側(cè)重于公交、景區(qū)、自動(dòng)駕駛等某方面研究，缺乏涵蓋MaaS出行全方式、全過(guò)程的服務(wù)水平評(píng)價(jià).對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)研究而言，現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)MaaS出行安全與信息安全因素考慮不足，相關(guān)因素需進(jìn)一步完善.同時(shí)，現(xiàn)有研究大多使用層次分析法進(jìn)行評(píng)價(jià)，而MaaS出行系統(tǒng)為復(fù)雜多層次系統(tǒng)，評(píng)價(jià)指標(biāo)信息存在不確定性，層次分析法得出的評(píng)價(jià)結(jié)果易產(chǎn)生偏差.而灰色理論是以部分信息已知，部分信息未知的不確定性系統(tǒng)為研究對(duì)象，在對(duì)MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)時(shí)適用程度更高.因此本文在出行即服務(wù)理念的基礎(chǔ)上對(duì)用戶出行服務(wù)影響因素進(jìn)行分析，并提出MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與灰色聚類評(píng)價(jià)方法，為針對(duì)性發(fā)展與改善國(guó)內(nèi)MaaS出行服務(wù)提供科學(xué)依據(jù).

1 MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

在綜合分析MaaS出行服務(wù)影響因素與及現(xiàn)有相關(guān)出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)文獻(xiàn)[6-8]的基礎(chǔ)上，確定MaaS出行服務(wù)準(zhǔn)則層與對(duì)應(yīng)指標(biāo).

文中構(gòu)建4個(gè)準(zhǔn)則層13個(gè)指標(biāo)組成的MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見(jiàn)圖1.各MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)描述及獲取方式見(jiàn)表1.

表1 MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)描述及獲取方式

圖1 MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分

將MaaS出行服務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分為一級(jí)(很好)、二級(jí)(較好)、三級(jí)(中等)、四級(jí)(較差)、五級(jí)(很差)，各級(jí)邊界值可依據(jù)評(píng)價(jià)的具體需要進(jìn)行調(diào)整，見(jiàn)表2.

表2 MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)建議值

2 MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)方法

2.1 評(píng)價(jià)方法的確定

MaaS出行是復(fù)雜出行網(wǎng)絡(luò)下的一體化出行，在出行服務(wù)過(guò)程中存在各類不確定影響因素，因此MaaS出行系統(tǒng)具有顯著的復(fù)雜性與不確定性，并且評(píng)價(jià)中涉及多因素及多目標(biāo)過(guò)程，常規(guī)層次分析評(píng)價(jià)方法不能對(duì)其準(zhǔn)確評(píng)價(jià).而灰色聚類評(píng)價(jià)法對(duì)解決數(shù)據(jù)模糊性較高、小數(shù)據(jù)樣本等不確定信息適用性較好，可用于解決多層次多指標(biāo)的量化及決策問(wèn)題[9].

在灰色聚類評(píng)價(jià)方法中，確定指標(biāo)權(quán)重時(shí)采用決策實(shí)驗(yàn)和評(píng)估實(shí)驗(yàn)法(decision making trial and evaluation laboratory，DEMATEL)改進(jìn)的三角模糊層次分析法(triangular fuzzy number analytic hierarchy process，TFNAHP)，從而形成包含便捷性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性的準(zhǔn)則層及相應(yīng)的指標(biāo)層的綜合權(quán)重矩陣.

2.2 MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)方法步驟

1)MaaS出行服務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定 在MaaS出行服務(wù)指標(biāo)體系中考慮指標(biāo)與MaaS出行服務(wù)水平隸屬關(guān)系，采用三角模糊層次分析法得到價(jià)值權(quán)重，利用決策實(shí)驗(yàn)和評(píng)估實(shí)驗(yàn)法得到MaaS出行服務(wù)評(píng)估指標(biāo)的影響權(quán)重，將兩者權(quán)重利用積和歸一法進(jìn)行融合，獲得包含MaaS出行服務(wù)水平與指標(biāo)隸屬程度信息和MaaS出行服務(wù)評(píng)估指標(biāo)之間相互影響信息的綜合權(quán)重，具體方法步驟見(jiàn)文獻(xiàn)[10].

2)MaaS出行服務(wù)評(píng)價(jià)樣本矩陣確定 對(duì)于MaaS出行服務(wù)項(xiàng)目C，使MaaS平臺(tái)用戶對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行賦值并無(wú)量綱化處理，使指標(biāo)評(píng)價(jià)值轉(zhuǎn)化為[0,1]的具體數(shù)值，得到無(wú)量綱的評(píng)價(jià)樣本矩陣為

C=[c1c2…ci…c13]T

(1)

式中：ci為第i個(gè)指標(biāo)的量綱-的量評(píng)價(jià)打分.

3)構(gòu)建白化權(quán)函數(shù) 依據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分，相應(yīng)的評(píng)價(jià)灰類同樣設(shè)為五個(gè)，分成一級(jí)(很好)、二級(jí)(較好)、三級(jí)(中等)、四級(jí)(較差)、五級(jí)(很差)五個(gè)級(jí)別：①很好，即MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)水平很高，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到頂尖水準(zhǔn)，MaaS出行服務(wù)水平為優(yōu)；②較好，MaaS出行平臺(tái)功能比較完善，在出行便捷、出行安全以及舒適感受上效果均較好；③中等，即已有體現(xiàn)MaaS出行的各項(xiàng)功能，在出行便捷、出行安全以及舒適感受上達(dá)到基本服務(wù)效果；④較差，即MaaS出行服務(wù)水平較差，需加強(qiáng)MaaS功能層面建設(shè)，提高出行便捷，出行安全以及舒適感受；⑤很差，即MaaS出行服務(wù)水平很差，各項(xiàng)指標(biāo)均未達(dá)到MaaS出行服務(wù)基本要求.

構(gòu)造白化權(quán)函數(shù)如下.

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

4)計(jì)算MaaS出行服務(wù)灰色評(píng)價(jià)權(quán)值 對(duì)MaaS出行服務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)Ci而言, 依據(jù)構(gòu)造的白化權(quán)函數(shù)得出對(duì)應(yīng)MaaS出行項(xiàng)目C的所對(duì)應(yīng)灰類的評(píng)價(jià)灰類函數(shù)值，即fe(ci1),fe(ci2),…，fe(cip),其中cip是用戶對(duì)MaaS出行服務(wù)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)值，則其相應(yīng)的MaaS出行服務(wù)灰色評(píng)價(jià)系數(shù)記為xie.

(7)

每個(gè)MaaS出行服務(wù)評(píng)價(jià)灰類總灰色評(píng)價(jià)系數(shù)記為xi，則有

(8)

每個(gè)MaaS出行服務(wù)指標(biāo)ci對(duì)項(xiàng)目C的第e個(gè)灰類的灰色評(píng)價(jià)權(quán)記為rie，則有

(9)

(10)

5)確定MaaS出行服務(wù)評(píng)價(jià)結(jié)果等級(jí) 對(duì)MaaS出行項(xiàng)目C進(jìn)行服務(wù)水平評(píng)價(jià)，其指標(biāo)層計(jì)算等級(jí)最終結(jié)果為Bi,Bi=Wi×Ri=(bi1,bi2,bi3,bi4,bi5)，由最大隸屬度原則，得出將Bi中向量值中的最大值所對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)作為MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)中的準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)結(jié)果等級(jí).其中總灰色評(píng)價(jià)權(quán)矩陣R=(B1,B2,…Bm)T.對(duì)整個(gè)MaaS出行服務(wù)項(xiàng)目C的準(zhǔn)則層進(jìn)行評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)結(jié)果為B=W×R=(b1,b2,b3,b4,b5)，將向量值中的最大值對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)作為MaaS出行項(xiàng)目C的服務(wù)水平評(píng)價(jià)結(jié)果等級(jí).

3 實(shí)例分析

3.1 案例評(píng)價(jià)

廣州市某MaaS出行平臺(tái)在一站式出行服務(wù)理念指引下，通過(guò)整合多種出行方式，滿足用戶出行、查詢、支付或者評(píng)價(jià)的出行需求，將整個(gè)出行的支付、票務(wù)置于一個(gè)平臺(tái)中，以實(shí)現(xiàn)多方式的一體化出行.之后其將逐步把其他交通出行方式納入其服務(wù)范疇，通過(guò)大數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，剖析用戶出行需求和出行特征，以實(shí)現(xiàn)涵蓋更多種交通方式、更多種場(chǎng)景、更多元化的票制的MaaS一體化出行平臺(tái).

通過(guò)對(duì)該MaaS出行平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)查及相關(guān)資料研究，對(duì)MaaS出行服務(wù)評(píng)價(jià)體系下的各指標(biāo)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，其中出行安全指標(biāo)中按出行訂單量分類統(tǒng)計(jì)的事故數(shù)據(jù)較少，相對(duì)較難獲取，因此本文將每萬(wàn)單事故率指標(biāo)作缺省項(xiàng)處理，后續(xù)如有條件則進(jìn)行具體數(shù)據(jù)調(diào)查收集.其他指標(biāo)數(shù)據(jù)則參考MaaS出行服務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)建議值賦值后再進(jìn)行無(wú)量綱化處理，處理后的結(jié)果見(jiàn)表3.在指標(biāo)權(quán)重方面，通過(guò)收集到的權(quán)重信息，利用2.1的DEMATEL-TFNAHP方法確定各準(zhǔn)則層與指標(biāo)權(quán)重，結(jié)果見(jiàn)表4.

表3 MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)值及無(wú)量綱化評(píng)價(jià)值結(jié)果

表4 MaaS出行服務(wù)水平指標(biāo)權(quán)重表

3.2 結(jié)果分析與建議

在MaaS出行服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)建議值的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)下，廣州市MaaS出行服務(wù)水平的指標(biāo)得分情況按照5個(gè)等級(jí)(很好、較好、中等、較差、很差)衡量，屬于三級(jí)中等級(jí)別.

廣州市MaaS出行服務(wù)水平在便捷性上評(píng)價(jià)為四級(jí)(較差)，用戶認(rèn)為“便捷性”是影響MaaS出行服務(wù)水平的首要因素，并且對(duì)MaaS系統(tǒng)功能完善程度、平均等待時(shí)間與出行準(zhǔn)點(diǎn)率關(guān)注較大，相應(yīng)指標(biāo)權(quán)重也比較高，但是在MaaS系統(tǒng)功能完善程度、交通方式種類及時(shí)間便捷指標(biāo)方面得分均較差，應(yīng)注重提升MaaS出行功能服務(wù)體驗(yàn)，同時(shí)能夠及時(shí)響應(yīng)用戶需求，準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目的地.安全性評(píng)價(jià)為三級(jí)(中等)，“安全性”也是用戶所重點(diǎn)關(guān)注的因素，廣州市MaaS出行在信息安全與出行安全方面表現(xiàn)一般，后期還應(yīng)增強(qiáng)其信息安全與出行安全保障的技術(shù)支持.經(jīng)濟(jì)性層面評(píng)分為三級(jí)(中等)，用戶對(duì)“經(jīng)濟(jì)性”的關(guān)注相對(duì)便捷與安全而言較小，其MaaS出行服務(wù)在支付選擇靈活性指標(biāo)與綠色出行優(yōu)惠指標(biāo)方面仍需提升.最后在舒適性層面評(píng)價(jià)為三級(jí)(中等)，用戶在對(duì)出行服務(wù)的舒適性滿意度表現(xiàn)較好，但是在人文關(guān)懷方面表現(xiàn)較差，作為MaaS出行更應(yīng)注重提升用戶出行舒適感與提升人文關(guān)懷體驗(yàn)，并且隨著國(guó)內(nèi)MaaS出行的不斷發(fā)展，用戶舒適性感知也會(huì)不斷的提升.

4 結(jié) 束 語(yǔ)

文中以出行即服務(wù)理念分析用戶出行服務(wù)影響因素，分別從便捷性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性4個(gè)準(zhǔn)則層建立了MaaS出行服務(wù)水平指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，對(duì)各指標(biāo)含義進(jìn)行描述且提出指標(biāo)值獲取方式，并確定了MaaS出行服務(wù)水平指標(biāo)評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn).在指標(biāo)評(píng)價(jià)體系基礎(chǔ)上，利用DEMATEL-TFNAHP方法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)并利用灰色聚類法對(duì)MaaS出行服務(wù)進(jìn)行評(píng)價(jià).在案例分析中，以廣州市某MaaS出行平臺(tái)為研究對(duì)象，對(duì)廣州市MaaS出行服務(wù)水平進(jìn)行綜合分析與評(píng)價(jià).評(píng)價(jià)結(jié)果表明，本方法以城市MaaS出行平臺(tái)為數(shù)據(jù)源，可較為準(zhǔn)確評(píng)估國(guó)內(nèi)城市MaaS出行服務(wù)水平.