基于模糊折中規(guī)劃的運輸通道節(jié)點布局評價方法
——以波羅的海—亞得里亞海通道為例

劉暢，孫立彬，田春青，宋佳蕓

（1.交通運輸部科學研究院，北京 100029；2.中國聯通數字科技有限公司，北京 100176）

0 引言

交通運輸通道是交通基礎設施網絡的“大動脈”，運輸通道的布局決定了未來的交通發(fā)展方向。2014年1月，經歐盟議會和歐盟理事會批準，全歐交通網絡（TEN-T）規(guī)劃到2050 年打通9 條貫穿全歐洲的“核心通道”[1]。通過Win.d（萬德）數據庫查閱并計算這9 條核心通道沿線節(jié)點國家的經濟社會指標可知[2]，波羅的?！獊喌美飦喓Ｍǖ郎? 個沿線國家GDP 的總和遠低于其他8 條通道的沿線國家GDP 總和，僅占歐盟的18.78%，但其人口密度卻在9 條通道中排名第二，為149人/平方公里，落后的經濟發(fā)展水平和居高的人口基數對交通通道建設提出更高需求。根據國家統(tǒng)計局2020 年統(tǒng)計數據[3]，我國人口密度為147 人/平方公里，與波羅的海—亞得里亞海通道相近，故研究該通道布局的關鍵指標對我國運輸通道布局規(guī)劃具有一定的借鑒意義。

國內外學者對歐盟交通和運輸通道布局已有研究。其中，國外關于歐盟交通的研究面較廣，涵蓋戰(zhàn)略發(fā)展、區(qū)域影響、政策制定和評估等多個方面，例如：Dunmore等[4]分析了“一帶一路”倡議對全歐交通網絡（TEN-T）和歐洲交通系統(tǒng)的影響；Goldmann等[5]量化了新建TEN-T 核心走廊對經濟增長的直接和間接影響；Stephenson[6]從“養(yǎng)成性外溢”的角度分析了歐盟共同運輸政策的發(fā)展；Szimba等[7]介紹了歐盟運輸政策評估工具HIGH-TOOL。在國內關于歐盟交通的研究中，周紫君[8]、賈光智[9]、王瀟怡[10]、王貴平等[11]、吳喜德等[12]分別從公路、鐵路、水運三種運輸方式出發(fā)，研究了歐盟關于交通政策制定、法律框架、未來規(guī)劃、發(fā)展趨勢、區(qū)域一體化等方面的內容；林坦[13]、張?zhí)鞇偟萚14]、王濟鈞等[15]、李茜[16]等以歐盟綜合運輸通道為研究對象，分析其發(fā)展現狀、區(qū)域影響、運輸政策、發(fā)展戰(zhàn)略等。在國內關于運輸通道的研究中，孟國連[17]、劉強等[18]、吳明等[19]、張建旭等[20]、趙光輝[21]等分別利用重要度區(qū)位結合布局法、三層規(guī)劃模型、主成分法、多層模糊評價等模型及方法研究了運輸通道的布局。

總體來看，已有對歐盟交通系統(tǒng)和全歐交通網絡（TEN-T）的研究多偏重于政策研究、發(fā)展現狀總結或發(fā)展趨勢預判，過于宏觀，少數研究從項目建設的角度分析TEN-T 對我國的啟示，但關于運輸通道布局層面的研究較少。另外，已有研究多以9 條核心通道為整體進行研究，鮮少對于其中某條通道進行深入研究。鑒于波羅的?！獊喌美飦喓Ｍǖ琅c我國人口密度相近的特點，對該通道節(jié)點布局的研究具有重要意義。為此，本文對波羅的海—亞得里亞海通道的節(jié)點布局展開研究，從節(jié)點選取原則入手，歸納關鍵指標，研究量化方法，基于模糊折中規(guī)劃方法建立評價體系，以期為我國國家級及省市級交通規(guī)劃的研究和編制提供參考。

1 波羅的?！獊喌美飦喓Ｍǖ篮喗?/h2>

波羅的?！獊喌美飦喓Ｍǖ朗侨珰W交通網絡（TEN-T）中9 條核心運輸通道之一，由歐盟1315/2013 和1316/2013 號條例確定，是橫跨歐洲最重要的公路和鐵路軸線之一，連接波羅的海和亞得里亞海，全長1 800km[22]。該通道途經波蘭、捷克、斯洛伐克、奧地利、意大利和斯洛文尼亞6 個成員國，共包括21 個城市節(jié)點和機場，10 個港口和近30個鐵路終點站。2015年6月29日，歐盟委員會宣布將向“連接歐洲基金”計劃中的交通項目提供規(guī)模達131 億歐元的資金，波羅的?！獊喌美飦喓Ｍǖ朗窃撚媱澲械闹匾ǖ乐籟22]。

2 波羅的?！獊喌美飦喓Ｍǖ拦?jié)點布局指標體系

如表1 所示，TEN-T 核心通道節(jié)點識別條件包括城市功能、城市規(guī)模和客貨運節(jié)點等因素，本文總結出關鍵指標有城市定位、產業(yè)分布、人口和面積、交通發(fā)展。

表1 全歐交通網絡（TEN-T）核心運輸通道節(jié)點識別條件

2.1 城市定位

波羅的海—亞得里亞海通道沿線節(jié)點城市多為國家的首都或?。ㄖ?區(qū)/統(tǒng)計地區(qū)）的首府。結合城市的政治地位、文化氛圍等因素，參考全球化與世界城市研究網絡（GaWC）發(fā)布的《世界城市名冊》[23]和全球管理咨詢公司科爾尼（Kearney）發(fā)布的《全球城市指數報告》[24]，得出波羅的?！獊喌美飦喓Ｍǖ姥鼐€節(jié)點城市在本國的排名，如表2 所示（表中僅考慮國內前10 名排序，未在前10名的城市此指標不得分）。

表2 波羅的海-亞得里亞海通道上沿線節(jié)點城市在本國的排名

波蘭的7 個節(jié)點城市華沙、羅茲、弗羅茨瓦夫、波茲南、格但斯克、什切青和卡托維茲均為所在省份的省會。華沙為波蘭首都、歐盟第9 大首都城市和19個世界一線城市之一，波茲南曾為波蘭首都；捷克的2 個節(jié)點城市布爾諾和俄斯特拉發(fā)均為所在州的首府；斯洛伐克的2 個節(jié)點城市布拉迪斯拉發(fā)和日利納分別為斯洛伐克首都和所在州首府；奧地利的3 個節(jié)點城市維也納、格拉茨和克拉根福特中，維也納為奧地利首都和聯合國的4 個官方駐地之一，其他兩個城市分別為所在州的首府；意大利的5 個節(jié)點城市烏迪內、的里雅斯特、威尼斯、博洛尼亞和拉韋納均為所在省的首府，的里雅斯特、威尼斯和博洛尼亞為所在大區(qū)首府；斯洛文尼亞的2 個節(jié)點城市盧布爾雅那和科佩爾中，盧布爾雅那為斯洛文尼亞的首都。

2.2 人口和面積

波羅的?！獊喌美飦喓Ｍǖ来┰降? 個國家大約有1.26 億人口，約占歐洲總人口的25%[22]。根據Win.d 數據庫統(tǒng)計數據[2]，6 個國家按人口由多到少排序依次為：意大利、波蘭、捷克、奧地利、斯洛伐克和斯洛文尼亞，其節(jié)點城市人口和面積占全國總數比例如表3 所示。由表3 可以看出，該通道上節(jié)點城市面積占6 國總比僅為1.38%，而人口占6 國總比高達10.14%，說明該通道節(jié)點的選取充分覆蓋了沿線國家中人口密度較大的城市。

表3 波羅的?！獊喌美飦喓Ｍǖ郎?國節(jié)點城市人口及面積占比

2.3 產業(yè)分布

波羅的?！獊喌美飦喓Ｍǖ姥鼐€節(jié)點城市多為所在國家的重要產業(yè)聚集地，具體產業(yè)分布情況如表4所示。

表4 波羅的海—亞得里亞海通道上沿線節(jié)點城市產業(yè)分布

表4 （續(xù)）

2.4 交通發(fā)展

波羅的?！獊喌美飦喓Ｍǖ缹ρ鼐€國家公路、鐵路、水運、航空4 種運輸方式的主要交通樞紐及干線交通網絡均有所覆蓋，沿線節(jié)點城市的交通分布情況如表5所示。

表5 波羅的?！獊喌美飦喓Ｍǖ郎?1個節(jié)點城市的交通分布情況

公路方面，該通道覆蓋了波蘭干線公路E75，捷克干線公路E50,E461,E462，奧地利干線公路A21,S6,S35,A2，意大利干線公路E70,A13,E45，斯洛文尼亞干線公路E57 和E61 等（資料來源為Google Earth（谷歌地球）軟件[25]）。

鐵路方面，該通道覆蓋的鐵路線網多為高頻高壓的雙軌鐵路，共包含4 200km 的1 435mm 標準軌距鐵路基礎設施，電氣化率較高，沿線客貨運總運輸量分別約為1 100 萬人/（公里·年）和3 100 萬噸/（公里·年），承擔較重要的運輸任務[11]。

水運方面，該通道覆蓋波蘭的兩大主要港口群——格但斯克港和什切青港，二者水運量之和占全國的77%以上（數據來源為Win.d數據庫[2]）；覆蓋捷克的布爾諾港和俄斯特拉發(fā)港；覆蓋斯洛伐克的主要港口布拉迪斯拉發(fā)港；覆蓋奧地利的維也納港，該港口是西歐國家最大的內河港口和多瑙河流域最大的集裝箱港；覆蓋意大利的烏迪內港、的里雅斯特港、威尼斯港、博洛尼亞港和拉韋納港，的里雅斯特港是重要的集裝箱、鋼材和石油終端商業(yè)航運港口，威尼斯港是亞得里亞海威尼斯灣西北岸的重要港口，拉韋納港是地西線航線上的主要港口；覆蓋斯洛文尼亞的第一大港——科佩爾港，該港口是進出歐洲各類貨物的核心集散地。

航空方面，通道上所有沿線節(jié)點城市均設有機場，且大部分機場為本國甚至歐洲的主要機場，如：維也納施威夏特機場是歐洲重要的航空港之一，威尼斯馬可·波羅國際機場是歐洲最繁忙的機場之一，等等。

3 波羅的?！獊喌美飦喓Ｍǖ拦?jié)點布局評價方法

波羅的海—亞得里亞海通道沿線節(jié)點城市的城市定位、人口和面積、產業(yè)分布、交通發(fā)展4個方面均有關聯且相互影響。為了直觀地展示運輸通道布局與影響指標間的關系，本文基于模糊折中規(guī)劃方法，先歸一化處理各指標，解決指標間量綱不統(tǒng)一的問題，再通過模糊偏好方法，將定性的偏好分析轉化為定量的權重系數，建立具有可操作性的運輸通道節(jié)點布局評價方法。

3.1 評價指標歸一化處理

根據波羅的海—亞得里亞海通道沿線節(jié)點城市的城市定位、人口和面積、產業(yè)分布和交通發(fā)展情況，對4 個指標進行定量計算，并按式（1）[26]進行歸一化處理，使其無量綱化且取值在[0,l]。

式（1）中：U為歸一化處理的指標；Xi為該指標的值；Xmin為該指標取值范圍的最小值；Xmax為該指標取值范圍的最大值。

指標取值規(guī)則如下：

（1）城市定位主要根據城市排名進行計算，排名在前10 的城市依次為取值在[0,1]的等差數列，即第1 名得分1，第10 名得分0，第2 名至第9 名分別得分0.89,0.78,0.67,0.56,0.44,0.33,0.22和0.11，排名前10以外的城市不得分。

（2）人口和面積依據各節(jié)點城市實際數據進行計算，分別將人口數據和面積數據歸一化處理，遵循以人為本的原則，賦予人口數據0.7 的權重，賦予面積數據0.3 的權重，折算后加和得到人口面積指標取值。

（3）產業(yè)分布根據產業(yè)涉及門類及范圍進行打分，按照重工業(yè)、輕工業(yè)、農業(yè)、服務業(yè)的發(fā)達與否分為[0,1]內的4 個等級，即4 項產業(yè)均發(fā)達的城市得分1，3 項產業(yè)發(fā)達的城市得分0.75，兩項產業(yè)發(fā)達的城市得分0.5，僅1 項產業(yè)發(fā)達的城市得分0.25。

（4）交通發(fā)展依據交通分布情況計算，結合公路、鐵路、水運、航空4 種運輸方式線路和節(jié)點分布情況對城市在[0,1]內賦值，例如華沙雖沒有港口，但干線公路和干線鐵路條數分布較多，故得分為1；格但斯克雖4種運輸方式均具備，但線路條數較少，故得分0.5。

根據以上取值原則計算得到各節(jié)點城市的指標數值如表6所示。

表6 波羅的海—亞得里亞海通道上21個節(jié)點城市的相關指標取值和部分原值

3.2 評價指標權重計算

模糊折中規(guī)劃方法中權重一般基于模糊偏好思想進行計算，該方法能將定性的指標偏好轉化為定量的權重數值[26]。本文為得到各指標量化后的權重，定義了一組能確定各指標權重的偏好關系，具體計算方法如下。

步驟1：構造偏好矩陣Ra[26]：

式（2）中：當對第i種指標的偏好關心程度ti遠小于對第j種指標的偏好關心程度tj時，偏好矩陣中第i行第j列元素取0，第j行第i列元素取2；后兩種取值方式原理相同。城市定位通常是受多種指標影響而形成，重要程度較高；交通發(fā)展是運輸通道形成的基礎，重要程度僅次于城市定位；產業(yè)布局是運輸通道的主要服務對象，重要程度排名第3；人口和面積重要程度排名最后。故得到4個影響指標的偏好矩陣：

步驟2：構造偏好關系矩陣R[21]：

式（4）中：α,β,γ,δ,ε為（0,1）之間的實數，且α+β=δ+ε=1。此處取α=0.35,β=0.65,γ=0.50,δ=0.20,ε=0.80。故得到偏好關系矩陣R為

步驟3：由矩陣R定義一個有向帶權重的圖G(A,R)[26]（A為圖的節(jié)點，B為圖的邊），此圖的出邊值為：

式（6）中：a為變量，a∈A；c為變量，c∈A{a}。

步驟4：得到相應的權重系數[26]：

式（7）中：T為4 個影響指標的序號；ti為變量，ti∈T。

由此計算得到4個影響指標的權重分別為：

3.3 各節(jié)點城市綜合得分

結合上述評價指標數值和權重的確定結果，計算得到波羅的?！獊喌美飦喓Ｍǖ姥鼐€節(jié)點城市的綜合得分如表7所示。

表7 波羅的海—亞得里亞海通道上21個節(jié)點城市的綜合得分（按得分降序排列）

表7 中按照[0.00,0.25],[0.26,0.50],[0.51,0.75],[0.76,0.10]4 個取值區(qū)間來劃分節(jié)點城市的四級重要程度。一級重要的節(jié)點城市包括華沙、維也納和布拉迪斯拉發(fā)；二級重要的節(jié)點包括布爾諾、弗羅茨瓦夫、盧布爾雅那、格拉茨、俄斯特拉發(fā)、威尼斯、羅茲和格但斯克；三級重要的節(jié)點包括波茲南、日利納、博洛尼亞、科佩爾、卡托維茲、的里雅斯特、克拉根福特、什切青和烏迪內；四級重要的節(jié)點城市為拉韋納?？梢娋C合得分大于等于0.2 是節(jié)點城市被選的必要條件，首都和省份的首府是運輸通道節(jié)點的必然之選，交通樞紐和產業(yè)發(fā)展強勁的大城市也是通道覆蓋的重要對象。

3.4 對我國運輸通道節(jié)點布局的啟示

我國運輸通道節(jié)點城市的布局研究一直以來都是交通行業(yè)上位規(guī)劃編制的重點之一。本文參考歐盟對運輸通道節(jié)點的識別條件，重點研究識別條件的量化方法，通過關鍵指標歸納、量化、無量綱化處理和權重計算，形成一套能落地的節(jié)點城市選取方法，并以波羅的海—亞得里亞海通道為例展示方法的應用過程，可為我國國家級、省市級交通規(guī)劃中的通道布局工作提供一定的參考。在研究過程中，可以得出歐盟運輸通道的規(guī)劃思想和發(fā)展理念對我國運輸通道布局的啟示，主要包括以下方面：

一是注重頂層設計，提早布局。歐盟較早地意識到交通運輸一體化及通道建設對促進經濟社會發(fā)展的重要意義，從1996 年開始啟動TEN-T計劃，并出臺系列文件，不斷強化運輸通道的頂層設計，引導通道內的交通項目建設。

二是注重運輸通道與區(qū)域發(fā)展的銜接，將城市定位及產業(yè)發(fā)展納入布局指標中。歐盟運輸通道布局不僅充分考慮了歐盟總體發(fā)展戰(zhàn)略，同時也考慮了區(qū)域戰(zhàn)略和產業(yè)規(guī)劃。在我國新一輪國土空間規(guī)劃加快推進的大背景下，通道規(guī)劃也應更加注重交通線路與沿線產業(yè)、城市協同互動，并做好各種運輸方式間交通線路的協調銜接，進一步發(fā)揮運輸通道對區(qū)域經濟發(fā)展的推動作用。

4 結語

為量化歐盟對運輸通道節(jié)點的識別條件，本文以波羅的海—亞得里亞海通道為例，總結了其通道節(jié)點城市的4 個關鍵指標：城市定位、人口和面積、產業(yè)布局和交通發(fā)展，基于模糊折中規(guī)劃方法，通過歸一化處理指標和模糊偏好處理權重，計算得到各節(jié)點城市的綜合得分，給予取值區(qū)間后對節(jié)點城市進行分級，從而形成了一套具有可操作性的運輸通道節(jié)點布局評價方法，可為我國運輸通道節(jié)點布局工作提供方法參考。在接下來的研究中，一方面可對通道的線路走向布局進行研究，進一步完善運輸通道的布局方法；另一方面，可以增加更多的布局指標，優(yōu)化指標體系，使節(jié)點城市的選取方法更具有實際性和準確性。