基于集对分析的高速公路服务区客运接驳站选址评价方法

技术领域

本发明涉及高速公路服务区接驳站选址方法，尤其涉及一种基于集对分析的高速公路服务区客运接驳站选址评价方法。

背景技术

随着城市不断向外围发展，服务区周边的居民往往远离位于主城区的汽车客运站，因此出现了居民翻越护栏进入高速公路主线拦车、乘车的现象。这不仅影响乘客人身安全，对高速公路的运营秩序也产生了严重干扰。为此，需要在高速公路服务区，因地制宜地设置具有客运中转、换乘功能的客运接驳站，从而满足公众出行需求、保障乘客安全、规范高速公路管理、促进社会经济发展。

设置在服务区的客运接驳站的站内配备基本的售票、检票、安检设施设备和候车厅。乘客在站内现场购票，或提前网络购票并在此取票。乘客通过必要的安检，然后在候车厅等待上车。待班车达到服务区后，乘客持实名制车票乘车达到目的地，具体如图1所示。

这类客运接驳站具有人员、设施设备配备较齐、乘客集散方便的优点，但是需要占用服务区的场地，前期投入大，对区位及周边道路要求较高。同时，客运接驳站有城市道路或者普通公路与之相连，乘客通过城市公交、自用车辆自行到达或者离开客运接驳站。

随着城市规模的扩大、高铁线网的成熟，客运接驳站选址的影响因素不断在调整。目前国内外对于服务区客运接驳站的研究较为零碎，主要集中于设置条件、服务模式、个案分析方面，对于客运接驳站的选址缺少深入研究。实际上，合理的选址是高速公路服务区客运接驳站的成功运营的关键。选址不合理，不仅占用了服务区有限的空间，还难以满足周边居民的出行需求，造成巨大的资源浪费。针对客运接驳站的选址，目前常用的方法有遗传算法、进化算法、层次分析法、模糊综合评价法以及TOPSIS法，但以上方法对评价过程中的不确定因素考虑不足。

发明内容

发明目的：针对以上技术问题，本发明提出一种基于集对分析的高速公路服务区客运接驳站选址评价方法，该方法通过构建服务区客运接驳站选址方案评价指标体系，为服务区客运接驳站的选址提供了理论依据。

技术方案：本发明基于集对分析的高速公路服务区客运接驳站选址评价方法包括以下步骤：

(1)首先构建由4个一级指标、8个二级指标组成的选址方案评价指标体系；

(2)然后从构造同一度决策矩阵、确定评价指标权重、考虑权重的综合评价模型三个方面进行评价。

其中，步骤(1)中，构建服务区客运接驳站选址方案评价指标体系包括以下内容：

步骤(1.1)，选取供给指标、需求指标、服务指标和经济指标作为评价指标；

步骤(1.2)，对供给指标、需求指标、服务指标和经济指标进行计算。

步骤(2)中，构建同一度决策矩阵时，假定服务区客运接驳站的选址备选方案有m个；每个方案有C

取m个方案中各指标的最优值组成的方案记为A

(1)效益型指标取a

(2)成本型指标取最小值为最优,即a

然后计算备选方案A

(3)对于效益型指标，q

(4)对于成本型指标，q

同时，步骤(2)中，采用层次分析法，根据层级的单排序和总排序来计算其中各级指标相对于评价目标的权重。

步骤(2)的综合评价模型中，确定备选方案A

工作原理：集对分析(Set Pair Analysis，SPA)作为一种处理不确定性问题的系统分析方法，为服务区客运接驳站的选址提供了新思路。本发明通过构建包含4个一级指标、8个二级指标的服务区客运接驳站选址方案评价指标体系，从备选方案中选出最优方案并进行实际应用，为服务区客运接驳站的选址提供依据。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明在构建服务区客运接驳站选址方案评价指标体系的基础上，采用集对分析对服务区客运接驳站选址方案进行综合评价、排序，评价结果为服务区客运接驳站的选址提供了理论依据。

附图说明

图1为服务区客运接驳站客流组织示意图；

图2为本发明选址方案评价指标体系。

具体实施方式

如图2所示，本发明基于集对分析的高速公路服务区客运接驳站选址方案评价方法包括以下步骤：

(1)首先构建了由4个一级指标、8个二级指标组成的选址方案评价指标体系；

(2)然后从构造同一度决策矩阵、确定评价指标权重、考虑权重的综合评价模型三个方面阐述了具体的评价过程；

(3)最后以京沪高速公路江苏段为例进行实例分析。

步骤(1)中，构建服务区客运接驳站选址方案评价指标体系包括以下内容：

步骤(1.1)评价指标的选取：

高速公路服务区客运接驳站的规划建设是一个复杂的系统工程，其站场布局选址涉及诸如需求、供给、投资、路网规划及后期运营管理一系列相互关联的影响因素。为了使最终的选址方案科学可行，需要综合考虑多方面的因素。本发明从供给指标、需求指标、服务指标、经济指标四个方面作为高速公路服务区客运接驳站选址综合评价的准则层，构建了接驳站选址多目标综合评价层次指标体系，具体如图2所示。

步骤(1.2)评价指标的计算：

(1.2.1)供给指标B1

供给指标通过场站提供的空间、与已有客运站的距离两个指标来衡量。如图2所示，C

(1.2.2)需求指标B2

供给指标通过接驳站周边的人口C

(3)服务指标B3

服务指标通过接驳站与周边道路的连接情况和公交服务的可得性来衡量。C

(4)经济指标B4

该指标包括接驳站的建设费用C

步骤(2)中，基于集对分析的服务区客运接驳站选址方案来比选模型

集对分析从两个集合的同一性、差异性和对立性三个方面来研究系统的不确定性，并用联系度表达式来统一描述。如果根据现有条件，构造一个假想的理想方案，根据评价指标来分析备选方案与理想方案的同一性，显然同一度越大，该方案越接近理想方案。通过对同一度的计算，进而实现对备选方案的排序。基于这样的思路，利用集对分析对服务区客运接驳站选址方案进行评价，包括以下三个步骤：

2.1构建同一度决策矩阵

假定服务区客运接驳站的选址备选方案有m个，记为A

取m个方案中各指标的最优值组成理想方案记为A

(1)效益型指标越大越好，因此取最大值为最优,即a

(2)成本型指标越小越好，因此取最小值为最优,即a

然后计算备选方案A

(5)对于效益型指标，q

(6)对于成本型指标，q

2.2确定评价指标权重

确定指标权重的方法很多，其中美国运筹学家T.L.saaty提出的层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)既可以确定指标的单一权重，也可以得出所有指标相对于评价目标的权重。因此，这里采用AHP确定评价指标的权重。根据层级的单排序和总排序来计算其中各级指标相对于评价目标的权重，最终计算的结果如表1所示。C1，C2……C8的权重分别记为w1,w2……w8。

表1各评价指标的总排序

即各二级指标相对于目标层的权重分别为W＝(w

2.3构建综合评价模型

确定备选方案A

步骤(3)中，以京沪高速公路江苏段为例进行实例分析

(3.1)备选方案的评价指标取值

京沪高速公路沿线存在着不同程度的违法上下客现象，京沪支队投入了大量的人力、物力，不断加大巡查力度，在沿途安装监控，对重点地区实施抓拍，对违章驾驶员进行处罚，以避免出现高速路上大客车随意上下客的行为。但由于高速公路路线长，且上下客现象流动性较大，查处存在难度，对拉客“黄牛”的治理也缺少长效机制，违法上下客的现象有增无减，因此必须采取堵疏结合的思路进行管理，拟在管辖范围内选择满足条件的服务区设立客运接驳站。

京沪支队管辖沿线6个服务区从北至南依次是：新沂服务区、沭阳服务区、淮安川星服务区、淮安六洞服务区、宝应氾水服务区、高邮服务区，基本情况如表2。下面根据本文提出的集对分析方法，对这6个服务区是否适合设置客运接驳站展开评价。

表2备选服务区评价指标一览表

注：人口和GDP均为2018年统计数据，取自当地2018年统计年鉴

(3.2)确定决策矩阵

由表2求出备选方案评价的决策矩阵：

(3.3)求出不考虑权重同一度决策矩阵

根据矩阵P构造一个理想方案，所对应的矩阵记为A

构建综合评价模型

即利用Q和W，求出考虑权重的同一度矩阵R：

由计算结果得出各备选方案与理想方案的同一度，A2的同一度最大为0.773。6个备选方案的排序为：A2>A4>A6>A1>A5>A3,因此确定A2为最优方案。

京沪支队就此和沭阳当地交通管理部门达成一致，决定利用京沪高速公路改扩建的机会，在沭阳服务区设置客运接驳站。为了解决乘客的集散问题，当地公交公司将设置一条公交线路直达服务区客运接驳站。同时在服务区外围设置共享单车站点以及非机动车停车场。