摘要：為評(píng)價(jià)江蘇省各地級(jí)市公共交通能力，構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)，基于各城市統(tǒng)計(jì)年鑒的客觀數(shù)據(jù)，利用變差系數(shù)法對(duì)面板數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，應(yīng)用PCA主成分分析法實(shí)現(xiàn)降維，最終得到城市公共交通能力得分并排名。結(jié)果顯示城市群各指標(biāo)區(qū)分度較好，地區(qū)公共交通發(fā)展差異性大;南京、蘇州、徐州3個(gè)大型交通樞紐城市公共交通能力明顯領(lǐng)先;公路貨運(yùn)量和鐵路旅客發(fā)送量是對(duì)公共交通能力影響最大的兩個(gè)指標(biāo)。

Abstract： In order to evaluate the public transportation capacity of each city in Jiangsu Province and construct evaluation indicators， based on the objective data of the statistical yearbook of each city， the panel data is tested by the coefficient of variation method， and the PCA principal component analysis method is used to achieve dimensionality reduction， and finally the urban public transportation ability are scored and ranked. The results show that the urban agglomeration indicators are well distinguished， and the development of regional public transportation is very different; the public transportation capacity of the three large transportation hubs of Nanjing， Suzhou and Xuzhou is obviously leading; the volume of road freight and the volume of railway passengers are the two biggest indicators that affect the public transportation capacity.

關(guān)鍵詞：公共交通能力;主成分分析法;變差系數(shù)

Key words： public transportation capacity;principal component analysis;coefficient of variation

中圖分類號(hào)：F572 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）30-0101-03

0 ?引言

中國(guó)交通近幾十年來(lái)迎來(lái)了快速的發(fā)展，整體上基建速度快，范圍廣，至今，全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到13.1萬(wàn)公里，公路總里程484.65萬(wàn)公里，內(nèi)河航道通航里程12.71萬(wàn)公里，民用航空機(jī)場(chǎng)235個(gè)，居全球領(lǐng)先水平。局部上發(fā)展不均衡，東部省份經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，交通便利，形成協(xié)同發(fā)展的城市群，如長(zhǎng)三角、珠三角、京津冀等城市群，各城市群之間和內(nèi)部形成高效的路網(wǎng)。西部省份經(jīng)濟(jì)滯后，交通樞紐集中于少數(shù)城市，交通還需進(jìn)一步建設(shè)。多數(shù)學(xué)者從不同角度對(duì)交通能力進(jìn)行了研究。

劉清認(rèn)為，道路交通服務(wù)水平是指在道路上人、車通行的流暢度，他運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)中的綜合評(píng)價(jià)方法，建立了模糊推斷模型，選擇了武漢市重要交叉口中南路口—岳家嘴路段進(jìn)行模型實(shí)證研究，計(jì)算行車密度、運(yùn)行速度、混雜程度、交通量比等指標(biāo)，定性計(jì)算出交通服務(wù)水平，得出雖然道路和交叉口設(shè)計(jì)水平較高，但由于城市交通布局和交通管理不善的原因，道路的服務(wù)水平較低[1]。傅成紅聚焦于城市群角度，認(rèn)為城市群作為我國(guó)城鎮(zhèn)分布的主要形式，它的交通運(yùn)輸承載力和協(xié)調(diào)性具有豐富的意義，她構(gòu)建了承載力結(jié)構(gòu)模型，涵蓋除管道運(yùn)輸外的其他公共交通方式，從基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)需求三個(gè)方面度量承載力并用來(lái)評(píng)價(jià)交通路網(wǎng)，運(yùn)用DPA評(píng)價(jià)模型并求解，最后以海西城市群為例進(jìn)行了實(shí)證研究，計(jì)算結(jié)果表明承載力、協(xié)調(diào)性和實(shí)際城市的基本一致，表明構(gòu)建模型有效、適用，可遷移至其他城市群[2]。徐海成詮釋了公路交通發(fā)展能力內(nèi)涵，在融資、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、維保4個(gè)方面提出了14個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用全國(guó)各省的面板數(shù)據(jù)，采用主成分分析下因子分析法，提取了5個(gè)主成分進(jìn)行計(jì)算得到總分排序，最終得到各省份的領(lǐng)先和落后程度，說(shuō)明了我國(guó)整體上交通發(fā)展不均衡，在建設(shè)時(shí)要注重均衡發(fā)展[3]。程錦針對(duì)我國(guó)公路收費(fèi)站存在的車輛擁堵、路面受損、空氣污染的問(wèn)題，認(rèn)為研究收費(fèi)站的通行能力是收費(fèi)站設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。他通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定了車輛換算系數(shù)，計(jì)算了收費(fèi)車道理論通行能力、實(shí)際通行能力，對(duì)天津高速公路收費(fèi)站通行數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理分析，提出了更符合天津?qū)嶋H情況的通行能力確定方法，并對(duì)天津的公路收費(fèi)站進(jìn)行了通行能力評(píng)價(jià)，最后提出應(yīng)在擴(kuò)建方案上進(jìn)行優(yōu)化，如應(yīng)從政策導(dǎo)向上推進(jìn)ETC收費(fèi)。

現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)交通能力的評(píng)價(jià)不足，多數(shù)研究集中于某一測(cè)度的評(píng)價(jià)方法，如橋梁、軌交、高速等，對(duì)于城市群的公共交通評(píng)價(jià)缺少研究。本文以江蘇省各地級(jí)市作為實(shí)例，基于統(tǒng)計(jì)年鑒的交通數(shù)據(jù)，選取合適的指標(biāo)，利用PCA下因子分析對(duì)指標(biāo)系進(jìn)行降維處理，最終得到城市群公共交通能力得分，利用成分得分系數(shù)矩陣和總方差百分比得到公共交通能力影響程度最大的因素，作為現(xiàn)有對(duì)交通能力評(píng)價(jià)的研究補(bǔ)充。

1 ?公共交通能力評(píng)價(jià)

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建和解釋 ?PCA主成分分析法是一種典型的降維算法，當(dāng)評(píng)價(jià)某事物或現(xiàn)象的指標(biāo)過(guò)多時(shí)，往往不能依據(jù)某一個(gè)指標(biāo)或者將指標(biāo)簡(jiǎn)單加減處理，而通過(guò)PCA下因子分析可以利用線性變換的方法將多個(gè)單獨(dú)指標(biāo)的折線壓縮成一條折線，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的降維，降維后的新指標(biāo)是原指標(biāo)系經(jīng)過(guò)線性變換得到的，且新指標(biāo)間相互獨(dú)立，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)研究對(duì)象的評(píng)價(jià)。PCA主成分分析法的特點(diǎn)之一是它有較強(qiáng)的包容性，它基于面板數(shù)據(jù)里的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和特征，可以處理較多的原指標(biāo)體系;另一個(gè)特點(diǎn)是它要求指標(biāo)系間存在較強(qiáng)的相關(guān)性關(guān)系，有的相關(guān)性明顯，可以通過(guò)定性觀察得到，有的則必須通過(guò)相關(guān)性檢驗(yàn)。通過(guò)文獻(xiàn)分析，本文選取的城市公共交通能力評(píng)價(jià)指標(biāo)包括X1公路通車?yán)锍獭2公路客運(yùn)量、X3公路貨運(yùn)量、X4高速公路里程、X5鐵路旅客發(fā)送量、X6民航旅客吞吐量、X7全社會(huì)船舶擁有量、X8機(jī)動(dòng)車擁有量、X9公交出租車量、X10地鐵運(yùn)營(yíng)里程。

城市公共交通能力包括對(duì)外的輸出吞吐能力和對(duì)內(nèi)的城市公交能力，X1公路通車?yán)锍?、X2公路客運(yùn)量、X3公路貨運(yùn)量、X4高速公路里程表征了城市對(duì)外的公路運(yùn)輸能力;X5鐵路旅客發(fā)送量表征了城市對(duì)外的鐵路運(yùn)輸能力;X6民航旅客吞吐量、X7全社會(huì)船舶擁有量分別表征了城市對(duì)外的空運(yùn)、水運(yùn)能力。X8機(jī)動(dòng)車擁有量、X9公交出租車量、X10地鐵運(yùn)營(yíng)里程則表征了城市內(nèi)部的公交疏散能力。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)鑒別度分析 ?指標(biāo)的關(guān)鍵屬性之一是對(duì)于評(píng)價(jià)對(duì)象有關(guān)聯(lián)度，其二是指標(biāo)對(duì)于不同的對(duì)象要有區(qū)分度，當(dāng)指標(biāo)對(duì)于多個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的得分差異很小時(shí)，這個(gè)指標(biāo)則在區(qū)分度角度較差，不能形成良好的分級(jí)效果，則沒(méi)有良好的鑒別能力。在因子分析時(shí)，容易造成結(jié)果的誤差，應(yīng)當(dāng)舍棄該指標(biāo)。當(dāng)前文獻(xiàn)對(duì)于指標(biāo)鑒別效果的篩選多采用變差系數(shù)法，變差系數(shù)是用數(shù)據(jù)的平均值比標(biāo)準(zhǔn)差，得到數(shù)據(jù)的波動(dòng)程度，對(duì)于變差系數(shù)過(guò)小的指標(biāo)應(yīng)當(dāng)舍棄。經(jīng)計(jì)算，各指標(biāo)變差系數(shù)見表1。

指標(biāo)中變差系數(shù)最大的是X10地鐵運(yùn)營(yíng)里程，其次是X6民航旅客吞吐量、X5鐵路旅客發(fā)送量、X2公路客運(yùn)量，其余指標(biāo)變差系數(shù)中等，整體上各指標(biāo)有良好的鑒別度，無(wú)需舍棄?？梢娊K省各地級(jí)市公共交通發(fā)展不均衡，差異性大，其中地鐵、民航、鐵路、公路上有較大的差異，水運(yùn)、市內(nèi)交通存在一般差異。

1.3 公共交通能力計(jì)算 ?PCA主成分分析法是一種典型的降維算法，它通過(guò)線性變換去除原指標(biāo)系的相關(guān)性，得到互不相關(guān)的若干個(gè)主成分，主成分依據(jù)原指標(biāo)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)在特征，包含了原指標(biāo)的大部分信息，一般取85%以上，包含信息越多說(shuō)明主成分分析法運(yùn)用的越成功，結(jié)果是將原評(píng)價(jià)指標(biāo)系簡(jiǎn)化成一個(gè)計(jì)分量F，便于對(duì)研究對(duì)象評(píng)價(jià)、排名。PCA主成分分析法是一種客觀賦權(quán)法，指標(biāo)數(shù)據(jù)輸入后，處理過(guò)程沒(méi)有人為影響，結(jié)果基于面板數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)在聯(lián)系，當(dāng)數(shù)據(jù)輸入是完全的客觀數(shù)據(jù)時(shí)，系數(shù)結(jié)果是基于該項(xiàng)數(shù)據(jù)的客觀賦權(quán)，當(dāng)數(shù)據(jù)輸入有主觀評(píng)分時(shí)，由于同一個(gè)指標(biāo)下不同對(duì)象的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)是一致的，相互的主觀性會(huì)被抵消，則系數(shù)結(jié)果也可認(rèn)為是客觀的。

利用SPSS24.0軟件對(duì)X1-X10指標(biāo)系進(jìn)行因子分析，依次輸出相關(guān)性矩陣、公因子方差、總方差解釋、碎石圖、成分矩陣、成分得分系數(shù)矩陣。總方差解釋見表2，碎石圖見圖1。

由總方差解釋表可知，主成分1、主成分2及主成分3的特征值大于1，累計(jì)包含信息量85.78%，有原面板數(shù)據(jù)足夠的代表性。在碎石圖上，前3個(gè)主成分明顯高于其他，后7個(gè)主成分趨于平緩，包含的信息量小，說(shuō)明應(yīng)取前3個(gè)主成分。所以，原指標(biāo)系變換成主成分1、主成分2、主成分3來(lái)綜合評(píng)價(jià)城市公共交通能力。

主成分因子的模型計(jì)算可得到各個(gè)主成分的得分。主成分因子模型為：

其中，F(xiàn)是評(píng)價(jià)總得分;Fi為第i個(gè)主成分因子得分;μi1-ui10為第i個(gè)主成分因子在第1-10個(gè)指標(biāo)上的系數(shù);λi為第i個(gè)主成分因子的特征值;ZX1-10是面板數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)算后的值。計(jì)算出三個(gè)主成分因子得分，分別記為F1、F2、F3。計(jì)算得到：

原面板數(shù)據(jù)的量綱不同，性質(zhì)不同，不能直接帶入公式，需經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化消除量綱、性質(zhì)的影響，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后得到ZX1-10數(shù)值，數(shù)值為負(fù)的不代表該項(xiàng)指標(biāo)處于弱勢(shì)只是標(biāo)準(zhǔn)化后的結(jié)果，計(jì)算出江蘇省13個(gè)地級(jí)市綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)F得分、排名，結(jié)果見表4。

依據(jù)城市排名，得到江蘇省各地級(jí)市公共交通評(píng)分曲線，見圖2。

從表4、圖2可見江蘇省各地級(jí)市公共交通發(fā)展不均衡。南京、蘇州兩個(gè)一線城市經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，交通便捷，公共交通能力明顯領(lǐng)先全省;蘇南城市中無(wú)錫、常州交通能力居中，鎮(zhèn)江由于城市體量小、人口少的原因，公共交通較弱;蘇中地區(qū)揚(yáng)泰較為接近，南通公共交通能力較強(qiáng);蘇北地區(qū)公共交通能力處于中游，其中徐州是蘇北地區(qū)的交通樞紐，公共交通實(shí)力較強(qiáng)。整體上，江蘇省公共交通能力呈現(xiàn)出明顯的地域區(qū)分，以南京、蘇州、徐州為三大交通樞紐，交通能力最強(qiáng)，南通、無(wú)錫、鹽城、常州交通能力居中，其他城市交通能力相對(duì)較弱。

1.4 指標(biāo)影響度分析 ?由于江蘇省各地級(jí)市公共交通能力差異大，發(fā)展不均衡，對(duì)于未來(lái)交通建設(shè)，打造交通均衡發(fā)展形勢(shì)，對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行影響程度分析是有實(shí)際意義的。從表4可見，不同城市的Fi排名往往對(duì)應(yīng)著不同的主成分，即每個(gè)主成分的排名和綜合評(píng)分F的排名并不一致，有的有較大的差異，說(shuō)明每個(gè)主成分因子的影響程度是不同的。因子分析中，表3成分得分負(fù)載矩陣?yán)锖忻總€(gè)指標(biāo)在不同指標(biāo)上的載荷，利用對(duì)應(yīng)最大載荷與主成分的貢獻(xiàn)率相乘，得到各指標(biāo)對(duì)公共交通能力的負(fù)載和排序，見表5。

公路貨運(yùn)量、鐵路旅客發(fā)送量是對(duì)公共交通能力影響最大的兩個(gè)指標(biāo)，說(shuō)明城市公共交通能力優(yōu)先體現(xiàn)在對(duì)外的公路運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸上，在未來(lái)規(guī)劃建設(shè)中，建議城市優(yōu)化路網(wǎng)，對(duì)已有的公路進(jìn)行拓寬改建，新建高等級(jí)公路，加大鐵路投資，尤其是高鐵軌交建設(shè)，最終加強(qiáng)城市公共交通能力。

2 ?結(jié)論

本文以江蘇省為例，采用各地級(jí)市2018年交通統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，基于PCA主成分分析法降維評(píng)價(jià)江蘇省城市群的公共交通能力，運(yùn)用成分得分負(fù)載矩陣和主成分貢獻(xiàn)率提取了影響程度最大的指標(biāo)，得到結(jié)論如下：①變差系數(shù)法得到各城市的公共交通發(fā)展差異性大，地區(qū)發(fā)展不均衡;②南京、蘇州、徐州公共交通能力居于領(lǐng)先位置，南通、無(wú)錫、鹽城、常州交通能力中等，其余城市相對(duì)落后;③公路貨運(yùn)量、鐵路旅客發(fā)送量是影響公共交通能力的主要指標(biāo)。建議江蘇省在建設(shè)交通基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，應(yīng)考慮全省的均衡發(fā)展，加大對(duì)淮安、連云港、宿遷、揚(yáng)泰地區(qū)、鎮(zhèn)江的交通投入，重點(diǎn)進(jìn)行公路鐵路建設(shè)，在已有公路網(wǎng)上進(jìn)行擴(kuò)寬改建，提高運(yùn)輸能力，繼續(xù)優(yōu)化江蘇省鐵路網(wǎng)，加強(qiáng)高鐵網(wǎng)建設(shè)。

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作者簡(jiǎn)介：周倩（1996-），女，安徽淮北人，揚(yáng)州大學(xué)碩士研究生，建筑與土木工程碩士，研究方向?yàn)榻煌ㄒ?guī)劃與設(shè)計(jì)。