李 亮，趙 星，杜希旺

（河海大學(xué)土木與交通學(xué)院，江蘇 南京210098）

綠色交通綜合評(píng)價(jià)是綠色交通理論與實(shí)踐途徑的聯(lián)系紐帶，已經(jīng)成為量化城市綠色交通發(fā)展水平的有效工具。

學(xué)者們針對綠色交通評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了大量研究。Fahimnia等[1]通過分析車輛性能對環(huán)境的影響，認(rèn)為車輛性能指標(biāo)對提高城市交通綠色化水平具有重要作用；Cheaitou等[2]認(rèn)為CO2和SOx指標(biāo)對海上綠色運(yùn)輸具有重要影響，并建立優(yōu)化模型對其影響作用進(jìn)行分析；Panday等[3]基于印度綠色交通發(fā)展現(xiàn)狀，從環(huán)境、能源以及車輛技術(shù)性能等方面構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；楊少輝等[4]通過對綠色交通概念及內(nèi)涵進(jìn)行解析，提出基礎(chǔ)設(shè)施水平、綠色出行等4類評(píng)價(jià)指標(biāo)；梁對對等[5]基于綠色交通的內(nèi)涵和實(shí)現(xiàn)途徑，對綠色交通評(píng)價(jià)指標(biāo)體系以及模型評(píng)價(jià)方法進(jìn)行深入研究，并結(jié)合深圳市綠色交通發(fā)展情況進(jìn)行模型應(yīng)用。王雙等[6]從節(jié)能減碳、生態(tài)保護(hù)等方面出發(fā)，設(shè)計(jì)了一套全行業(yè)綠色交通評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。在綜合評(píng)價(jià)方面，Hsu等[7]構(gòu)建一種綠色指數(shù)評(píng)估綠色交通網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性，并使用蒙特卡洛模擬進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。董曉[8]深入剖析了綠色交通系統(tǒng)的影響因素及作用機(jī)理，基于DPSIR模型構(gòu)建綠色交通評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證。溫惠英等[9]以中等城市為著眼點(diǎn)選取評(píng)價(jià)指標(biāo)，并應(yīng)用云物元模型對河源市的綠色交通發(fā)展水平進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。王琦等[10]從河谷型城市交通現(xiàn)狀特征出發(fā)選取評(píng)價(jià)指標(biāo)，并應(yīng)用熵權(quán)法-灰色關(guān)聯(lián)度模型對蘭州市綠色交通發(fā)展水平進(jìn)行實(shí)例研究。

總體來看，評(píng)價(jià)方法及模型大致可分為定性與定量兩種，且均能得到較為準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)結(jié)果，但單一評(píng)價(jià)方法通常會(huì)受限于各自的適用性，不能兼顧對評(píng)估對象的量化分析與定性等級(jí)的直觀闡述。為克服現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法的不足，本文綜合考慮綠色交通相關(guān)特征并構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，分別應(yīng)用主成分分析和熵權(quán)法獲得指標(biāo)權(quán)重并進(jìn)行組合賦權(quán)，建立模型對南京市綠色交通發(fā)展水平進(jìn)行實(shí)例分析，以驗(yàn)證所用模型的可操作性與合理性。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

城市綠色交通評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)能兼顧一般指標(biāo)的共性與綠色交通系統(tǒng)自身特性，并且所選指標(biāo)可進(jìn)行量化處理。本文從交通基礎(chǔ)設(shè)施、公共交通服務(wù)質(zhì)量以及環(huán)境影響三個(gè)角度構(gòu)建備選指標(biāo)集，并根據(jù)科學(xué)性、客觀性與可操作性原則對指標(biāo)進(jìn)行篩選，形成綠色交通評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

1.1 交通基礎(chǔ)設(shè)施評(píng)價(jià)指標(biāo)

交通基礎(chǔ)設(shè)施是綠色交通系統(tǒng)的重要組成部分，對城市綠色交通發(fā)展起著支撐性的作用。結(jié)合學(xué)者研究[11]與綠色交通自身特點(diǎn)，本文主要選取道路網(wǎng)密度、人均道路面積等5項(xiàng)指標(biāo)。

1.1.1 道路網(wǎng)密度

道路網(wǎng)密度是衡量城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平的重要指標(biāo)，并能整體上反映包含綠色出行在內(nèi)的交通便利程度。

式中：D為建成區(qū)內(nèi)道路網(wǎng)密度，km/km2；∑L為城市建成區(qū)內(nèi)道路總長度，km；∑M為城市建成區(qū)面積，km2。

1.1.2 人均道路面積

人均道路面積能夠反映出行者與道路的關(guān)系，更加鮮明地反映通行需求[12]。

式中：a為人均道路面積，m2/人；∑S為建成區(qū)內(nèi)道路總面積，km2；∑P為城市總?cè)丝跀?shù)。

1.1.3 百輛汽車停車泊位數(shù)

百輛汽車停車泊位數(shù)能夠反映靜態(tài)交通的供需水平。停車泊位的綜合規(guī)劃能夠引導(dǎo)人們合理使用私家車，對緩解交通擁堵有積極作用。

1.1.4 萬人公交車標(biāo)臺(tái)數(shù)

萬人公交車標(biāo)臺(tái)數(shù)反映了人均公交資源擁有量，是衡量城市公共交通建設(shè)水平以及交通綠色化程度的重要指標(biāo)。

1.1.5 公共交通站點(diǎn)500 m覆蓋率

公交站點(diǎn)500 m覆蓋率是反映城市公共交通服務(wù)可達(dá)性與公共交通建設(shè)水平的重要指標(biāo)，本文中公共交通站點(diǎn)包括公交車站點(diǎn)和軌道交通站點(diǎn)。

式中：φ為公交站點(diǎn)500 m覆蓋率；ASC為公交站點(diǎn)500 m半徑覆蓋面積；A為城市建成區(qū)面積。

1.2 公共交通服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)

綠色交通倡導(dǎo)優(yōu)先發(fā)展公共交通，鼓勵(lì)人們綠色出行，以實(shí)現(xiàn)城市交通結(jié)構(gòu)以及資源配置的優(yōu)化，具體包含公交換乘系數(shù)、公共交通分擔(dān)率等4項(xiàng)指標(biāo)。

1.2.1 公交換乘系數(shù)

公交換乘系數(shù)能夠衡量乘客直達(dá)程度，是反映公共交通服務(wù)水平的重要指標(biāo)。

式中：ε為公交換乘系數(shù)；n為出行人次；n′為換乘人次。

1.2.2 清潔能源公交車占比

清潔能源公交車描述的是公共交通工具的綠色化程度，其數(shù)值越大，表明城市公交系統(tǒng)的節(jié)能減排效果越好。

1.2.3 公共交通分擔(dān)率

公共交通分擔(dān)率直接反映城市交通綠色化程度和公共交通服務(wù)水平，對提高居民公交出行滿意度和改善城市交通結(jié)構(gòu)有重要參考意義。

1.2.4 人均乘坐軌道交通次數(shù)

人均乘坐軌道交通次數(shù)能夠反映軌道交通對居民出行的吸引度，是衡量公共交通服務(wù)水平的重要指標(biāo)。

1.3 環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)

環(huán)境友好是綠色交通的重要內(nèi)涵之一。綠色交通注重交通系統(tǒng)與城市環(huán)境的和諧共融，致力于打造低能耗、低污染、低排放的城市交通體系[13]。城市交通對環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在空氣污染和噪音污染兩方面，本文選取交通噪聲等效聲級(jí)、二氧化氮年日均值等4項(xiàng)指標(biāo)對環(huán)境影響進(jìn)行描述。

1.3.1 城市綠化覆蓋率

城市綠化覆蓋率是城市環(huán)境建設(shè)與保護(hù)力度的直接體現(xiàn)，是反映交通綠色化程度的重要指標(biāo)。

1.3.2 交通噪聲等效聲級(jí)

城市區(qū)域內(nèi)交通流運(yùn)行所產(chǎn)生的噪聲污染可用交通噪聲等效聲級(jí)描述

式中：Leq為被測時(shí)間段T內(nèi)的噪聲等效A聲級(jí)，dB；Li為時(shí)間ti所測聲級(jí)，dB；x為被測時(shí)間區(qū)段T的個(gè)數(shù)。

1.3.3 二氧化氮年日均值

二氧化氮是機(jī)動(dòng)車尾氣排放的主要污染物之一，其年日均值是根據(jù)一年中統(tǒng)計(jì)測得的二氧化氮量而計(jì)算的日均濃度，mg/m3。

1.3.4 可吸入顆粒物年日均值

可吸入顆粒物是存在于機(jī)動(dòng)車尾氣中的直徑10μm以下的固體顆粒，其年日均值是根據(jù)一年中統(tǒng)計(jì)測得的可吸入顆粒物含量而計(jì)算的日均濃度，mg/m3。

在上述指標(biāo)歸納整理的基礎(chǔ)上，本文采用“目標(biāo)層-準(zhǔn)則層-指標(biāo)層”結(jié)構(gòu)建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如表1所示。

表1 城市綠色交通評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 Urban evaluation system of green transportation

2 綜合評(píng)價(jià)方法建模

圖1 綜合評(píng)價(jià)建模Fig.1 Comprehensive evaluation modeling

綠色交通發(fā)展水平評(píng)價(jià)屬于多指標(biāo)復(fù)雜評(píng)價(jià)。本文采用主成分分析法與熵權(quán)法組合賦權(quán)的方式確定指標(biāo)綜合權(quán)重，并分別應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度模型與云物元模型進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)建模。整體建模思路如圖1所示。

2.1 確定指標(biāo)權(quán)重

關(guān)于權(quán)重的計(jì)算方法眾多，且均具有一定的適用性。主成分分析法能夠消除各指標(biāo)之間不同量綱與信息重疊的影響，從而保證指標(biāo)權(quán)重的客觀性與合理性。熵權(quán)法根據(jù)各指標(biāo)的變異程度（即熵值）來確定其權(quán)重大小，能夠降低主觀因素對權(quán)重的偏差影響。本文分別應(yīng)用主成分分析法與熵權(quán)法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，并通過組合賦權(quán)獲得綜合權(quán)重。

2.1.1 主成分分析法

主成分分析法是一種降維算法，其基本思想是基于相關(guān)分析，尋找一組新變量代替原有變量并使之盡可能多地保留原有變量信息。

2.1.2 熵權(quán)法

根據(jù)信息論的基本原理可知，信息是度量系統(tǒng)有序程度的尺度，熵則是度量系統(tǒng)無序程度的尺度。信息的增加意味著熵的減少，即信息與熵成反比關(guān)系，熵值能夠反映指標(biāo)的變異程度，并計(jì)算客觀權(quán)重。

2.1.3 組合賦權(quán)法

主成分分析法與熵權(quán)法同屬客觀賦權(quán)，但因計(jì)算原理不同而使得權(quán)重表達(dá)出現(xiàn)一定的差異性。為克服單一賦權(quán)的片面性并得到更為準(zhǔn)確的指標(biāo)權(quán)重，本文采用加法合成的方式對上述2種方法所得權(quán)重進(jìn)行組合賦權(quán)[14]。表達(dá)式如下

式中：α為偏向系數(shù)；w1j，w2j分別為主成分分析法與熵權(quán)法所得第j項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重。通過參閱相關(guān)文獻(xiàn)，本文采用一種差異系數(shù)法[15]來計(jì)算α，公式如下

式中：n為指標(biāo)數(shù)量；P1，P2，…，Pn分別為主成分分析法所得權(quán)重按升序排序的向量。

2.2 綜合評(píng)價(jià)模型

綠色交通評(píng)價(jià)系統(tǒng)是由多個(gè)相互影響的子系統(tǒng)組成的復(fù)雜系統(tǒng)。為全面、客觀地評(píng)估城市綠色交通發(fā)展水平，本文分別應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度模型和云物元模型進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析。

2.2.1 灰色關(guān)聯(lián)度模型

灰色關(guān)聯(lián)度模型是以灰色關(guān)聯(lián)度作為衡量對象之間優(yōu)劣程度的一種評(píng)價(jià)模型。在系統(tǒng)發(fā)展過程中，若兩個(gè)因素變化的趨勢具有一致性，則認(rèn)為二者關(guān)聯(lián)程度較高；反之，則較低。灰色關(guān)聯(lián)度模型提供了系統(tǒng)發(fā)展變化態(tài)勢的定量度量，非常適合動(dòng)態(tài)過程分析，其工作流程如圖2所示。

圖2 灰色關(guān)聯(lián)度模型Fig.2 Grey relational degree model

根據(jù)R中灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度大小，可對每個(gè)評(píng)價(jià)對象的優(yōu)劣程度進(jìn)行排序。

2.2.2 云物元模型

云模型能模擬人類思維靈活劃分屬性空間，進(jìn)而在較高的概念層上泛化屬性值，實(shí)現(xiàn)定量數(shù)值到定性概念的轉(zhuǎn)換。云的數(shù)字特征可用3個(gè)指標(biāo)來描述：期望值，熵和超熵。物元分析[16]是將研究對象的名稱、特征以及特征量值有機(jī)結(jié)合為三元有序數(shù)組，進(jìn)而構(gòu)建基本物元的分析方法。云物元模型將物元分析與傳統(tǒng)云模型相結(jié)合，即用云來表示定性概念的量化值，能夠有效解決定性特征的模糊性和隨機(jī)性問題。云物元評(píng)價(jià)模型的工作流程如圖3。

圖3 云物元模型流程Fig.3 Cloud matter-element model process

3 案例分析

作為東部地區(qū)重要的中心城市和國家綜合交通樞紐，南京市交通設(shè)施現(xiàn)代化水平較高，地面公交、軌道交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，綜合運(yùn)輸服務(wù)體系完善，具備發(fā)展綠色交通的現(xiàn)實(shí)物質(zhì)基礎(chǔ)。本文以南京市為研究對象，構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型對綠色交通發(fā)展水平進(jìn)行實(shí)例分析。

通過查閱統(tǒng)計(jì)年鑒和相關(guān)調(diào)查報(bào)告，本文收集了南京市2010—2017年的各評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)，具體數(shù)值見表2。

表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)Tab.2 Evaluation indicators data

3.1 權(quán)重的計(jì)算

根據(jù)表2中各指標(biāo)數(shù)據(jù)，分別采用主成分分析法和熵權(quán)法計(jì)算權(quán)重，并應(yīng)用式（8）和式（9）得到各指標(biāo)的綜合權(quán)重（表3）。其中，相對權(quán)重是指各指標(biāo)綜合權(quán)重所占對應(yīng)準(zhǔn)則層權(quán)重的比例值。

表3 各指標(biāo)綜合權(quán)重Tab.3 Synthesis weight of each indicator

3.2 模型應(yīng)用

3.2.1 灰色關(guān)聯(lián)度模型評(píng)價(jià)分析

以前文所獲得的綜合指標(biāo)權(quán)重為基礎(chǔ)，根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度模型基本原理可計(jì)算各指標(biāo)對應(yīng)的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)（表4）。

表4 灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣Tab.4 Matrix of gray relational coefficients

基于灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣，可得到各年份對應(yīng)的灰色關(guān)聯(lián)度值并對其進(jìn)行可視化展示（圖4），它能夠反映綠色交通發(fā)展水平的整體變化趨勢。

圖4 各年份綠色交通灰色關(guān)聯(lián)度Fig.4 Gray correlation degree of green transportation each year

由圖4可知，歷年灰色關(guān)聯(lián)度呈現(xiàn)出某種“聚類”特性。對灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行聚類分析能夠準(zhǔn)確捕捉評(píng)估對象的差異性，并更好地描述評(píng)價(jià)結(jié)果[17]。本文引入灰色關(guān)聯(lián)聚類法對歷年灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行分析，聚類結(jié)果見圖5，其中λ代表聚類閾值。

圖5 聚類譜系圖Fig.5 Pedigree chart of gray clustering

圖5中數(shù)值表示各年的灰色相似關(guān)系值。從圖5可知，當(dāng)聚類閾值為0.76時(shí)，評(píng)價(jià)年份可分為3類：{2012年，2013年}，{2010年，2011年，2014年，2015年}，{2016年，2017年}。該聚類結(jié)果與圖4中灰色關(guān)聯(lián)度變化趨勢具有較高吻合度。

3.2.2 云物元模型評(píng)價(jià)分析

首先進(jìn)行評(píng)價(jià)等級(jí)的劃分并構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)云。本文將城市綠色交通發(fā)展水平分為五級(jí)，分別對應(yīng)：好，較好，一般，較差，差。各等級(jí)的劃分區(qū)間如表5所示。

表5城市綠色交通發(fā)展水平等級(jí)劃分Tab.5 Gradation of development level of urban green transportation

根據(jù)云模型基本原理分別計(jì)算各等級(jí)對應(yīng)的和，參數(shù)由云模型的模糊性和隨機(jī)性共同決定。經(jīng)過多次試驗(yàn)，當(dāng)為0.02時(shí)，云模型具有適度的模糊性并能得到較為準(zhǔn)確的隸屬度。根據(jù)前文所構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，建立各評(píng)價(jià)指標(biāo)的等級(jí)評(píng)分區(qū)間（表6）。

表6 評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)區(qū)間Tab.6 Grade range of evaluation indicators

分別計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)云模型參數(shù)。進(jìn)一步計(jì)算可得到歷年各評(píng)價(jià)等級(jí)的綜合關(guān)聯(lián)度?；谧畲箅`屬度原則，可確定歷年南京市綠色交通發(fā)展水平的所屬評(píng)價(jià)等級(jí)（表7）。

表7 南京市綠色交通評(píng)價(jià)等級(jí)Tab.7 Evaluation grade of Nanjing green transportation

3.3 結(jié)果對比分析

通過對比兩種模型評(píng)價(jià)結(jié)果可知，灰色關(guān)聯(lián)度模型能夠動(dòng)態(tài)地對南京市綠色交通發(fā)展水平進(jìn)行量化描述，即2010—2011年呈上升態(tài)勢，2012—2013年有所下降，2014—2017年逐步提升。從表7可以得知，云物元模型以定性等級(jí)的形式對南京市綠色交通發(fā)展水平進(jìn)行劃分，并能夠直觀地展示綠色交通所屬等級(jí)的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)聚類譜系圖可知，各年份綠色交通水平可分為3類，即{2012年，2013年}，{2010年，2011年，2014年，2015年}，{2016年，2017年}3種類別。同時(shí)根據(jù)云物元模型評(píng)價(jià)結(jié)果，各年份綠色交通發(fā)展水平也展現(xiàn)出分級(jí)特性，即2010—2011年與2014—2015年同處于上升期；2012—2013年綠色交通等級(jí)有所下降；2016—2017年處于高等級(jí)階段。通過綜合分析可間接得知灰色關(guān)聯(lián)度模型與云物元模型的評(píng)價(jià)結(jié)果具有較高的一致性，但同時(shí)也要注意到，由于云物元建模過程中一些參數(shù)的選擇具有主觀性，2010—2011年綠色交通灰色關(guān)聯(lián)度與所屬評(píng)價(jià)等級(jí)并不完全一致。

結(jié)合原始數(shù)據(jù)對評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)一步分析可知，南京市交通現(xiàn)代化建設(shè)起步較早，準(zhǔn)則層多項(xiàng)指標(biāo)處于較高等級(jí)，因而交通綠色化程度在評(píng)價(jià)階段早期處于較高水平；在評(píng)價(jià)階段中期，準(zhǔn)則層指標(biāo)增長放緩，若干指標(biāo)趨于嚴(yán)重，現(xiàn)實(shí)情境下體現(xiàn)在機(jī)動(dòng)車保有量的快速增長以及環(huán)保措施力度不夠而導(dǎo)致的霧霾事件頻發(fā)，使得綠色交通發(fā)展水平有所下降；從2014年開始，各項(xiàng)準(zhǔn)則層的指標(biāo)均呈現(xiàn)出積極向好的態(tài)勢。結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況可知，南京以舉辦青奧會(huì)為契機(jī)，以建設(shè)公交都市為導(dǎo)向，積極挖掘軌道交通潛能并實(shí)施綠色循環(huán)低碳交通示范工程，從而有力推動(dòng)了城市綠色交通發(fā)展水平的提高。

4 結(jié)論

1）本文從綠色交通的特征出發(fā)構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用主成分分析法與熵權(quán)法所得權(quán)重線性組合的方式確定綜合權(quán)重，并分別應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度模型和云物元模型對南京市綠色交通發(fā)展水平進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

2）實(shí)例分析表明，兩方法的評(píng)價(jià)結(jié)果具有較好的吻合度與一致性?；疑P(guān)聯(lián)度模型能夠動(dòng)態(tài)地對南京市綠色交通發(fā)展趨勢進(jìn)行定量分析，結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)聚類能夠進(jìn)一步找出灰色關(guān)聯(lián)度的差異性并對其進(jìn)行分類。同時(shí)云物元模型能夠以定性概念的方式對南京市綠色交通評(píng)價(jià)等級(jí)進(jìn)行直觀闡述。將兩種模型組合應(yīng)用，能夠使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加全面細(xì)致。

3）本文所用評(píng)價(jià)方法原理簡單，計(jì)算簡便，能夠較好地反映南京市綠色交通發(fā)展與建設(shè)水平，為南京市進(jìn)一步開展綠色交通規(guī)劃提供參考。