多模式公交网络的效能评估方法
【专利摘要】本发明公开一种多模式公交网络的效能评估方法，包括以下步骤：1）建立评估多模式公交网络的三个层次，三个层次包括公交网络层次、公交模式层次和公交线路层次；2）确定影响每个层次评估对象效能的评估准则和指标；3）根据每个层次评估对象效能的评估准则和指标确定每个层次的效能评估方法；4）根据步骤3）确定的每个层次的效能评估方法，根据每个层次的评估对象的输入和输出指标数据，对评估对象进行效能评估。本发明的多模式公交网络的效能评估方法用于多模式公交网络的多层次效能评估，可以实现多模式公交网络及其组成部分或关键线路的效能评估，对实现多模式公交网络的分层次的全面的效能评估具有重要理论和实践应用意义。
【专利说明】多模式公交网络的效能评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于公共交通技术和系统工程领域，具体涉及一种多模式公交网络的效能 评估方法。
【背景技术】
[0002] 多模式公交网络的效能评估是进行城市交通规划和管理的重要决策依据。面对日 益严峻的城市交通问题，优先发展公共交通已经成为社会共识。随着城市轨道交通、快速公 交、常规公交等公共交通设施的大规模建设和改造，与之相配套的多模式公共交通效能评 估成为亟需解决的问题。但是现有的公交评估方法的评估对象往往是单一公交模式，评估 角度一般是从管理者或者乘客以及环境角度单方面展开，无法满足对多模式公交网络的多 层次全方面的效能评估。科学合理的公共交通规划与管理决策迫切需要一种针对多模式公 共交通网络的多层次全方面的效能评估方法。因此，定量化的多模式公交网络的多层次效 能评估方法对于公共交通的规划和运营管理具有重要的决策支撑意义。
[0003] 在公共交通运营状况评估方面，Mathew Berkow等提出了一种利用历史数据可视 化公交运营统计指标的方法并对波特兰地区的公交线路的运营指标进行了可视化分析； Hermann Orth等根据苏黎世公交机构的统计数据，提出了公交路段、线路和网络层面的服 务质量评价方法；Chen-Fu Liao等提出了一种处理车辆定位系统、乘客计数装置和电子收 费等数据的方法，借助于该方法可以得出公交运营相关的评价信息；Peter M. Costa引用 多交通方式的服务水平分析方法对匹斯堡市轨道干线规划实施前后各交通方式的服务水 平变化进行了对比分析；Hossam Abdelgawad等分析了小汽车和大运量公交在紧急疏散情 况下的运行状况，通过遗传算法实现了对紧急疏散情况下小汽车和大运量公交疏散能力的 优化Jeffrey R. Brown等通过对美国45个都市圈的公共交通运营状况研究发现公交服务 定位、常规公交和轨道交通的整合水平与运营状况存在很强的相关性：轨道交通与分散式 公交网络的协同能够改善公交系统的整体运营状况；毛霖等基于灰关联理论建立了公交智 能调度评价模型，该模型通过对评价指标的规范化处理以及权重标定，对比评价了不同调 度方案的优缺点。张栋等从乘客感知的角度建立了以乘客感知和期望之差为依据的常规公 交服务质量评价方法，建立了公交服务质量评价体系并在上海和成都的公交线路得到有效 验证。此外，还有一些学者对城市轨道交通的运营评估的框架、指标和方法进行了研究。但 是上述技术方法集中于单一公交模式或者公共交通的单一角度进行评估，不能提供有效的 量化的适用于多模式公交网络的多层次效能评估方法和技术路线。
[0004] 在系统效能评估方面，目前已有技术集中于军事指挥通信系统和经济管理行业。 在军事指挥通信系统方面，效能评估是针对武器系统而提出的，其研究领域已经涉及到防 空导弹打击能力、雷达通信、高炮打击能力和网络对抗等方面。在经济管理行业，企业的效 能评估主要分为效率评价和效用评价。效率注重合理利用已有资源，评价手段主要有生 产前沿方法，效用侧重生产的有效性，评价手段主要有单位时间的产出率等。李兰冰等在 Malmquist生产率指数的基础上，结合数据包络分析方法，建立了动态效率评价模型，并对 两岸三地主要沿海港口的动态效率进行了对比评价。但是公共交通领域的效能评估与其他 领域的研究对象有很大差异，现有的军事和经济领域的效能评估方法不能直接应用到公共 交通领域进行多模式公交网络的多层次效能评估。
[0005] 因此，需要一种新的公交网络的效能评估方法以解决上述问题。
【发明内容】
[0006] 发明目的：为解决上述现有技术中的军事和经济领域的效能评估方法不能直接应 用到公共交通效能评估的缺陷，提供一种多层次的多模式公交网络的效能评估方法。
[0007] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明的多模式公交网络的效能评估方法采用 如下技术方案：
[0008] -种多模式公交网络的效能评估方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0009] 1)、建立评估多模式公交网络的三个层次，所述三个层次包括公交网络层次、公交 模式层次和公交线路层次，每种所述公交网络包括多种公交模式，每种所述公交模式包括 多条公交线路，所述公交网络层次的评估对象是整体公交网络，所述公交模式层次的评估 对象是每种公交模式，所述公交线路层次的评估对象是每条公交线路；
[0010] 2)、确定影响每个层次评估对象效能的评估准则和指标；
[0011] 3)、根据每个层次评估对象效能的评估准则和指标确定每个层次的效能评估方 法；
[0012] 4)、根据步骤3)确定的每个层次的效能评估方法，根据每个层次的评估对象的输 入和输出指标数据，对评估对象进行效能评估。
[0013] 更进一步的，步骤3)中，所述公交线路层次利用基于数据包络分析的统计分析方 法，包括以下步骤：
[0014] 1)、确定决策单元的输入变量和输出变量；
[0015] 2)、获取效能评估的数据；
[0016] 3)、建立决策单元的具有非阿基米德无穷小量的CCR模型。
[0017] 其中，DEA-数据包络模型（Data Envelopment Analysis)，又叫 CCR-DEA 是数据包 络模型。CCR是三个运筹学家（A.Charnes&W.W. Cooper &E. Rhodes)名字缩写。
[0018] 更进一步的，步骤3)中，所述公交模式层次利用基于逼近理想解排序法和人工 智能算法结合的多属性决策方法，包括以下步骤：首先，获取数据并对数据进行相关性分 析，然后，利用逼近理想解排序法计算理想输出，最后，利用MATLAB设计BP网络。其中， MATLAB (matrix & laboratory)是美国MathWorks公司出品的商业数学软件。BP (Back Propagation)网络是一种按照误差逆传播算法训练的多层前馈网络，能够学习和储存大量 的输入 _输出的映射关系。
[0019] 更进一步的，步骤3)中，所述公交网络层次利用公交网络效能指数分析方法：通 过定义反映多模式公交网络效能的指数，计算评估公交网络层面的效能。
[0020] 更进一步的，所述具有非阿基米德无穷小量ε的CCR模型的解可以通过求解：
[0021]
【权利要求】
1. 一种多模式公交网络的效能评估方法，其包括以下步骤： 1) 、建立评估多模式公交网络的三个层次，所述三个层次包括公交网络层次、公交模式 层次和公交线路层次，每种所述公交网络包括多种公交模式，每种所述公交模式包括多条 公交线路，所述公交网络层次的评估对象是整体公交网络，所述公交模式层次的评估对象 是每种公交模式，所述公交线路层次的评估对象是每条公交线路； 2) 、确定影响每个层次评估对象效能的评估准则和指标； 3) 、根据每个层次评估对象效能的评估准则和指标确定每个层次的效能评估方法； 4) 、根据步骤3)确定的每个层次的效能评估方法，根据每个层次的评估对象的输入和 输出指标数据，对评估对象进行效能评估。
2. 如权利要求1所述的多模式公交网络的效能评估方法，其特征在于：步骤3)中，所 述公交线路层次利用基于数据包络分析的统计分析方法，包括以下步骤： 1) 、确定决策单元的输入变量和输出变量； 2) 、获取效能评估的数据； 3) 、建立决策单元的具有非阿基米德无穷小量ε的CCR模型。
3. 如权利要求1所述的多模式公交网络的效能评估方法，其特征在于：步骤3)中，所 述公交模式层次利用基于逼近理想解排序法和人工智能算法结合的多属性决策方法，包括 以下步骤：首先，获取数据并对数据进行相关性分析，然后，利用逼近理想解排序法计算理 想输出，最后，利用MATLAB设计ΒΡ网络。
4. 如权利要求1所述的多模式公交网络的效能评估方法，其特征在于：步骤3)中，所 述公交网络层次利用公交网络效能指数分析方法为通过定义反映多模式公交网络效能的 指数，计算评估公交网络层面的效能。
5. 如权利要求3所述的多模式公交网络的效能评估方法，其特征在于：所述具有非阿 基米德无穷小量ε的CCR模型的解可以通过求解：
在约束条件
下的最小值来求得， 其中，s+是松弛变量，s+ > Ο 是剩余变量，Ο 0 表示第j种类型输入的投入总 量，h表示第j种类型输出的产出总量，m表示输入类型的个数，r表示输出类型的个数，Θ 表示模型求解出的表示优化距离量，λ ^表示模型求解出的每个输入类型的系数。
6. 如权利要求1所述的多模式公交网络的效能评估方法，其特征在于：所述利用逼近 理想解排序法计算理想输出的计算公式为
其中，
为规范化的决策矩阵， 所述规范化决策矩阵的计算公式为
其中，为第i个决策单元的第j中输出量，
【文档编号】G06F19/00GK104063613SQ201410313205
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】王炜, 辛光照, 季彦婕, 赵德, 于杰 申请人:东南大学