面向行业管理的城市公共交通指数系统(UPTIS)刍议

面向行业管理的城市公共交通指数系统(UPTIS)刍议 【摘要】新型城镇化背景下，如何科学衡量公共交通等社会基本公共服务在不同时空范围上 的提供状况，并据此合理分配社会公共资源，引导行业健康发展，对于行业管理部门具有重 要的现实意义。本研究从上述实际需求出发，面向城市公共交通发展的基本目标，初步提出 了城市公共交通指数系统构建的分级指标体系，并根据各个指标的数值类型，设计了相应的 原始数据预处理及分级指标集成方法。研究成果对城市公共交通行业管理水平的提升有所助 益。 【关键词】新型城镇化；公共交通指数；公共交通评价 1 引言 国民经济和社会发展第十一个五年计划期间，我国城市公共交通取得了长足发展，公交 优先发展战略基本确立，公交场站等基础设施不断完善，运输能力不断提高，多项智能化和 信息化技术也在企业日常管理和运营调度中得到了较好的应用。但在公交基础设施建设、服 务质量、资金来源以及城乡服务均等化等方面仍有较大改善空间 0。新一届政府所大力倡导 的新型城镇化建设，尤其强调城乡基本公共服务统筹和均等化发展。在保证政府公共财政投 入的基础上，积极吸引民间资本进入城市公共交通基建和运营管理，将是推动行业整体发展， 弥合城乡差异的重要保障[2]。在此背景下，如何科学评价不同时空范围内公共交通的发展水 平，以及引入多种资本形式后，如何对不同资本背景的运营商的生产效果进行科学合理的评 价，并据此分配有限的公共财政资源，已经成为摆在行业管理部门面前的新课题。 本研究即是面向上述需求，从城市公共交通发展的目标出发，初步设计了城市公共交通 发展水平的评价分级指标体系，并针对不同的指标设计了数据处理方法以及分级集成方法， 最后通过一个算例说明了各级指数的计算及应用方法。 2 文献综述 一方面，与城市公共交通评价有关的研究已有不少。美国交通运输研究委员会（TRB） 2012年发布了TransitCapacityandQualityofServiceManual(2ndEdition)[3]，受世界银行资 助，同济大学杨晓光教授团队已将其译为中文。该手册涵盖了与公共交通相关的所有交通方 式（公共汽车交通、轨道交通、轮渡等）规划和运营的不同阶段，重点讨论了公共交通通行 能力计算和服务质量的评价[4]。在此基础上，杨晓光、安健等从公交运行服务的过程和出行 者的内在特性出发，基于出行策略的概念，提出了评价公交运行服务质量评价的价值、能耗、 信息的三维体系架构[5]。张栋等将服务学和营销学中基于顾客感知和期望之差的服务质量评 价方法引入到城市公共汽车交通服务质量的评价之中，通过对上海和成都各一条公交线路的 调查数据分析，对方法进行了验证。除对服务质量评价的讨论之外，朱伟权在其博士论文中 考虑公交服务的异质性产出特性和外部运营环境的影响，以公交线路为单位，研究了运营成 1 本和管理绩效的评价方法[7]。蒋新在其硕士论文中研究了多源数据环境下城市公共汽车交通 运行状态评价，建立了以平均运送速度、行程时间、服务可靠性和与小汽车出行时间比率为 核心的指标体系，给出了指标的计算方法并以北京的实际数据对模型进行了验证[8]。以上研 究中，评价的单位均为公交线路，且均是针对公共交通的单个产出（通行能力、服务质量、 管理绩效等）进行评价。虽然单条线路是生产和评价的基本单位，但由于其产品具有多维异 质性，从行业管理者的角度来看，更需要一个直观的综合指标来反映企业层级的总体生产情 况。 另一方面，近年来，为了刻画城市道路交通拥堵状况，上海、北京、深圳等城市先后推 出了“交通指数”或者“交通拥堵指数”，其计算多以流量、行程时间或车速作为基本的数据输 入，通过计算后表征道路交通运行状况的拥堵特征，属于单属性指标[9]。而城市公共交通综 合指数需要同时反映公交产品的多维异质属性，本质上属于一个多属性的综合评价指标，且 不同属性之间在数量级和量纲上均有明显差异，无法直接集成为一个综合指标。 3 城市公共交通指数的构建 3.1用户及需求 从行业管理和公共财政资源分配的角度，与城市公共交通生产关系最为密切的是行业管 理部门和公共交通企业，社会公众更多地是作为企业的服务对象，同时对行业管理部门的行 政活动进行监督。因此，本研究中，城市公共交通指数的目标用户是行业管理部门和公共交 通企业。从行业管理部门的角度，直接对其行政区域内的居民负责，通过对有限的公共财政 资源的合理分配，调动并监督公共交通企业确保向市民提供安全、方便、舒适、可靠、经济 和环保的公共交通服务，其业务侧重于中宏观管理；而公共交通企业一方面是行业管理部门 业务活动的直接对象，同时，又要向下管理生产一线的各条公交线路，因此，在其业务活动 中，需要线路级别的指数计算和分析。 3.2构建逻辑 基于前述分析，城市公共交通指数系统（UrbanPublicTransitIndexSystem,UPTIS）需 要由三级指数构成，一级指数是城市公共交通指数，用以总体衡量不同时空范围内城市公共 交通系统的生产状态，由二级指数以加权的形式得到；最下层是表征公交线路直接运营效果 的指标，同样以加权的形式向上集成为考核公共交通系统异质性产出的二级指数，其逻辑结 构如图1左侧所示。 2 图1UPTIS的构建逻辑与流程 3.3 指标选取及其分类 评价指标的选取及其计算过程是否科学合理是评价结论是否有说服力的关键。根据城市 公共交通服务的目标（安全、可靠、乘客满意、节能环保、经济高效），参照已有研究研究 [10][11]，本研究初步提出如表1所示的指标体系。 从指标取值与其表达的含义是否一致来看，可以将底层指标分为如下三类： （1）正向指标：取值越大表明被评价对象在此指标上表现越好； （2）逆向指标：与正向指标相反，取值越大表明被评价对象在此指标上表现越差； （3）适度指标：被评价对象在此指标上的取值越趋近于某个值表明其表现越好。 从指标数据获取的形式来看，可以将底层指标分为两类： （1）客观指标：采用仪器设备等手段如实记录的城市公共系统运营的数据； （2）主观指标：通过问卷等方式获得的公交乘客对公共交通的态度等意向性数据。 3−k| 式2 −k| 式2 ୧୨ ୧୨ 式3ഡ หx −kห−|x౟ౠ ഥ ౠ ଵஸ୧ஸ୬୶തതതത ౟ౠ ஢ =max ൛ݔ ൟ−ݔ 式1ᇱ = = 式4 [12] ᇱ ௜௝ ୧୨ ୧୨ [13] ୶ ୧୨௜௝ 表1 指标说明二级指数底层指标计算方法指标类型车均场站面积车均公交场站面积=公交场站面积/公交车辆标准车总数适度、客观指标站点覆盖率站点覆盖率=公共交通站点覆盖面积/城市建成区面积×100%适度、客观指标基础设施指数车辆进场率公共汽电车车辆进场率=正向、客观指标公共交通停车场所能停放公共汽电车车辆数/公共汽电车车辆总数×100%公交分担率公共交通出行分担率=公共交通出行量/居民出行总量×100%正向、客观指标运营服务指数平均运送速度平均运送速度(公里/小时)=（∑运营线路起点至终点里程/∑单适度、客观指标程行驶时间）×60（其中，单程行驶时间单位：分）班次正点率发车正点率＝∑车辆正点发车次数/∑车辆发车总次数×100%正向、客观指标安全运营里程无责任事故发生的连续运营里程正向、客观指标安全应急指数行车事故责任率行车责任事故频率=运营车发生的交通和客伤一般及以上责逆向、客观指标任事故次数/总行驶里程×106乘客满意度乘客满意度乘客满意度=对服务质量满意的乘客数／被调查的乘客数正向、主观指标×100％能耗排放指数百公里车均能耗公共汽电车百公里车均能耗=车辆能源消耗总量/运营车辆总适度、客观指标行驶里程×100%经济效益指数司乘人员工资司乘人员平均工资水平=公交系统司乘人员平均工资水平/当适度、客观指标地职工平均工资水平千车公里成本公共汽电车千车公里成本=1000×总运营成本/总运营里程适度、客观指标 3.4 原始数据预处理 3.4.1指标数据正向化 为了避免评价结论受到指标正逆形式的影响 ，同时为了与通常的认知规律（数值越 大说明表现越好）保持一致，需要对指标数据正向化，亦即将逆向指标和适度指标的原始数 据变换为正向数据。 对于逆向指标，可通过式1所示的方法正向化： ݔ 对于适度指标，则可采用式2所示的方法正向化： x =max 3.4.2指标数据无量纲化 由于获得的原始数据往往具有不同的数量级和量纲，为了消除由此造成的不可公度性， 需要将指标数据作无量纲化处理。 对于客观指标，可通过“均值化”的方法实现无量纲化，即， y 对于主观指标，一般而言应消除变异信息 ，可通过“标准化”的方法实现无量纲化，即， y 式1~式4中各符号的含义如下： ݔ ---第i个评价对象第j个属性的取值； ഥ ---所有评价对象第j个属性取值的平均值； 4； ； 。௝ ᇱ௜௝ ௜௝ ௜௝ ௜௝底层指标原型：指标1-1：安全运营里程；指标1-2：责任事故率；指标2-1：乘客满意度；指标3-1：百公里能耗，（双空调百 ߪ ---所有评价对象第j个属性取值的标准差； ݔ ---同向化后的ݔ ݕ ---无量纲化后的ݔ 3.5 权重的取得 对于由二级交通指数集成得到的一级公共交通指数以及本身由多个底层指标集成而成 的二级指数而言，集成的过程需要确定合理的权重值。为了综合各方意见，克服个人决策的 片面性、主观性以及局限性，推荐采用采用德尔菲法（专家意见法）获得。 至此，已经完成了对 UPTIS 的技术路线的构建和基本数据处理方法的说明，整个流程 见图1。 4 算例分析 4.1背景及数据来源 为便于对 UPTIS 的理解，设计如下简化后的算例：现有 A，B 两个待评价区域（可以 是不同的空间区域，也可以是不同的公司、车队等运营单位），A区域中有4条公交线路运 营，B区域中有3条公交线路运营；同时考虑原始数据的数量级和类型，在实际数据的基础 上，模拟得到表2中的原始数据，考虑由4个底层指标集成得到的3个二级指数，其数值及 底层指标类型如表2所示（假设数据均通过完整性和可靠性检验）。 表2 算例原始数据公交评价时段1评价时段2评价二级指数1二级指数2二级指数3二级指数1二级指数2二级指数3底层指标底层指标底层指标底层指标底层指标底层指标底层指标底层指标区域线路1-11-22-13-11-11-22-13-1正向逆向正向适度正向逆向正向适度客观客观主观客观客观客观主观客观线路130732.18%58.97%48.80134111.80%68.04%48.51A-1区域线路150724.12%50.67%46.2713726.22%66.61%41.76A-2A线路144811.88%80.34%44.67135222.98%58.61%50.38A-3线路139522.77%77.89%46.33132115.20%59.55%37.23A-4线路14006.33%70.61%34.62146129.29%68.25%49.71B-1区域线路138816.93%60.17%50.72114821.16%62.18%42.45BB-2线路128514.31%57.34%52.27145812.00%71.88%25.75B-3 * 公里燃油45L为标准）。 4.2UTPIS计算 按照图1中所示的流程，首先对底层指标数据正向化和无量纲化，结果分别如表3和表 4所示。出于便利的考虑，下层指标（指数）向上集成所需要的权重，在本算例中由作者指 定。对于二级指数1，底层指标1-1和1-2的权重分别为0.5，对于一级指数，3个二级权重 指数的比值为：40：20：40，合计100。据此得到A，B区域中的7条公交线路的两级指数 5 如表5所示。 表3 数据正向化公交评价时段1评价时段2评价二级指数1二级指数2二级指数3二级指数1二级指数2二级指数3底层指标底层指标底层指标底层指标底层指标底层指标底层指标底层指标区域线路1-11-22-13-11-11-22-13-1正向逆向正向适度正向逆向正向适度客观客观主观客观客观客观主观客观线路130700.596.5813410.170.6815.73A-1区域线路15070.080.519.1113720.230.6716.01A-2A线路14480.200.8010.0513520.060.5913.87A-3线路13950.090.789.0613210.140.6011.48A-4线路14000.260.710.0014610.000.6814.53B-1区域线路13880.150.604.6611480.080.6216.70BB-2线路12850.180.573.1114580.170.720.00B-3 表4 数据无量纲化公交评价时段1评价时段2评价二级指数1二级指数2二级指数3二级指数1二级指数2二级指数3底层指标底层指底层指标底层指标底层指标底层指标底层指标底层指标区域线路1-1标1-22-13-11-11-22-13-1正向逆向正向适度正向逆向正向适度客观客观主观客观客观客观主观客观线路0.940.00-0.551.080.991.420.611.25A-1区域线路1.080.58-1.291.501.021.870.321.27A-2A线路1.041.471.351.651.000.51-1.291.10A-3线路1.000.681.141.490.981.14-1.100.91A-4线路1.011.870.490.001.080.000.651.15B-1区域线路1.001.10-0.440.770.850.66-0.571.32BB-2线路0.921.29-0.690.511.081.401.380.00B-3 表5 两级指数计算结果评价公交评价时段1评价时段2二级指数二级指数二级指数一级指数二级指数二级指数二级指数一级指数区域线路123123线路A-10.47-0.551.0851.091.210.611.25110.24区域线路A-20.83-1.291.5067.481.440.321.27114.88A线路A-31.261.351.65143.390.76-1.291.1048.45线路A-40.841.141.49115.961.06-1.100.9156.76线路B-11.440.490.0067.300.540.651.1580.72区域B线路B-21.05-0.440.7763.860.75-0.571.3271.72线路B-31.11-0.690.5150.921.241.380.0077.24 4.3基于UPTIS的分析 UPTIS本质上是为不同评价对象在一定时空范围内的比较提供一个科学合理的依据，因 此应基于前文的计算，在不同的时空范围下，对同类的评价对象进行比较分析。 4.3.1线路之间的比较 6 同一线路不同评价时段的比较，以A-1为例，将其在表5中的UPTIS取值提取出来， 如表6所示。 表6 线路A-1不同评价时段UPTIS对比二级指数1二级指数2二级指数3一级指数评价时段10.47-0.551.0851.09评价时段21.210.611.25110.24二级指数权重402040--加权绝对差值29.4023.156.6059.15对一级指数差值贡献率(%)49.7039.1411.16-- 从表 6 中可以看出，与评价时段 1 相比，评价时段 2 中，线路 A-1 在三个二级指数上 都有了显著的提升，其中二级指数1和二级指数2的贡献最大，分别为49.7%，和39.14%， 也就意味着在评价时段内，与其他待评价线路相比，A-1在上述两个二级指数上表现更好。 同一评价时段下不同线路之间的比较，以评价时段 2 中线路 A-1 和线路 A-2 的比较为 例，将其在表5种的UPTIS取值提取至表7。 表7 线路A-1与A-2在评价时段2中的UPTIS对比二级指数1二级指数2二级指数3一级指数线路A-11.210.611.25110.24线路A-21.440.321.27114.88二级指数权重402040--加权绝对差值9.50-5.730.874.64对一级指数差值的贡献率(%)204.88-123.5618.68-- 从表7中可以发现，在评价时段2内，线路A-2比线路A-1在UPTIS一级指数上表现 要好，究其原因，二级指数 1 的贡献占了主要部分，同时应该注意到，线路 A-2 在二级指 数2上明显不如线路A-1。 4.3.2区域之间的比较 对于不同行政级别的行业管理者而言，依据 UPTIS 对下属不同区域的公共交通系统进 行比较，具有更大的现实意义。将表5中A，B两个区域的UPTIS值提取到表8。 表8 区域A与区域B两个评价时段的UPTIS对比区域评价时段一级指数二级指数1二级指数2二级指数3均值标准差均值标准差均值标准差均值标准差区域A194.4842.680.850.320.161.291.430.24282.5834.831.120.29-0.370.971.130.17区域B160.698.641.200.21-0.220.620.430.39276.564.540.850.360.490.990.830.72 纵向比较，对区域A，在评价时段2内，各二级指数和一级指数相对于评价时段1，除 二级指数 1 外，其均值均有下降，意味着 A 区域公共交通的整体表现有所下降；同时注意 到各指标的标准差均小于时段1，因此线路之间的差别有所减小。 对于区域B，在评价时段2内，除二级指数1外，各指数的均值均有所增加，意味着区 域 B 公共交通的整体表现有所改善，同时注意到各二级指数的标准差均有所增大，意味着 7 不同线路的差异在增大。 横向比较，无论在评价时段1还是评价时段2，A区域内的公交线路一级指数均值都大 于B区域，因此总体而言，A区域公共交通整体表现优于B区域，但同时注意到，A区域 一级指数标准差远大于 B 区域，因此，A 区域各条线路之间有较大差异；类似可对其他二 级指数做对比分析，不再赘述。 需要说明的是，严格来说，对不同区域 UPTIS 均值和标准差的比较需要通过假设检验 实现，但由于每个区域内所包含的线路较少，假设检验效果不良，故在此略去。在实际应用 中，不同运营企业或评价区域往往有多条线路在运营，此问题应可避免。 5 总结与讨论 本研究从新形式下城市公共交通行业管理的实际需求出发，将城市公共交通评价问题归 结于多属性的综合评价问题，据此构建了城市公共交通指数体系，说明了底层指标数据的处 理以及各级指数的集成方法，并通过算