综合运输层次下多交通模式的耦合协调性分析
栾 鑫1，程 琳*1，俞微薇2，周 洁1
(1.东南大学交通学院，南京211189；2.宁波市现代物流规划研究院，浙江宁波315040)
摘 要： 针对综合运输中多交通模式的耦合协调问题，定量明确了耦合协调性概念.首先分析建立起动静结合的多层次评定要素主框架，并给出了同时考虑综合发展水平和耦合协调度判断模型的方法；然后运用我国2006—2015年公路、铁路、水运、航空4类运输方式数据集，对多交通模式间的耦合协调情况进行求解分析与讨论验证，指出了水路和公路子系统协调发展中的短板；最后提出了有针对性的评价建议与改善举措.实例结果表明，该建模方法论体系及指标选用科学有效，能够为多式联运组织运营的政策制定、管理规划等提供有益参考借鉴和指导依据.
关键词： 综合交通运输；耦合协调识别模型；主成分分析；运输方式子系统；动静结合；多式联运
0 引 言
随着现代社会经济的快速发展，单一运输方式已无法满足人们日益攀升的交通需求，交通运输也由单纯保障生产的条件演变为促进国民经济增长的强大驱动，所以打造成熟、完善、高效的综合运输系统已是必然趋势.
世界各国均对综合运输问题的研究十分重视，JANIC 总结了欧盟国家在优化综合运输系统上的理论研究与应用，并评价了其社会环境影响[1]；MAY认为综合运输在多式联运时，应与区域经济、政策、市场需求、运营管理等因素紧密联系[2]；SCHÖLLER 则反思了德国推行过的不合理、失败的运输政策[3].国内学者们在综合运输系统协调发展研究方面也进行了不少探索实践，分析了经济协调[4]、承载力协调[5]、空间耦合差异性[6]等系列问题，取得了一定程度突破，但其定量讨论上多借助于数据包络分析模型[5，7]，其他方法的应用尚不多见；且已有研究往往仅局限于某两种交通模式(公路和水路)，范围较窄，定性层面偏多，欠缺更完整全面的评定.
本文将“耦合协调性”这一模糊概念定量化，首先基于所涉及对象的考量重点，设计了适用于动静分析的多准则评判指标架构；然后，同时构建了综合发展水平与耦合协调度判别模型，利用我国近10年的交通基础数据集，对综合运输层次下多交通模式的耦合协调性问题展开运算，对比论证和研究探索；并提出了有关对应策略，评价建议及发展方向，可作为多式联运组织管理与协调政策进程中的借鉴或参考.
除此以外，恶劣天气还影响车速、交通流量等。综合而言，恶劣天气对道路交通系统各要素的交通特性都有不同程度的负面影响，直接影响人们的工作生活出行。
1 研究设计
综合运输系统作为一种复杂动态系统，一般由公路、铁路、水路、航空、管道5个子系统构成，但由于管道运输与其他运输方式相比较为独立，彼此之间影响很小，故在后续论述中暂不考虑.
1.1 构建多层次评定指标框架
该方法能同主成分分析法结合使用，将运输模式间的耦合协调程度折算为区间[0 ,1] 内数值，使得评定分析结果更客观精准.按照表2中交通模式耦合性情况评定识别表，可进行综合运输系统的耦合协调等级定义与判别.
表1 多交通模式间协调性评价指标体系
Table1 The index system of multimodal coordination evaluation
1.2 数据来源和处理
本文研究涉及的指标量多，数据体量偏大，经查阅整理后，基础数据集(限于篇幅未列)源自2007—2016年《中国统计年鉴》《中国交通年鉴》等统计资料，共计近10年间有关数据.
对获取的基础数据做如下去量纲标准化处理：采用标准化变换公式z =(x -μ )/σ 对整理后的数据进行标准分数处置和数据降维，其中，x 为整理后数据，μ 是平均数，σ 为标准差，z 值代表原始分数与母体平均值之间的距离.
2 建模方法论
2.1 综合发展水平模型
本研究结果表明温度与烤鸭中杂环胺含量成正相关，在180～260℃范围内，温度越高杂环胺含量越高；烤制时间与烤鸭中杂环胺含量成正相关，在30～50min范围内，烤制时间增加杂环胺含量也随之增加；根据检测结果，在2～6s条件范围内，蒸汽喷射时间为4s时杂环胺含量最低。
Step 1 计算主成分分析指标.
新政府会计准则制度提出的“双基础”“双功能（双体系）”“双分录”“双报告”的管理特点是新的医院成本核算体系建设的坚实基础。结合此情况，对新的医院成本核算体系建设提出如下建议。
式中：F 是主成分向量；aij 是变量系数，i =1,2,…k ,j =1,2,…,p ；zj 是标准化后的数据，j =1,2,…,p ；k 为主成分个数；p 为变量数目.
多运输模式(系统)间发展具有静态和动态双重特性，静态协调度可反映某一时期系统间的耦合协调状况，而动态协调度则能够体现出多模式间随时间变化的耦合协调发展趋势.
式中：rij 为变量zi 与zj 的相关系数，i ,j =1,2,…,p ；zki 是第k 个主成分中第i 个变量标准化后的数据；
是
的均值；zkj 是第k 个主成分中第j 个变量标准化后的数据
为
的均值.
Step 3 确定特征值λ .
解特征方程|R -λIp |=0，采用Jacobi 法求取特征值λ ，其中，λ 1≥λ 2≥…≥λk ≥…≥λp ≥0，Ip 是单位矩阵.
进一步地，n 个模式(子系统)间的耦合协调性为
HSSE 部门在入场检查及换签检查前，先对待检设备的资料完备情况进行检查，再与相关部门结合对设备性能状况进行初检，合格后报送总包商相关部门进行正式检查。
式中：λ 1,λ 2,…,λk 分别对应第1，第2，…，第k 个主成分，k ≤p .
同理，3类运输模式i ，j ，k 间的耦合协调性可由式(9)和式(10)求得.
式中：F *代表主成分特征值(综合发展水平值).
2.2 耦合协调度判断法
Step 2 计算相关系数矩阵R .
一般而言，但凡新成立的部门在选才用人上都很重视专门学识，前清旧员们大多不具备专门学识，因此成为被裁汰的主要对象。但对此极力反对者有之，其理由是政府正当用人之际，应力为挽留才是。如交通部被裁撤人员觉得去留不公平，遂于4月28日在湖广会馆开会，研究对待梁士诒、叶恭绰之方法。同日，南方交通部人员针对此事在金台旅馆开会，研究如何到部履职问题。时人评论：“两相映照，颇耐人寻味也。”
基于此，定义一种模式对另一种模式的耦合协调度U 为
式中：U (i /j )表示模式i 对模式j 的耦合度，代表i 综合发展水平实际值Xi 与j 所要求i 耦合协调值
的接近度，两者接近程度越高，U (i /j )越接近1，说明模式间耦合度越高；若两者接近度越低，差异越大，U (i /j )则逼近于0.当U =1时，系统完全耦合协调；当U =0时，系统完全不协调或失调.S 2为i 实际值Xi 的方差.
清查表中每项数据中都需要填写联系电话，按规定固定电话在区号和号码之间使用连字符“-”，手机号码位11位数字，数据量很大，常出现漏区号、位数错、非数字的情况，在这些列的后面增加一列并填上公式“=LEN(SUBSTITUTE(M2,“-”,“”))”，如图 1，同时为此整列设置条件格式，可以明显判断左侧的电话号码是否有输入错误。
可得双模式间静态协调度为
Step 5 根据式(6)可得综合主成分得分值，其量化阐述了运输系统的整体综合发展水平.
Step 4 由式(4)和式(5)计算各主成分贡献率及累计贡献率，并获取累计贡献率超过85%的特征值.
式中
代表除第i 个子系统外其他n -1个系统的集合；Un -1(i /
)是这n -1个子系统间的静态协调度；U (i /
)为第i 个子系统对其他n -1个子系统的静态协调度.
定义多交通模式间的动态耦合协调性如下：
基于主成分分析法，构造评定综合运输层次下的多交通模式综合发展水平模型；该模型基本计算流程如下.
是各模式在时段(t -T +1)～t 上的动态耦合协调度.其中，T 为基准时间段，0 ≤
(t )≤1；U (t -T +1)，U (t -T +2)，…，U (t -1)，U (t )是各模式在(t -T +1)～t 时段中各时刻上的静态协调度.
结合研究对象——多交通模式的不同目标属性，本着可得、可比、定量、科学、系统、代表和层次性原则[4，7-8]，建立了涵盖相对静态的基础设施组成和相对动态的投入产出情况两部分，具体细化内容如表1所示.
表2 耦合协调等级评判表
Table2 Coupling coordination rating scale
3 实证研究
基于表1所建立的多层次协调性评定指标框架如表2所示，同时结合标准化变换后的案例数据集，依次运用前文给出的综合发展水平模型与耦合协调度判断方法，可对国内公路、铁路、水运、航空4类运输模式近10年间的发展加以耦合协调性论证.
检查宴收、提钱释放、酒精考验、白收起家、勤捞致富、择油录取、得财兼币、大力支吃、攻官小姐、繁荣娼盛、领导特色、人民政腐。
3.1 各交通模式综合发展水平的确定
依据表1及整理的标准化数据，运用式(1)～式(6)，计算得到4 种交通模式的主成分特征值如表3所示，亦反映了各子系统10年间的整体发展水平.
表3 2006—2015年间各运输模式的综合发展水平值
Table3 Integrated development level values for various transport modes from 2006 to 2015
在发展初期(2006年)，综合特征值排序：水路＞航空＞铁路＞公路，至发展后期(2015年)，变化为：航空＞铁路＞水路＞公路.可知，我国近10年来铁路运输提高最多，水路运输增长最少，航空运输得以长足发展，其综合发展水平值已跃居首位，而公路运输发展存在逐渐滞后趋势；但该4类交通模式的发展整体呈现一种波动上升态势.
3.2 多交通模式间耦合协调性计算
首先，对表3中数据进行两两拟合，确定最佳拟合函数，其中，多项式回归的拟合优度最高，即值最大，如图1所示.因此，文中选择多项式函数来加以运算，通过拟合函数，并代入实际数值运算得到对应的协调度，再根据耦合协调度判断法，采用式(7)和式(8)可获得表4中多交通模式两两之间的耦合协调性情况，并找出了耦合协调性相对不足的时间点位(2007、2009、2012及2015年).
在得到双模式间耦合协调度值的基础上，依据式(9)～式(11)分别计算获取多交通模式间静态和动态耦合协调度(即近10年多交通模式下的协调性波动情形)，如表5所示.
由表5可知，整体上10年来我国4种交通模式间的静态协调度与动态协调度基本都围绕其均值0.645 0左右浮动，并达到初级协调.
图1 模式间函数拟合示意图
Fig.1 Fitting schematic of the intermodal function
3.3 结果分析及讨论
首先，在双模式协调性上，铁路—航空模式间的平均协调度最高(0.887 0)，且一直呈增长趋势；水路—航空(0.863 2)，公路—铁路模式间的平均协调度尚可(0.847 6)，但有一定程度下降走向，表明需采取多方措施来加大水路运输的发展力度，并促使公路客运向更安全、舒适、便捷、高效的目标进展；铁路—水路模式间的平均协调度次之(0.843 3)，其整体呈上升态势，但近3年有所回落，水路运输的综合发展水平渐渐低于铁路运输模式，证明两者存在较明显竞争关系(受定价费用、布局影响等)，须引导其良性发展；耦合协调度情况较差的为公路—水路(0.708 0)，公路—航空运输模式(0.681 4)，鉴于公路运输从体量上目前依然是客货运输的重要组成部分，其发展速度与质量的相对滞后势必会对国民经济发展造成冲击，应重视公路运输模式的产业结构升级和组织优化保障，未来更应注重疏港路、机场连接线及综合枢纽的建设，增强多交通模式之间的“串联”(衔接)和“并联”(换乘)，这将对提高系统的综合性、协作性等有深远意义.
表4 多交通模式下两两耦合协调度值
Table4 Coupled coordination degree values among multiple traffic modes
表5 多运输子系统的静态和动态协调度值
Table5 Static and dynamic coordination values for multiple transport subsystems
其次，在多交通模式间耦合协调性层面，从时间轴上分析，2013—2014年4类交通运输子系统的耦合性最高，处于中级协调和良好协调，标志着这两年我国综合运输系统具有较高的运转效率；但是，近两年系统间静态和动态耦合协调度的下落速率较快，说明随着多交通方式发展水平差距的加大，其竞争矛盾日益尖锐，运输结构的耦合性有所降低，亟需采取对应措施以遏制这种下降趋向.
总体而言，4种交通模式间的耦合协调度上升趋势较弱且存在明显反复、稳定性不足，综合运输体系的协调性提升工作仍具有较大空间.
“针对我镇学校基础设施陈旧落后的现状，我们对全镇学校进行了总体科学论证规划，计划三年建设11处学校和5处独立幼儿园，今年先建五育小学、南魏小学等……”副镇长司镇东认真回答代表的提问。
3.4 评价建议与发展策略
通过对多交通运输模式间耦合协调值变化走势的剖析与探讨后，发现：在未来综合交通运输发展过程中，应积极构建综合、便捷、高效的运输枢纽体系，实现客运“零距离换乘”和货运“无缝化衔接”；加强铁路、公路、水运和民航模式之间的连接，尤其加快内河航道和港口集疏运体系建设；亦需着力打通基础设施有效衔接的“最后一公里”，促进一体化顶层设计；更应该加大水路运输模式的发展力度，也同时重视公路运输的质量与集散功能，增大航空运输和水路运输对公众的辐射范围；此外，整合各种交通模式的内部信息资源，为社会提供更准确实时的综合运输信息服务.
课堂教学主要分为两部分：教师讲解与学生自主完成实训相结合，教师在课程的开始综合讲解该项目所融合的知识点，然后按模块划分，对每一模块的讲解借鉴“对分”的模式，由于知识点为前期所学知识，对于学生而言并不是很困难，因此每节课分为三部分：首先教师对要讲解的功能模块进行简单概述；其次学生之间进行讨论，对遇到的问题进行组内解决，组内无法解决的提交给老师，由教师汇总后统一解决共性问题；最后学生对自己的实训课题进行完成，进行硬件设计或者软件程序的编写。
丁香酚(E110640，99%，上海阿拉丁试剂有限公司)，酪蛋白酸钠(C8654，西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司)，海藻酸钠(180947，西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司)，磷酸氢二钠(5818118，上海麦克林生化科技有限公司)，吐温20、磷酸氢二钾、无水乙醇、氢氧化钠、柠檬酸、氯化钠等试剂均为分析纯。
4 结 论
(1)本文选取有别于已有研究成果的评价指标，考虑多交通模式的不同侧重特性，建立起多层级评定组合框架，并将“耦合协调性”概念定量化、清晰化；
(2)构造了综合发展水平和耦合协调识别模型，同时采用10年的原始数据对综合运输层次下多交通模式的耦合协调度进行科学衡量与有效评估；
(3)在讨论和对比分析多交通模式耦合协调性内容的基础上，提出了适应于综合运输服务、多式联运的积极对策及方略.
鉴于我国幅员辽阔，区域间经济不平衡、资源条件差别性等因素，交通运输网络的完备度具有差异，因此在未来研究中，可进一步考虑将所建模型方法论修正调整或改良优化至各地方数据层面，使其评定流程更精细周详.
本文在对新形势下电力市场营销模式与新型电价体系特点分析的基础上，分别展开了对电力市场营销模式以及新型电价体系的研究，研究结果表明，创新的电力市场营销模式中，大用户直接交易模式利于电力市场长期发展，二级市场电力交易模式利于电力市场的短期发展，现货电力市场交易模式是基于以上两种模式背景发展的。在新形势的新型电价体系中，差异化电价体系实现对用户的科学分类，电力企业与新能源联合电价体系，推动了新能源的发展，侧响应服务体系，实现了对资源的有效整合与配置。
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Multimodal Coupling Coordination Analyses at the Comprehensive Transportation Level
LUAN Xin1，CHENG Lin1，YU Wei-wei2，ZHOU Jie1
(1.School of Transportation,Southeast University,Nanjing 211189,China;2.Ningbo Logistics Planning and Research Institute,Ningbo 315040,Zhejiang,China)
Abstract: In view of the multimodal coupling and coordination problems in integrated transportation,a concept of coupling coordination is quantified and clarified.First of all,the main frame of multi-level evaluation elements for dynamic and static combination is established,and a method of modeling judgment considering both comprehensive development level and coupling coordination degrees is given.Then,we use the four types of transport datasets (highway,railway,waterway and aviation)during 2006 to 2015 in China to calculate,understand,analyze and discuss the coupling coordination situation among multiple traffic modes.The shortcomings in coordinated development of the waterway and highway subsystems are pointed out,and finally targeted assessment suggestions and improvement measures are put forward simultaneously.The experimental results show that this modeling methodology and the selection of indicators are scientific and effective,which can provide useful reference and/or guidance for policy formulation and management planning of multimodal transportation operations.
Keywords: integrated transportation;coupling coordination recognition model;principal component analysis;transportation mode subsystem;dynamic and static combination;multimodal transport
文章编号： 1009-6744(2019)03-0027-07
中图分类号： U116.1
文献标志码： A
DOI: 10.16097/j.cnki.1009-6744.2019.03.005
收稿日期： 2018-05-30
修回日期： 2018-12-08录用日期： 2018-12-14
基金项目： 国家自然科学基金/National Natural Science Foundation of China(51578150，51378119)；国家留学基金/China Scholarship Council(201806090195).
作者简介： 栾鑫(1992-)，男，山东潍坊人，博士生.*
通信作者： gist@seu.edu.cn
标签：综合交通运输论文; 耦合协调识别模型论文; 主成分分析论文; 运输方式子系统论文; 动静结合论文; 多式联运论文; 东南大学交通学院论文; 宁波市现代物流规划研究院论文;