基于模糊层次分析法的公共交通可持续性评估框架:一种多维方法

《Journal of Urban Mobility》:A Fuzzy AHP-Based Framework for Evaluating Public Transportation Sustainability: A Multi-Dimensional Approach

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月18日 来源:Journal of Urban Mobility 6.5

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  :交通运输部门在支持经济发展、社会互动和城市功能方面发挥着基础性作用,但同时也是全球环境退化和能源消耗的主要贡献者。据国际能源署(IEA)统计,交通运输约占全球能源相关二氧化碳(CO?)排放量的23-25%,其中道路运输是主要贡献者。在此背景下,公共交通系统被

  
:交通运输部门在支持经济发展、社会互动和城市功能方面发挥着基础性作用,但同时也是全球环境退化和能源消耗的主要贡献者。据国际能源署(IEA)统计,交通运输约占全球能源相关二氧化碳(CO?)排放量的23-25%,其中道路运输是主要贡献者。在此背景下,公共交通系统被广泛认为是可持续出行战略的基石。然而,评估公共交通的可持续性本质上具有复杂性,因为系统性能取决于多个可能相互冲突的标准。本研究采用模糊层次分析法(FAHP),基于社会、经济、环境和技术四个维度、20项子标准,构建了公共交通可持续性的结构化评估框架。研究人员组建了由17名来自不同地域和机构背景的专家组成的小组,通过成对比较法进行评估,并使用几何平均法进行聚合。研究结果表明,社会维度获得最高优先权重(39.1%),其次是经济维度(24.3%)、技术维度(18.4%)和环境维度(18.2%)。在子标准层面,出行类型(0.132)和国内生产总值(GDP)(0.087)被确定为最关键的可续性指标。敏感性分析验证了在主导维度权重发生适度变化时结果的稳定性。研究结果揭示了以用户为中心的需求与环境目标之间的错位,强调了在制定公共交通可持续性战略时,需要将环境目标与专家衍生的优先事项一并纳入考量。
论文解读文章
一、研究背景与问题
交通运输部门在支撑经济发展、社会互动和城市功能方面发挥着基础性作用,但同时它也是全球环境退化和能源消耗的主要贡献者。根据国际能源署(IEA)的数据,交通运输约占全球能源相关二氧化碳(CO?)排放量的23-25%,其中道路运输是主要贡献者。快速城市化、人口增长和日益增长的出行需求进一步加剧了空气污染、气候变化、交通拥堵和社会不公平等挑战,尤其是在城市地区。
在此背景下,公共交通系统被广泛认为是可持续出行战略的基石。高质量的公共交通可以减少温室气体排放、能源消耗、拥堵和土地利用压力,同时提高可达性和社会福利。然而,评估公共交通的可持续性本质上具有复杂性,因为系统性能取决于多个可能相互冲突的标准。环境目标可能强调减排和能源效率,经济考虑可能关注可负担性和效率,社会考虑可能关注可达性和用户需求,而技术考虑可能关注基础设施、可靠性和系统性能。这些维度相互关联,可能导致权衡取舍,使得使用单一指标或单一维度的方法难以确定优先事项。
尽管模糊层次分析法(FAHP)已越来越多地应用于交通和公共交通可持续性评估,但仍存在若干挑战。首先,现有研究在可持续性指标的选择和组织上存在显著差异,这限制了研究间的可比性。其次,虽然环境和经济考虑通常受到重视,但社会和技术因素并不总是以同样的详细程度被整合。第三,仍然需要能够在统一的可续性评估中同时捕捉宏观层面经济条件和微观层面用户导向属性的结构化决策支持框架。此外,不同可持续性维度被赋予的相对重要性可能显著影响政策优先事项。
二、研究内容与意义
本研究提供了一个基于FAHP的结构化权重框架,量化了20项先前已验证的可持续性指标在四个维度——社会、经济、环境和技术——中的相对重要性。研究采用FAHP方法,能够在考虑专家判断固有的不确定性和主观性的同时聚合专家意见。由此产生的优先权重提供了可持续性维度和子标准相对重要性的证据,有助于识别用户导向优先事项与更广泛环境可持续性目标之间的潜在失衡。此外,研究还进行了敏感性分析,以检验在主导维度权重发生适度变化时优先事项的稳定性。
三、主要技术方法
本研究采用模糊层次分析法(FAHP)作为核心方法,在多准则决策(MCDM)框架内评估公共交通系统的可持续性。研究组建了由17名专家组成的评估小组,涵盖学术研究人员(5人)、政策制定者(4人)、行业顾问(4人)和交通运营专业人员(4人),专家来自中欧、土耳其、中东和东欧等不同地域和机构背景。数据收集于2025年2月底至12月1日完成。专家通过成对比较法评估各维度和子标准的相对重要性,个体判断随后使用几何平均法进行聚合。FAHP方法通过模糊数(三角模糊数)表示专家判断中的模糊性和不确定性,扩展了传统AHP框架。一致性通过一致性比率(CR)验证,所有矩阵的CR值均低于0.10的可接受阈值。
四、研究结果
4.1 专家判断的一致性与可靠性
所有成对比较矩阵均满足一致性条件,CR值低于0.10的可接受阈值,表明专家判断具有满意的逻辑一致性。使用几何平均法聚合专家判断减少了个体偏差,提高了结果的稳健性。FAHP框架中模糊集理论的整合通过捕捉专家意见中的不确定性和模糊性进一步增强了可靠性。
4.2 主要可持续性标准的全局权重
聚合的全局优先权重显示四个维度之间存在清晰的层级:社会标准获得最高相对权重(39.1%),其次是经济标准(24.3%),技术标准(18.4%)和环境标准(18.2%)获得相对较低的权重。社会维度获得较高权重表明参与专家在评估公共交通可持续性时将用户导向和社会考虑置于更重要的位置。环境维度获得最低权重(18.2%),但这一结果不应被解释为环境可持续性客观上不那么重要,而是反映了参与专家在多维评估中表达的相对优先事项。专家权重热图显示,社会维度在专家组中普遍表现出相对较高的权重,而技术维度和环境维度表现出更大的变异性。
4.3 全局优先指标分析
子标准的全局优先权重排名显示显著差异,最高优先事项为出行类型(0.132)、GDP(0.087)、家庭规模(0.078)、安全(0.073)和可负担性(0.067)。排名最高的指标——出行类型(SO1)——是一个情境性社会指标,而非系统性能的直接衡量标准。GDP(EC1)和家庭规模(SO2)应主要被解释为情境性社会经济指标。安全(0.073)和可负担性(0.067)与直接的社会可持续性和服务可达性更相关。环境指标获得相对较低的全局权重:能源消耗(EN1)排名第六(0.063),其次是气候变化(EN2)(0.033)、排放(EN3)(0.031)和噪声(EN4)(0.031)。雷达图可视化显示,最强值与出行类型、GDP、家庭规模、安全和可负担性相关,而技术解决方案、拥堵、运营成本和资本成本获得最低权重。
4.4 与以往研究的比较
本研究结果与现有研究既有一致之处也有分歧。以往研究常强调环境可持续性,特别是减排和能源效率作为交通框架中的主导评估标准。相比之下,本研究发现社会标准是最具影响力的维度,其次是经济因素,而环境标准获得相对较低的优先权。这种差异可能反映了几种方法论和情境因素:专家小组的构成可能影响了权重结果,因为小组包括了对交通运营、规划和用户导向决策有较强接触的学者、政策制定者、顾问和行业专业人员;评估的区域背景也可能产生影响,因为所研究环境中的交通优先事项可能更多由服务质量和即时用户需求塑造,而非长期脱碳目标;子标准的选择也可能部分解释这一结果。
4.5 敏感性分析
为评估所采用方法的稳健性,进行了敏感性分析。分析针对最高原始优先事项(即社会维度),将其权重改变-20%、-10%、+10%和+20%,其余权重按比例调整以使主标准之和等于1。分析结果表明,在主导维度权重发生适度变化时,优先事项保持稳定。
五、讨论与结论
讨论部分指出,FAHP权重应被理解为揭示相对优先事项的决策支持工具,而非自动规定政策关注或资源的最终分配。环境可持续性可能需要最低性能要求、监管标准或强制性阈值,无论其在专家优先化练习中的相对权重如何。权重较低的指标可能仍然代表不可协商的可持续性要求。
研究结论表明,参与专家将更大的相对重要性赋予了情境性、社会性和社会经济性考虑,而技术和环境指标获得相对较低的权重。社会维度获得最高优先权重(39.1%),其次是经济维度(24.3%)、技术维度(18.4%)和环境维度(18.2%)。出行类型和GDP被确定为最关键的可续性指标。研究结果揭示了以用户为中心的需求与环境目标之间的错位,强调了在制定公共交通可持续性战略时,需要将环境目标与专家衍生的优先事项一并纳入考量。该框架可作为其他城市公共交通情境应用的基础,但此类应用需要特定情境的验证。
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