基于不完備信息的道路擁堵評價與原因分析

摘要：交通擁堵是目前中國各大城市面臨的共同難題，但擁堵的成因各不相同。對于深圳，由于歷史原因，深圳市由一關之界隔開，關內關外經濟發展不平衡，各出入關道路尤其關口廣場擁堵情況嚴重。因此需要在摸清規律的基礎上才能有針對性地提出治堵方案。本文以深圳市梅林關為例，考慮信息不完備的影響因素，運用模糊綜合評價結合層次分析法定出了關口廣場各道路擁堵指數并對各道路進行了分類，分析造成關口廣場區域高峰期擁堵的直接原因，給出今后進一步研究關口廣場擁堵問題所需交通數據的采集側重內容建議。

關鍵詞：擁堵指數；信息不完備；模糊綜合評價；層次分析法

中圖分類號：U4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-864X（2014）08-0107-02

一、引言

基于交警部門記錄的梅林關進出通道瓶頸斷面代表時段的交通流量、對應車速數據和行車道數，以及以樣本抽取方法給出了的部分與關口廣場連接道路對應時段的相關參考數據，為了定出梅林關關口廣場各連接道路的擁堵指數進而分析其擁堵的直接原因，需要建立擁堵指數的確定綜合評價體系。由于該體系涉及大量的復雜現象和受到多種因素的相互作用，也存在大量的模糊現象和模糊概念，而且所收集的數據中多處信息不完備，因此，在綜合評價時，需要用常用的模糊綜合評價的方法對其進行定性和定量化處理，對得到擁堵指數等級有良好的效果，但各權重的確定需要專家的知識和經驗作支撐，具有一定的主觀性與缺陷。而求權重又是綜合評價的關鍵，故為了使其更有合理性并更符合客觀實際，同時易于定量表示，采用層次分析法來確定各指標的權系數，從而提高模糊綜合評價模型評價的準確性。因為層次分析法是確定權系數的有效方法，特別適宜于那些難以用定量指標進行分析的復雜問題，正如本小題。該方法把復雜問題中的各因素劃分為互相聯系的有序層使之條理化，根據對客觀實際的模糊判斷，就每一層次的相對重要性給出定量的表示，再利用數學方法確定全部元素相對重要性次序的權系數。

二、模型假設

（1）收集的數據準確無誤。（2）汽車在一段路程內是為均勻分布。（3）各條道路沒有因交通事故而造成擁堵。（4）車流量和速度數據沒有受到天氣的影響。

三、模糊綜合評價模型建立與求解

a.對梅林關道路進行交叉路口和路段分類

利用谷歌地圖梅林關各主干道斷面經緯度坐標信息進行定位得到的結果如下：

梅林關各主干道路交叉路口與路段分類表

種類編號路段斷面及方向

交叉

路口A1梅觀公路普濱加油站南行-北-戰略

A2梅龍、民治路-南行入梅觀公路口

A3梅觀公路南行-市區方向

A4G94（梅觀高速）華為跨線橋北行-南-戰略

A5G94（梅觀高速）華為跨線橋南行-北-戰略

A6新區大道民寶南戰略

A7新區大道民寶北戰略

路段B1梅觀公路南坪立交橋下北行-南-戰略

B2南坪快速路1.3公里東行-西-戰略

B3南坪快速路1.3公里西行-東-戰略

表1 梅林關各主干道路交叉路口與路段分類表

b. 評價定量分級標準的確定

擁堵指數的分類堵塞擁堵較擁堵較暢通暢通

表2 擁堵指數的分類表

為了便于計算，我們將主觀評價的語義學標度進行量化，并依次取值為 5 ，4， 3， 2 ，1.具體如下：

評價值評語

堵塞

擁堵

較擁堵

較暢通

暢通

表3 擁堵指數定量化對應表

c. 層次分析法確定權重

對于第一層次，路網整體的擁堵度由路段和交叉口整體的擁堵度所決定，下面給出重要性評判矩陣的參考值，由下表4所示：

影響因素路段交叉口

路段11/31.330.25

交叉口314.000.75

表4 重要性評判矩陣參考值表

再將路段和交叉口各影響因素的重要性判斷矩陣的參考值列于表5和表6。

影響因素車速流量車道數

車速1427.000.571

流量1/411/21.750.143

車道數1/2213.50.286

表5 路段各因素重要性判斷矩陣表

影響因素車速流量車道數

車速14380.6250

流量1/411/21.50.1365

車道數1/3213.00.2385

表6 交叉口各因素重要性判斷矩陣表

經檢驗，滿足一致性要求，因此，一級權重向量為， 二級的權重向量為， 。

d.確定評價對象集：為深圳市梅林關擁堵指數

e.構造評價因子集：=（車速，流量，車道數）

f.確定評語等級論域：確定評語等級論域，即建立評價集。

=（堵塞，擁堵，較擁堵，較暢通，暢通）

g.建立模糊關系矩陣

為了得到梅林關每條道路模糊關系矩陣R，通過網絡問卷調查，得到了深圳市10名學生對梅林關每條道路的擁堵情況的評價，通過計算最終得到每條道路的模糊關系矩陣，下面僅列出A1梅觀公路普濱加油站南行-北-戰略的模糊關系矩陣：

h. 多級模糊綜合評價結果向量

結合以下公式，即

解得：

同理可得：

=（0.3212 0.1125 0.2463 0.3876 0.3723），=（0.4978 0.22560.1123 0.2873 0.2563），=（0.2244 0.1278 0.3763 0.2273 0.3465），=（0.3578 0.1145 0.3289 0.5782 0.1734），=（0.4345 0.2678 0.4234 0.1123 0.2783），=（0.4167 0.2563 0.3763 0.2723 0.3364），=（0.3527 0.2653 0.1167 0.4427 0.2635），=（0.2673 0.3673 0.5523 0.2837 0.4532），=（0.2735 0.2367 0.4786 0.5678 0.3672）。

梅林關整體的模糊綜合評價結果：=（0.2732 0.2673 0.1467 0.2567 0.2156）

i. 對綜合評分值進行等級評定

同理可得：，，， ，，，，

對照上訴評價表， 可得出如下結論：

編號路段斷面及方向擁堵評價

A1梅觀公路普濱加油站南行-北-戰略擁堵

A2梅龍、民治路-南行入梅觀公路口較擁堵

A3梅觀公路南行-市區方向較擁堵

A4G94（梅觀高速）華為跨線橋北行-南-戰略 擁堵

A5G94（梅觀高速）華為跨線橋南行-北-戰略擁堵

A6新區大道民寶南戰略擁堵

A7新區大道民寶北戰略 較擁堵

B1梅觀公路南坪立交橋下北行-南-戰略擁堵

B2南坪快速路1.3公里東行-西-戰略 較暢通

B3南坪快速路1.3公里西行-東-戰略 較暢通

梅林關整體擁堵

表7 梅林關各主干道擁堵評價表

四、結論

由表7可以看出造成梅林關擁堵的直接原因：梅林關道路基本都屬于擁堵的狀態，交叉口通行能力低，大多數交叉口已處于擁堵飽和狀態，造成梅林關成為交通瓶頸，所以很擁堵。

一方面由層次分析模型的參數可知（見表4），交叉口的資料權重為0.75而路段僅為0.25，即在相關因素中交叉口流量為重要因素，另一方面由表7可知交叉路口的路段都是處于擁堵的狀態，所以也應該重點采集交叉路口的信息。

五、模型評價

采用層次分析法來確定各指標的權系數，使其更有合理性并更符合客觀實際，同時易于定量表示，提高模糊綜合評價模型評價的準確性；而將模糊綜合評價與層次分析法相結合，避免了由于信息不完備引起的模型誤差。

參考文獻：

[1]城市交通現代化管理[M].1.人民交通出版社：陸化普，1991：70-95.

[2]城市道路路段交通擁擠的模糊評價及對策[J].科技與經濟，2007，25（4）：117-119.

[3]劉舒燕.交通運輸系統工程.北京：人民交通出版社，2006.

[4]深圳市政府區，政府信息公開http：//www.sz.gov.cn/cn/xxgk/gqgk/2013年5月1日.

[5]曹巖，MATLAB R2006a 基礎篇，北京：化學工業出版社，2008.

作者簡介：肖瑤（1992-），女；重慶交通大學管理學院工程造價專業本科三年級，學生。