基于層次分析法的小區(qū)開放對(duì)道路通行影響研究

何 暉 蔡秋茹＊

（1.中國(guó)電信股份有限公司常州分公司網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)維護(hù)部，江蘇 常州213001；2.江蘇理工學(xué)院，江蘇 常州213001）

0 引言

小區(qū)開放對(duì)于解決城市交通擁堵問題有重要意義。加快開放式住宅小區(qū)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部道路共有化，以優(yōu)化城市交通布局，成為我國(guó)城市發(fā)展的必然趨勢(shì)[1-3]。但我國(guó)開放性住宅小區(qū)的建設(shè)和發(fā)展多停留于理論階段，實(shí)際落地的項(xiàng)目并不多，同時(shí)也缺乏對(duì)住戶主觀感受的分析和總結(jié)。本文采用層次分析法，建立合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，用以研究小區(qū)開放對(duì)周邊道路通行能力的影響。

1 基于層次分析法的道路通行能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1 道路通行能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

本文基于層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）建立道路通行能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示。層次分析[4，5]是將決策問題按總目標(biāo)、各層子目標(biāo)、評(píng)價(jià)準(zhǔn)則直至具體的備投方案的順序分解為不同的層次結(jié)構(gòu)，然后用求解判斷矩陣特征向量的辦法，求得每一層次的各元素對(duì)上一層次某元素的優(yōu)先權(quán)值，最后再用加權(quán)和的方法遞階歸并各備擇方案對(duì)總目標(biāo)的最終權(quán)值，此最終權(quán)值最大者即為最優(yōu)方案。

圖1 道路通行能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值分析

圖1中準(zhǔn)則層的各影響因素權(quán)值確定為如下成對(duì)比矩陣：

利用MATLAB軟件計(jì)算得到最大特征根λmax=3對(duì)應(yīng)的特征向量為：

利用一致性檢驗(yàn)來判斷結(jié)果是否可行，計(jì)算可得：

隨機(jī)一致性指標(biāo)RI的數(shù)值見表1。

表1 一致性指標(biāo)RI的數(shù)值

此時(shí)，

表明結(jié)果可用，圖1中準(zhǔn)則層各影響因素的權(quán)值見表2。

表2 準(zhǔn)則層影響因素的權(quán)值

同理可達(dá)性、安全性、脆弱性影響下的方案層各影響因素權(quán)值可得經(jīng)計(jì)算，車流密度的權(quán)值是：

同理可得圖1中方案層各影響因素的權(quán)值，見表3。

表3 方案層影響因素的權(quán)值

由表3可知，方案層各影響因素按權(quán)值從大到小排列為：路段擁堵率、車流密度、路口沖突次數(shù)、通行延誤時(shí)間、流量飽和度。

2 道路通行能力的模糊綜合評(píng)價(jià)

采用模糊綜合評(píng)價(jià)法[6]對(duì)道路通行能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。模糊綜合評(píng)價(jià)法用模糊數(shù)學(xué)對(duì)受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€(gè)總體評(píng)價(jià)，具有結(jié)果清晰、系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。

2.1 取因素集

U={車流密度u1，通行延誤時(shí)間u2，路口沖突次數(shù)u3，路段擁堵率u4，流量飽和度u5}

2.2 取評(píng)語集

V={好v1，較好v2，一般v3，較差v4，差v5}

2.3 確定各因素的權(quán)重

根據(jù)得到的各指標(biāo)的權(quán)值，列出權(quán)值向量

2.4 確定模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣，對(duì)每個(gè)ui做出評(píng)價(jià)

例如，u1由專家小組評(píng)議打分來確定，假設(shè)打分如下：R1表示，參與打分的專家中，有10%的人認(rèn)為車流密度情況好，20%的人認(rèn)為車流密度情況較好，依次類推。用同樣方法對(duì)其他因素進(jìn)行評(píng)價(jià)。v2、v3、v4、v5仍由專家小組打分來確定：

以Ri為第i行構(gòu)成評(píng)價(jià)矩陣R：

它是從因素集U到評(píng)語集V的一個(gè)模糊關(guān)系矩陣。

2.5 模糊綜合評(píng)價(jià)

進(jìn)行矩陣合成運(yùn)算：

取數(shù)值最大值0.2956作為綜合評(píng)價(jià)值，根據(jù)表4，評(píng)價(jià)等級(jí)為“一般”。

表4 評(píng)價(jià)值與評(píng)價(jià)等級(jí)對(duì)照表

3 小區(qū)開放對(duì)道路通行影響的仿真分析

3.1 開放式小區(qū)類型定義

片塊式小區(qū)是當(dāng)前居住區(qū)規(guī)劃最常用的一種形式。本文以面積及周邊的交通量作為標(biāo)準(zhǔn)，將片塊式小區(qū)定義為A型（大面積高交通量）、B型（大面積低交通量）、C型（小面積高交通量）、D型（小面積低交通量），見表5。由于不同等級(jí)城市的交通量各不相同，在此不做具體約定，僅以高、低交通量來模糊描述。

表5 小區(qū)類型定義

3.2 仿真分析——以常州市九洲新世界花苑小區(qū)為例

本文以常州市九洲新世界花苑小區(qū)為例進(jìn)行仿真分析。該小區(qū)為C型小區(qū)。截取相關(guān)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)繪制出小區(qū)道路網(wǎng)狀圖并標(biāo)點(diǎn)，如圖2所示。

圖2 九洲新世界花苑小區(qū)道路網(wǎng)狀圖（單位：m）

3.2.1 小區(qū)開放前道路交通仿真

對(duì)常州市九洲新世界花苑小區(qū)及周邊主要通行道路運(yùn)用VISSIM軟件進(jìn)行道路網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與通行仿真。小區(qū)開放前的交通狀況如圖3所示。由于此時(shí)小區(qū)是封閉的，故圖3中將小區(qū)內(nèi)的道路與外部道路隔斷。汽車默認(rèn)速度設(shè)置為40 km/h。可以看出，交叉路口的車流量明顯很大。

圖3 九洲新世界花苑小區(qū)開放前的交通狀況

然后在小區(qū)周邊各個(gè)主要路段設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)一小時(shí)（早7:30～8:30）仿真期間的交通流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)采樣，得到道路通行能力評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果，見表6。

表6 小區(qū)開放前道路通行能力評(píng)價(jià)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

3.2.2 小區(qū)開放后道路交通仿真

九洲新世界花苑小區(qū)開放后的交通狀況如圖4所示。仿真顯示，在相同的條件下，由于小區(qū)開放后小區(qū)內(nèi)部道路在一定程度上分擔(dān)了一部分小區(qū)外部的車流量，各個(gè)路段的交通狀況出現(xiàn)了明顯的改善。

圖4 九洲新世界花苑小區(qū)開放后的交通狀況

在與小區(qū)開放前仿真相同位置的各個(gè)主要路段設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)小區(qū)開放后一小時(shí)仿真期間的交通流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)采樣分析計(jì)算，得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果，見表7。

表7 小區(qū)開放后道路通行能力評(píng)價(jià)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

3.2.3 分析與結(jié)果

比較表6和表7可以看出，九洲新世界花苑小區(qū)開放后，周邊的勞動(dòng)西路、晉陵西路、清涼西路和新藝路4條道路在車流密度、路段擁堵率、流量飽和度、通行延誤時(shí)間、路口沖突次數(shù)各項(xiàng)指標(biāo)上都有改進(jìn)。例如，勞動(dòng)西路的車流密度指標(biāo)值由小區(qū)開放前的684.56 pcu/km降低至開放后的537.26 pcu/km，流量飽和度指標(biāo)值由小區(qū)開放前的52.91%提高至開放后的56.34%。小區(qū)開放對(duì)于周邊的道路交通狀況能起到改善作用。

4 結(jié)語

本文基于層次分析法建立道路通行能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并對(duì)道路通行能力進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)。以常州市九洲新世界花苑小區(qū)為例，應(yīng)用VISSIM軟件對(duì)該小區(qū)開放前和開放后的周邊交通狀況進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明，小區(qū)開放能改善周邊道路交通狀況，對(duì)于緩解城市交通擁堵具有積極意義。