基于层次分析法的小区开放对道路通行影响研究

何 晖 蔡秋茹＊

（1.中国电信股份有限公司常州分公司网络运营维护部，江苏 常州213001；2.江苏理工学院，江苏 常州213001）

0 引言

小区开放对于解决城市交通拥堵问题有重要意义。加快开放式住宅小区建设，实现内部道路共有化，以优化城市交通布局，成为我国城市发展的必然趋势[1-3]。但我国开放性住宅小区的建设和发展多停留于理论阶段，实际落地的项目并不多，同时也缺乏对住户主观感受的分析和总结。本文采用层次分析法，建立合适的评价指标体系，用以研究小区开放对周边道路通行能力的影响。

1 基于层次分析法的道路通行能力评价指标体系

1.1 道路通行能力评价指标体系的建立

本文基于层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）建立道路通行能力评价指标体系，如图1所示。层次分析[4，5]是将决策问题按总目标、各层子目标、评价准则直至具体的备投方案的顺序分解为不同的层次结构，然后用求解判断矩阵特征向量的办法，求得每一层次的各元素对上一层次某元素的优先权值，最后再用加权和的方法递阶归并各备择方案对总目标的最终权值，此最终权值最大者即为最优方案。

图1 道路通行能力评价指标体系

1.2 评价指标的权值分析

图1中准则层的各影响因素权值确定为如下成对比矩阵：

利用MATLAB软件计算得到最大特征根λmax=3对应的特征向量为：

利用一致性检验来判断结果是否可行，计算可得：

随机一致性指标RI的数值见表1。

表1 一致性指标RI的数值

此时，

表明结果可用，图1中准则层各影响因素的权值见表2。

表2 准则层影响因素的权值

同理可达性、安全性、脆弱性影响下的方案层各影响因素权值可得经计算，车流密度的权值是：

同理可得图1中方案层各影响因素的权值，见表3。

表3 方案层影响因素的权值

由表3可知，方案层各影响因素按权值从大到小排列为：路段拥堵率、车流密度、路口冲突次数、通行延误时间、流量饱和度。

2 道路通行能力的模糊综合评价

采用模糊综合评价法[6]对道路通行能力进行综合评价。模糊综合评价法用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体评价，具有结果清晰、系统性强的特点。

2.1 取因素集

U={车流密度u1，通行延误时间u2，路口冲突次数u3，路段拥堵率u4，流量饱和度u5}

2.2 取评语集

V={好v1，较好v2，一般v3，较差v4，差v5}

2.3 确定各因素的权重

根据得到的各指标的权值，列出权值向量

2.4 确定模糊综合评价矩阵，对每个ui做出评价

例如，u1由专家小组评议打分来确定，假设打分如下：R1表示，参与打分的专家中，有10%的人认为车流密度情况好，20%的人认为车流密度情况较好，依次类推。用同样方法对其他因素进行评价。v2、v3、v4、v5仍由专家小组打分来确定：

以Ri为第i行构成评价矩阵R：

它是从因素集U到评语集V的一个模糊关系矩阵。

2.5 模糊综合评价

进行矩阵合成运算：

取数值最大值0.2956作为综合评价值，根据表4，评价等级为“一般”。

表4 评价值与评价等级对照表

3 小区开放对道路通行影响的仿真分析

3.1 开放式小区类型定义

片块式小区是当前居住区规划最常用的一种形式。本文以面积及周边的交通量作为标准，将片块式小区定义为A型（大面积高交通量）、B型（大面积低交通量）、C型（小面积高交通量）、D型（小面积低交通量），见表5。由于不同等级城市的交通量各不相同，在此不做具体约定，仅以高、低交通量来模糊描述。

表5 小区类型定义

3.2 仿真分析——以常州市九洲新世界花苑小区为例

本文以常州市九洲新世界花苑小区为例进行仿真分析。该小区为C型小区。截取相关长度数据绘制出小区道路网状图并标点，如图2所示。

图2 九洲新世界花苑小区道路网状图（单位：m）

3.2.1 小区开放前道路交通仿真

对常州市九洲新世界花苑小区及周边主要通行道路运用VISSIM软件进行道路网络的构建与通行仿真。小区开放前的交通状况如图3所示。由于此时小区是封闭的，故图3中将小区内的道路与外部道路隔断。汽车默认速度设置为40 km/h。可以看出，交叉路口的车流量明显很大。

图3 九洲新世界花苑小区开放前的交通状况

然后在小区周边各个主要路段设置观测点，对一小时（早7:30～8:30）仿真期间的交通流量进行监测采样，得到道路通行能力评价指标的计算结果，见表6。

表6 小区开放前道路通行能力评价指标统计

3.2.2 小区开放后道路交通仿真

九洲新世界花苑小区开放后的交通状况如图4所示。仿真显示，在相同的条件下，由于小区开放后小区内部道路在一定程度上分担了一部分小区外部的车流量，各个路段的交通状况出现了明显的改善。

图4 九洲新世界花苑小区开放后的交通状况

在与小区开放前仿真相同位置的各个主要路段设置观测点，对小区开放后一小时仿真期间的交通流量进行监测采样分析计算，得出各评价指标的计算结果，见表7。

表7 小区开放后道路通行能力评价指标统计

3.2.3 分析与结果

比较表6和表7可以看出，九洲新世界花苑小区开放后，周边的劳动西路、晋陵西路、清凉西路和新艺路4条道路在车流密度、路段拥堵率、流量饱和度、通行延误时间、路口冲突次数各项指标上都有改进。例如，劳动西路的车流密度指标值由小区开放前的684.56 pcu/km降低至开放后的537.26 pcu/km，流量饱和度指标值由小区开放前的52.91%提高至开放后的56.34%。小区开放对于周边的道路交通状况能起到改善作用。

4 结语

本文基于层次分析法建立道路通行能力评价指标体系，并对道路通行能力进行模糊综合评价。以常州市九洲新世界花苑小区为例，应用VISSIM软件对该小区开放前和开放后的周边交通状况进行仿真分析。结果表明，小区开放能改善周边道路交通状况，对于缓解城市交通拥堵具有积极意义。