基于層次分析法的地下道路出入口選址模型

韓敬文

(重慶交通大學(xué), 重慶 400074)

大型城市地下道路的規(guī)劃建設(shè)成為解決城市交通擁堵的重要手段,影響較大的包括美國(guó)波士頓中央大道——隧道改造工程CA/T(Central Artery /Tunnel Project)、日本東京新宿SUB-中心區(qū)地下高速公路[1]；國(guó)內(nèi)的有上海市地下井字形通道、北京金融街地下交通等[2]。出入口作為地下道路整套基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,它的選址不僅關(guān)系著建設(shè)運(yùn)營(yíng)期的安全、經(jīng)濟(jì),還對(duì)交通組織起關(guān)鍵作用。

1 地下道路出入口選址影響因素

影響出入口的選址主要包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、自然條件、環(huán)境因素、經(jīng)濟(jì)因素幾個(gè)方面。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要包括出入口的集散能力、地下道路網(wǎng)支撐能力，與既有地面線(xiàn)網(wǎng)有效銜接程度、線(xiàn)形指標(biāo)等；自然條件主要包括地質(zhì)條件(工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件)、地形條件、土地使用狀況(植被條件、土地使用面積)等；環(huán)境因素主要包括出入口景觀(guān)協(xié)調(diào)性、施工期環(huán)境影響因素(廢水、廢渣、交通影響因素)、運(yùn)營(yíng)期環(huán)境因素等；經(jīng)濟(jì)因素主要包括建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用等。

2 地下道路出入口選址層次分析模型

2.1 層次分析法

層次分析法[3](Analytical Hierarchy Pross)簡(jiǎn)稱(chēng)AHP法,具體步驟如下：

(1)分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)的要素集合及相關(guān)關(guān)系,用結(jié)構(gòu)分析法建立系統(tǒng)的層次架構(gòu)模型。

(2)確定評(píng)價(jià)基準(zhǔn)或判斷標(biāo)度。

(3)從最上層要素開(kāi)始,依次以最上層要素為依據(jù),對(duì)下一層要素兩兩比較,建立判斷矩陣。記判斷矩陣為

M=(bij)

(4)根據(jù)判斷矩陣,計(jì)算各要素的優(yōu)先級(jí)向量(或稱(chēng)判斷矩陣的特征向量)

其中

其次,將上述計(jì)算結(jié)果正交化。所謂正交化,就是先將上述各數(shù)相加,再除以每個(gè)數(shù)。這樣,就得到了各要素的優(yōu)先級(jí)向量

則W=(W1,W2,…,Wn)即為所求的優(yōu)先級(jí)(特征根)向量。

(5)一致性檢驗(yàn)。

(6)確定總體優(yōu)先級(jí)向量。

(7)按照優(yōu)先級(jí)向量,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)、排序。

2.2 地下道路出入口選址模型

大型城市地下道路出入口影響因素多,是一個(gè)多準(zhǔn)則、無(wú)結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜問(wèn)題,用AHP方法建立模型進(jìn)行選址,具有簡(jiǎn)單、有效、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。鑒于地下道路出入口影響因素的特點(diǎn),將模型整理為目標(biāo)層(A)、準(zhǔn)則層(Bi)、子準(zhǔn)則層(Bij)、方案層(Ci)的遞階層次結(jié)構(gòu)。評(píng)價(jià)體系模型如圖1所示。

圖1 層次分析法評(píng)價(jià)體系模型

采用通用的相對(duì)重要性比例標(biāo)度,如表1所示。

表1 AHP評(píng)估尺度意義及說(shuō)明

建立準(zhǔn)則層判斷矩陣,如表2所示。

表2 準(zhǔn)則層判斷矩陣

注：一致性檢驗(yàn)λmax=4.134,CI=0.045,CR=0.051

建立子準(zhǔn)則層B1j判斷矩陣,如表3所示。

表3 B1j判斷矩陣

注：一致性檢驗(yàn)λmax=4.081,CI=0.027,CR=0.030

建立子準(zhǔn)則層B2j判斷矩陣,如表4所示。

表4 B2j判斷矩陣

建立子準(zhǔn)則層B3j判斷矩陣,如表5所示。

表5 B3j判斷矩陣

建立子準(zhǔn)則層B4j判斷矩陣,如表6所示。

表6 B4j判斷矩陣

3 實(shí)例分析

通過(guò)實(shí)地勘察,對(duì)某交通小區(qū)設(shè)置地下道路出入口方案進(jìn)行綜合比較,得出各指標(biāo)基本狀況(如表7所示)。

與準(zhǔn)則層相似,對(duì)4個(gè)方案建立判斷矩陣(此處不再贅述),最后確定總體優(yōu)先級(jí)向量,如表8所示。

表8 優(yōu)先級(jí)向量

通過(guò)總體優(yōu)先級(jí)向量的比較,我們?nèi)菀椎贸龇桨?為最佳方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

地下道路能夠解決城市爆炸式增長(zhǎng)的機(jī)動(dòng)車(chē)輛的擁堵現(xiàn)狀,它的出入口設(shè)置考慮因素復(fù)雜,目前主要依靠專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)法。本文通過(guò)運(yùn)用系統(tǒng)分析與評(píng)價(jià)方法中的層次分析法建立模型,結(jié)合實(shí)例驗(yàn)證了該模型的可行性、有效性,能為城市地下道路出入口的規(guī)劃提供定量參考。

[1]劉 韻.城市地下快速道路建設(shè)動(dòng)因分析[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2006,2(2):1293-1296

[2]陳志龍,張 平,等.中國(guó)城市中心區(qū)地下道路建設(shè)探討[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2009(2)：1-12

[3]劉清泉,李炳林,等.層次分析法在常岳高速公路選線(xiàn)中的應(yīng)用[J].湖南交通科技,2008,34(4):18-28