城市綜合客運(yùn)樞紐地面交通人－車干擾評(píng)價(jià)研究

田 雨，黃 玲

TIAN Yu1, HUANG Ling2

（1.沈陽(yáng)體育學(xué)院 體育信息技術(shù)系，遼寧 沈陽(yáng) 110102；2.華南理工大學(xué) 土木與交通學(xué)院，廣東廣州 510640）

(1.Department of Sports Information Technology, Shenyang Sport University, Shenyang 110102, Liaoning, China; 2.School of Civil Engineering and Traffic, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China)

城市綜合客運(yùn)樞紐地面交通人－車干擾評(píng)價(jià)研究

田 雨1，黃 玲2

TIAN Yu1, HUANG Ling2

（1.沈陽(yáng)體育學(xué)院 體育信息技術(shù)系，遼寧 沈陽(yáng) 110102；2.華南理工大學(xué) 土木與交通學(xué)院，廣東廣州 510640）

(1.Department of Sports Information Technology, Shenyang Sport University, Shenyang 110102, Liaoning, China; 2.School of Civil Engineering and Traffic, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China)

城市綜合客運(yùn)樞紐地面交通人-車干擾問(wèn)題的研究對(duì)樞紐的順利、高效、安全運(yùn)營(yíng)具有重要作用。在闡述城市綜合客運(yùn)樞紐人-車干擾特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)水平及干擾影響 3 個(gè)方面入手，構(gòu)建城市綜合客運(yùn)樞紐地面交通人-車干擾評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，建立基于熵權(quán)物元分析理論的城市綜合客運(yùn)樞紐地面交通人-車干擾綜合評(píng)價(jià)模型，以廣州天河客運(yùn)站為實(shí)例，驗(yàn)證該評(píng)價(jià)方法的有效性及可行性。

物元分析；客運(yùn)樞紐；人-車干擾；評(píng)價(jià)

城市綜合客運(yùn)樞紐是城市中各種客運(yùn)交通方式相互銜接、轉(zhuǎn)換的設(shè)施，是城市交通系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分[1]。城市綜合客運(yùn)樞紐是人流和車流的集散地，由于早期規(guī)劃設(shè)計(jì)問(wèn)題，許多綜合客運(yùn)樞紐沒有形成有效的人、車分流設(shè)施，樞紐廣場(chǎng)上大量的人流和車流混雜一起，相互干擾，不僅造成交通秩序混亂，也降低了綜合樞紐的通行效率及服務(wù)水平，同時(shí)存在較大的安全隱患[2]。因此，對(duì)綜合客運(yùn)樞紐地面交通人-車干擾現(xiàn)象進(jìn)行定量評(píng)估方法研究，找出人-車干擾嚴(yán)重的瓶頸地段和原因，能夠?yàn)楦纳瞥鞘芯C合客運(yùn)樞紐地面交通人-車干擾提供理論依據(jù)，對(duì)改善城市綜合客運(yùn)樞紐效率、提高服務(wù)水平和安全具有現(xiàn)實(shí)意義。

1　城市綜合客運(yùn)樞紐人-車干擾評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1城市綜合客運(yùn)樞紐人-車干擾特點(diǎn)

人-車干擾，是指在同一時(shí)間內(nèi)，行人和機(jī)動(dòng)車同時(shí)使用同一個(gè)小面積范圍道路區(qū)域，導(dǎo)致行人或機(jī)動(dòng)車的運(yùn)行速度和方向產(chǎn)生影響[3]。與街道和居住小區(qū)的人-車干擾相比，城市綜合客運(yùn)樞紐地面交通行人與機(jī)動(dòng)車之間的干擾存在顯著不同，主要表現(xiàn)在：①存在大型公共交通，如軌道交通，當(dāng)列車或車輛到站時(shí)，樞紐地面出口短時(shí)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生密集行人流，如果未能合理分流，必然與機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生大量沖突干擾；②通常有換乘廣場(chǎng)，大部分依靠路面標(biāo)線進(jìn)行人-車分離，人流密度較大的情況下，行人往往四處穿插，人-車沖突干擾區(qū)域較大，而街道和居住小區(qū)中人-車沖突往往限于斑馬線附近；③同時(shí)存在行人、自行車、公交車、出租車、大客車等多種不同交通流的混合干擾；④在人-車干擾區(qū)，缺乏必要的信號(hào)燈控制，行人穿越機(jī)動(dòng)車道的秩序相對(duì)混亂，而且行人流較大，當(dāng)機(jī)動(dòng)車行駛速度較低或間隙足夠大時(shí)，聚集的行人可能會(huì)搶行通過(guò)。因此，影響城市綜合客運(yùn)樞紐人-車干擾的因素主要包括樞紐基礎(chǔ)設(shè)施的完善情況，干擾區(qū)內(nèi)機(jī)動(dòng)車和行人的流量、密度、速度，行人群可穿越間隙，機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距等。

1.2城市綜合客運(yùn)樞紐人-車干擾評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)系統(tǒng)性、科學(xué)性和實(shí)用性相結(jié)合，定量與定性分析相結(jié)合，引導(dǎo)性、可測(cè)性和可比性相結(jié)合等原則，構(gòu)建城市綜合客運(yùn)樞紐人-車干擾評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[4]。該指標(biāo)體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層 3 個(gè)層次[5]。城市綜合客運(yùn)樞紐人-車干擾評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖1 所示。

圖1　城市綜合客運(yùn)樞紐人-車干擾評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

（1）人-車分離程度。該指標(biāo)采用其整體評(píng)價(jià)值與人車路徑?jīng)_突點(diǎn)的數(shù)目的比值來(lái)表示。

式中：u1為人-車分離程度；Ai為城市綜合客運(yùn)樞紐中第 i 個(gè)地點(diǎn)的人-車分離程度評(píng)價(jià)值 (當(dāng) i 沖突點(diǎn)沒有進(jìn)行人車分離，記 Ai= -1；當(dāng) i 沖突點(diǎn)用標(biāo)志指示進(jìn)行人車分離，記 Ai=0；當(dāng) i 沖突點(diǎn)采用物理隔離進(jìn)行人車分離，Ai= 1)；N1為城市綜合客運(yùn)樞紐地面廣場(chǎng)人車路徑?jīng)_突點(diǎn)數(shù)目，個(gè)。

（2）標(biāo)志完善率。該指標(biāo)以指路標(biāo)志總評(píng)價(jià)值與城市綜合客運(yùn)樞紐地面廣場(chǎng)行人路徑分叉口總數(shù)的比值來(lái)表示。

式中：u2為標(biāo)志完善率；Bi為第 i 個(gè)地點(diǎn)的指路標(biāo)志評(píng)價(jià)值 (指路標(biāo)志有誤，記 Bi= -1；未設(shè)指路標(biāo)志，記 Bi= 0；指路標(biāo)志不完善，記 Bi= 0.5；指路標(biāo)志設(shè)置完善，記 Bi= 1)；N2為城市綜合客運(yùn)樞紐地面廣場(chǎng)行人路徑分叉口總數(shù)，個(gè)。

（3）車輛平均延誤。該指標(biāo)反映行人干擾對(duì)車輛行駛延誤的平均值。

式中：u3為車輛平均延誤，s；Qi為通過(guò)第 i 個(gè)人車沖突點(diǎn)的車流量，pcu；ti1為車輛受到延誤后的行駛時(shí)間，s；ti0為車輛沒有受到延誤的行駛時(shí)間，s。

（4）行人平均延誤。該指標(biāo)反映車輛干擾對(duì)行人行程延誤的平均值。

式中：u4為行人平均延誤，s；Q′i為通過(guò)第 i 個(gè)沖突點(diǎn)的行人流量，人；t′i1為行人受到延誤后的行程時(shí)間，s；t′i0為行人沒有受到延誤的行程時(shí)間，s。

（5）人-車沖突密度。該指標(biāo)為在城市綜合客運(yùn)樞紐地面交通中人車路徑?jīng)_突點(diǎn)的密度。

式中：u5為人-車沖突密度，個(gè)/萬(wàn) m2；S 為城市綜合客運(yùn)樞紐外部地面交通總面積，萬(wàn) m2。

（6）人-車混行面積率。該指標(biāo)指人-車干擾混行面積占樞紐換乘廣場(chǎng)地面交通面積的比率。

式中：u6為人車混行面積率，%；S1為人-車干擾混行面積，萬(wàn) m2。

（7）機(jī)動(dòng)車干擾影響率。該指標(biāo)指樞紐機(jī)動(dòng)車流中受到行人干擾影響的比率，采用機(jī)動(dòng)車線路中的沖突點(diǎn)和機(jī)動(dòng)車流量加權(quán)的方法計(jì)算。

式中：u7為機(jī)動(dòng)車干擾影響率，次；qi為第 i 個(gè)機(jī)動(dòng)車線路的車流量，pcu/h；Di為第 i 個(gè)機(jī)動(dòng)車線路上與行人路徑?jīng)_突點(diǎn)個(gè)數(shù)，個(gè)；N3為機(jī)動(dòng)車線路總數(shù)。

（8）行人干擾影響率。該指標(biāo)指樞紐客流中受到機(jī)動(dòng)車干擾影響的客流比率，采用行人路徑中沖突點(diǎn)和流量加權(quán)的方法計(jì)算。

式中：u8為行人干擾影響率，次；為第 i 個(gè)行人線路的人流量，人/h；′ 為第 i 個(gè)行人線路上與機(jī)動(dòng)車沖突點(diǎn)個(gè)數(shù)，個(gè)；N4為行人線路總數(shù)。

2　基于熵權(quán)物元的樞紐人-車干擾評(píng)價(jià)方法

2.1經(jīng)典域物元矩陣

根據(jù)物元分析理論[6-7]，如果有 n 個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，每個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)有 m 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)及相應(yīng)的量值，則經(jīng)典域物元矩陣 R 可以表示為

式中：Xji= (aji，bji) 為評(píng)價(jià)等級(jí) Mi(i = 1，2，…，n)關(guān)于評(píng)價(jià)指標(biāo) Cj( j = 1，2，…，m) 的量值范圍，aji和 bji分別為上下限值，稱為經(jīng)典域。

2.2評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

引入熵值法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)[8]，在信息論中，熵值反映信息無(wú)序化程度，其值越大表示系統(tǒng)越無(wú)序，因而可以用信息熵評(píng)價(jià)所獲系統(tǒng)信息的有序度及其效用來(lái)確定指標(biāo)權(quán)重，使評(píng)價(jià)結(jié)果更符合實(shí)際。計(jì)算步驟如下。

（1）評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理。取 n 個(gè)樣本的 m 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的初始數(shù)據(jù)構(gòu)建初始矩陣。

式中：xji為評(píng)價(jià)指標(biāo) Cj下的 Mi等級(jí)樣本值。

對(duì)矩陣 X 進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理

（2）計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵。根據(jù)熵的定義，n 個(gè)評(píng)價(jià)事物 m 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵為

式中：fji為修正后的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo) i 對(duì)指標(biāo) j 的權(quán)重，可表示為

（3）計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重Wj。每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo) Cj對(duì)應(yīng)的權(quán)重可以表示為

2.3確定待評(píng)指標(biāo)關(guān)于各評(píng)價(jià)等級(jí)的關(guān)聯(lián)度

通過(guò)關(guān)聯(lián)度函數(shù)[9]，可以定量描述任一元素與經(jīng)典域的關(guān)系和層次，根據(jù)物元理論中可擴(kuò)集合具體條件，關(guān)聯(lián)度公式為

式中：Ki(xj) 為待評(píng)價(jià)指標(biāo) xj屬于第 i 等級(jí)的關(guān)聯(lián)度；ρ(xj，Xji) 為歐氏貼近度，表示被評(píng)價(jià)樣本 xj與經(jīng)典域 Xji兩者互相接近的程度，其值越大表示兩者越接近，反之則相離較遠(yuǎn)。

2.4判定待評(píng)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)等級(jí)

令 P 為待評(píng)價(jià)系統(tǒng)，則 P 屬于第 i 等級(jí)的綜合關(guān)聯(lián)度可以表示為

式中：Ki(P) 為待評(píng)價(jià)系統(tǒng) P 屬于第 i 等級(jí)的關(guān)聯(lián)度，若則待評(píng)價(jià)系統(tǒng) P 屬于評(píng)價(jià)等級(jí) i。

3　實(shí)例分析

廣州天河客運(yùn)站是一個(gè)集地鐵、公交、長(zhǎng)短途大巴、出租車等多種運(yùn)輸方式于一體的多功能綜合性城市交通客運(yùn)樞紐。將人-車干擾評(píng)價(jià)等級(jí)分為M = {優(yōu)秀、良好、一般、較差、很差} 5 個(gè)等級(jí)。

3.1確定待評(píng)價(jià)指標(biāo)

采用 2014年實(shí)地調(diào)查和視頻檢測(cè)行人流和車流相關(guān)數(shù)據(jù)，由公式 ⑴ 至公式 ⑻ 計(jì)算得到待評(píng)價(jià)指標(biāo)值，結(jié)果如表1 所示。

表1　待評(píng)價(jià)指標(biāo)值

3.2確定經(jīng)典域物元矩陣

通過(guò)對(duì) 11 名國(guó)內(nèi)專家進(jìn)行調(diào)查，綜合各專家建議值，確定城市綜合客運(yùn)樞紐人-車干擾待評(píng)價(jià)的各個(gè)經(jīng)典域物元矩陣如表2 所示。

3.3確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

首先對(duì)不同城市綜合客運(yùn)樞紐進(jìn)行采樣，獲取樣本矩陣 X0，利用熵值法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，得到權(quán)重矩陣為

3.4關(guān)聯(lián)度計(jì)算

根據(jù)公式 ⒂、公式 ⒃ 計(jì)算各指標(biāo)與各評(píng)價(jià)等級(jí)關(guān)聯(lián)度，如表3 所示。

表2　各經(jīng)典域物元矩陣表

從表3 看出，K4(P) = max{Ki(P)}= -0.155，表明天河客運(yùn)站人-車沖突評(píng)價(jià)等級(jí)為“較差”，亟需改善，這和天河客運(yùn)站目前的實(shí)際情況比較符合。由于該客運(yùn)樞紐缺乏人車分隔基礎(chǔ)設(shè)施和地下人行通道，客流、車流流量大，人車混行現(xiàn)象、干擾現(xiàn)象非常嚴(yán)重。根據(jù)表3 指標(biāo)值顯示，天河客運(yùn)站的人-車分離程度為差，人-車沖突密度為較差，人-車沖突影響率為差。2015年底天河客運(yùn)站啟動(dòng)改造工程，增加大量人車分隔圍欄設(shè)施，并對(duì)站內(nèi)車流和行人流進(jìn)行明確渠化，人-車干擾現(xiàn)象大大改善。

表3　關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果表

4　結(jié)束語(yǔ)

城市綜合客運(yùn)樞紐地面交通人-車干擾評(píng)價(jià)涉及眾多影響因素，從基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)水平、干擾影響 3 個(gè)方面構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并采用熵值法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，建立基于物元分析理論的城市綜合客運(yùn)樞紐地面交通人-車干擾評(píng)價(jià)模型，對(duì)城市綜合客運(yùn)樞紐人-車干擾情況進(jìn)行綜合客觀評(píng)價(jià)，根據(jù)具體指標(biāo)值找出重點(diǎn)改善方向，為客運(yùn)樞紐人-車干擾改善建設(shè)提供技術(shù)支持。未來(lái)的研究擬將評(píng)價(jià)方法與 GIS 技術(shù)和行人微觀交通仿真軟件Legion 相結(jié)合，形成動(dòng)態(tài)微觀的城市綜合客運(yùn)樞紐評(píng)價(jià)軟件。

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責(zé)任編輯：王 靜

Study on Evaluation of Ground Traffic Man-vehicle Interference in Urban Comprehensive Passenger Transport Hub

The study on ground traffic man-vehicle interference in urban comprehensive passenger transport hub has an important role on smooth, high-effective and safe operation of the hub. Based on expounding characteristics of man-vehicle interference in urban comprehensive passenger transport hub, starting with 3 aspects including infrastructure, service level and interference influence, the evaluation index system of ground traffic man-vehicle interference in the hub is established, and the comprehensive evaluation model of the ground traffic man-vehicle interference based on entropy weight matter-element analysis theory is established. Taking Tianhe Passenger Station in Guangzhou as an example, the paper validates the validity and feasibility of the evaluation method.

Matter-Element Analysis; Passenger Transport Hub; Man-vehicle Interference; Evaluation

1003-1421(2016)06-0079-05

U121

B

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2016.06.16

2016-03-07

國(guó)家自然科學(xué)基金 (51408237)；廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目 (2012A010800003)