小區(qū)開放對(duì)周邊道路通行的影響研究

閆佩玉　李琦　蘇富斌　孫金星

【摘 要】本文針對(duì)小區(qū)開放對(duì)周邊道路的影響的問題，采用層次分析法建立了合理的道路通行能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。同時(shí)，采用BPR模型，較好地研究了通行時(shí)間與高峰時(shí)段飽和度之間的關(guān)系，從而可以從交通通行的角度對(duì)小區(qū)是否開放給出合理化建議。

【關(guān)鍵詞】BPR模型；層次分析法；小區(qū)開放；道路通行能力

一、引言

2016年2月21日，國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》，其中第十六條關(guān)于推廣街區(qū)制要求原則上不再建設(shè)封閉式的住宅小區(qū)，已建成的住宅小區(qū)和單位宿舍要逐步開放等意見。除了開放小區(qū)可能引發(fā)的安全保障等問題外，大家議論的焦點(diǎn)主要有：一方面，開放的住宅小區(qū)是否能夠達(dá)到優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高交通道路通行能力，改善交通擁堵狀況的目的，以及改善的切實(shí)效果如何。另一方面，封閉式小區(qū)破壞了城市的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使城市道路呈現(xiàn)嚴(yán)重堵塞現(xiàn)象。小區(qū)開放后，路網(wǎng)密度提高，道路通行面積增加，城市通行能力是否有大幅度地提升。還有人認(rèn)為這與小區(qū)面積、位置、外部及內(nèi)部道路狀況等諸多因素有關(guān)，不能一概而論。還有人認(rèn)為小區(qū)開放后，雖然可通行道路增多了，相應(yīng)地，小區(qū)周邊主路上進(jìn)出小區(qū)的交叉路口的車輛也會(huì)增多，也可能會(huì)影響主路的通行速度。因此，需就小區(qū)開放對(duì)周邊道路通行的影響進(jìn)行研究，建立數(shù)學(xué)模型，為科學(xué)決策提供定量依據(jù)，并向城市規(guī)劃和交通管理部門提出關(guān)于小區(qū)開放的合理化建議。

二、模型假設(shè)

（1）假設(shè)小區(qū)開放后人的出行頻率和小區(qū)未開放時(shí)的出行頻率相等。

（2）假設(shè)居民出行選擇的道路是隨機(jī)的。

（3）居民出行時(shí)對(duì)所有路況信息都了解。

（4）小區(qū)開放后人口與車輛不發(fā)生變化。

三、問題分析及模型建立

1.建立合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析小區(qū)開放對(duì)周邊道路的影響

交通量與道路通行有直接的關(guān)系，是道路通行順暢與否的直接體現(xiàn)。通過分析影響交通量的各個(gè)因素，如小區(qū)結(jié)構(gòu)、小區(qū)周邊道路結(jié)構(gòu)以及道路周邊車流量等，以及與以上三者相關(guān)聯(lián)的各因素之間的影響關(guān)系，得出如下評(píng)價(jià)體系，用以評(píng)價(jià)小區(qū)開放對(duì)周邊道路的影響。

根據(jù)上面的評(píng)價(jià)體系，利用層次分析法定量分析各種因素對(duì)通行的影響。

2.小區(qū)開放對(duì)周邊道路的影響

主要考慮道路的通行時(shí)間和飽和度及自由流時(shí)間之間的關(guān)系，來分析研究小區(qū)開放對(duì)道路通行的影響。建立車道上的車速與自由流車速及飽和度之間的BPR函數(shù)模型

上式即為建立的平均通行時(shí)間與高峰段飽和度關(guān)系的BPR函數(shù)模型。

3.定量分析小區(qū)開放對(duì)道路通行的影響

根據(jù)市中心、商業(yè)區(qū)和郊區(qū)三個(gè)不同的地理位置可分別選取三種不同類型的小區(qū)，通過網(wǎng)上搜集的數(shù)據(jù)，代入問題二中建立的模型，在不同的地理位置上分析比較小區(qū)開放前后車輛平均通行時(shí)間對(duì)周邊道路交通通行力的影響大小。通過不同位置、不同類型小區(qū)的平均通行時(shí)間對(duì)比，得出下表：

4.小區(qū)開放與否的影響

根據(jù)以上小區(qū)開放前后數(shù)據(jù)的差異性比較，可以明顯看出在市中心（繁華地區(qū)），通行時(shí)間的改變量最大，故應(yīng)該設(shè)計(jì)開放式小區(qū)，以最大限度緩解交流的壓力；在商業(yè)區(qū)（較繁華地區(qū)），通行時(shí)間的改變量比較大，從而可以根據(jù)周邊的道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開放式或半開放式小區(qū)；在偏遠(yuǎn)的郊區(qū)，通行時(shí)間的改變量較小，說明小區(qū)開放對(duì)道路通行的影響力較小，所以建議以后多設(shè)計(jì)封閉式小區(qū)。

四、模型評(píng)價(jià)與推廣

1.模型的評(píng)價(jià)

在問題一中采用層次分析法進(jìn)行討論，因?yàn)槊總€(gè)因素對(duì)結(jié)果的影響程度都是量化的，每一層的權(quán)重設(shè)置最后都會(huì)直接或間接影響到結(jié)果，非常清晰、明確。此方法還可用于多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、多時(shí)期的系統(tǒng)評(píng)價(jià)，或沒有結(jié)構(gòu)特性的系統(tǒng)評(píng)價(jià)。

針對(duì)問題二中所涉及的BPR函數(shù)模型，主要考慮的是理想道路通行狀態(tài)下的情況，沒有考慮特殊因素對(duì)通行的影響它，故可采取BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來優(yōu)化這種做法。

2.模型的推廣

人們?cè)谌粘Ｉ钪袝?huì)面臨著許多決策問題：買什么樣的衣服，去什么地方去旅游，廠房要購(gòu)進(jìn)什么樣的設(shè)備，領(lǐng)導(dǎo)層如何在若干面試者挑選合適的人選。在處理上面這些決策問題的時(shí)候，考慮的因素有時(shí)候是多層面的，故采用層次分析法，可以定性、定量的分析這個(gè)問題，通過賦權(quán)比較等進(jìn)行全面的分析，得出最好的解決方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜啟源.數(shù)學(xué)模型.3版.北京：高等教育出版社，1993.

[2]司守奎.數(shù)學(xué)建模算法與應(yīng)用.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2015.

[3]周品，何正風(fēng).MATLAB數(shù)值分析.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[4]韓中庚.數(shù)學(xué)建模方法及其應(yīng)用.北京：高等教育出版社，2009.

[5]李剛.城市道路改造時(shí)期車輛分流模型建立及應(yīng)用研究.http：//www.doc88.com/p-7126118236552.html.

課題項(xiàng)目：山東省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃專項(xiàng)課題《應(yīng)用型本科高校數(shù)學(xué)第二課堂與大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)踐研究》階段性成果，課題批準(zhǔn)號(hào)：CBS15007endprint