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自贡市中心区域小区开放对周边道路通行影响

范文

邓倩昝俊宏陈鑫杨清清

摘要：近几年，我国小区对外开放问题引起广泛关注，而小区开放将改变道路通行能力，对城市路网密度、排队长度、交叉口延误、通行能力、饱和度和通行时间都有着重要影响。因此，本文运用模拟分析法、层次分析法，通过查找相关资料、进行问卷调查、实地调研法从自贡市中心区域小区中选取符合小区开放条件的四个小区的典型小区案例，运用M ATLAB等软件，使用元胞自动机对住宅小区周边道路的车流开展仿真分析后得到交通流CAD模型，对小区开放前后其周边道路通行情况进行对比。

关键词：小区开放;通行能力;模拟分析法;层次分析法;元胞自动机;交通流CAD模型

中图分类号：U 491

文献标识码：A

0 引言

近年来，国务院发布了《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》。《意见》指出：“新建住宅要推广街区制，原则上不再建设封闭住宅小区。”

针对四川省自贡市中心区域小区周边交通拥堵、道路通行能力低以及土地资源不能更好利用等现状。本文将设计评价指标体系，研究自贡市中心区域小区开放对周边道路通行能力的影响，构建影响周边道路通行能力的车辆数学模型，分析开放前后对周边道路通行的影响因素。

1 影响道路通行评价指标体系建立

1.1 指标选取原则

科学性原则。本文在选取道路通行影响的评价指标时，不仅要符合国家客观标准，还要考虑到小区开放条件的实际因素。

实用性原则。收集交通数据是一项需要耗费大量时间的工作，从多个方面选取实用性强的指标。

SMART原则。选取道路通行影响的评价指标，不仅要抓住关键性因素，还要遵循相关原则。

1.2 评价指标的选取

因为小区开放对周边道路通行的影响具有多元性，所以本课题运用层次分析法对问题进行分析。

1.3 评价指标体系的建立

将小区开放对周边道路通行的影响作为总目标，设置准则层为道路条件和交通条件，设置指标层为影响准则层的因素，构建评价小区开放影响系统的递阶层次结构，见图1。

1.3.1 利用层次分析法进行权重的确定

将小区开放对周边道路通行的影响评价问题层次化处理，形成不同层次的组合，分析得到一个层次化的分析评价模型。

构造判断矩阵确定权重Wi，根据指标的重要程度进行排序，利用所得排序结果和Saaty的1-9标度理论见表1，建立判断矩阵A amni i（），然后利用MATLAB软件对判断矩阵进行求解。

为了保证结果的科学性，对判断矩阵进行统一性检验，利用偏差统一性检验指标： cR=CI/RI

（3） Ri为与i对应的平均随机统一性权值，见表2。

当CR 0.1时，则认为判断矩阵具有良好的统一性，否则应该调整判断矩阵元素的取值。

1.3.2 模糊综合评价模型建立

step 1：确定模糊综合评价中的指標集和评价集，设开放小区对周边道路的评价指标为：

C={C1，C2…，Cm}

（4）

step 2：设开放小区对周边道路的评价集为：

V一{V1，V2…，Vm}

（5）

评价集V是评价的对象总的评判元素组成的集合，评价等级分为五个等级。C是一个模糊向量，而V是一个矩阵，之间存在的的模糊关系用模糊关系矩阵R来表示：

step 3：根据模糊关系的定义，ijr表示第i种评价指标可以被评为第j级道路的可能性，即i对j的权重。权重的函数的确定方法，对m个指标再次进行评分，利用分制原则，采用rmn=amm/k可确定其各个指标的权重，其中k取自然整数且根据指标的不同而不同。模糊综合评价子集B是将权重和权重进行复合运算就可以得到小区开放对周边道路通行的影响结果： B=WOR

（7）

={b1，b2，…bn）

（9）

式中，bj{j=l，2，…n}为综合评价指标，符号“○”表示运算符号，采用M（，）算子来计算：

（10）

1.3.3 模糊综合评价模型求解

首先对自贡市中心区域小区交通评价指标体系进行权重排序，从高到低为路网密度c1，通行能力C4，交叉口延误C6，饱和度c2，排队长度C3，通行时间C5。

根据6个评价指标建立的66的判断矩阵，为求解权重奠定了基础权重的值为：

W=[0.3835， 0.0458 0.0942， 0.0649，02512，0.1604]

（11）

因为最大特征根λmax=6.1091，随即得到统一性指标CI=0.0218，且CR=0.0176，所以矩阵通过统一性检验，具有良好的统一性。

计算权重时，首先确定采用9～13分制原则，再针对权重的函数的的分制k进行确定，见表3。

指标权重的计算结果为： R=

0 8 0 88 0 73 0 67 0 62

0.5 0.55 0.46 0.42 0.38

0.4 0.44 0.37 0.33 0.31 0.7 0.77 0.64 0.58 0.54

0.3 0.33 0.28 0.25 0.24

0.6 0.66 0.55 0.5

0.47

（12）

得到综合评价指标bj，见表4。

1.3.4 小结

模糊综合评价分析法为我们提供指标的评价权重参数，综合考虑上述指标的情况，采用模糊综合评价分析法作为更科学的评价。

2 影响道路通行评价指标的计算

2.1 路网密度

路网密度是以目标小区中心为原点一公里为半径做圆为所服务的范围计算其面积[2]。

p=L∑道度/S（13）

其中p表示路网密度。L∑道度表示计算区域内所有的道路的总长度，S区域总面积。

根据上述方法得到数据见表5。

根据城市标准路网密度为5-6km/km2，而以上数据表明自贡市中心区域小区未开放的路网密度偏低，对城市道路容易造成拥堵。

2.2 通行能力

通行能力是指單位时间内通过断面的交通流量。

So=3600/h1.（g-t2/t1+1）.φ

S= S0.Y.β.ηη=i/m

其中S0表示理论通行能力，h1表示理论测试时间，t1表示允许通行信号发出后，第一辆车起动并通过停车线的时间;φ为误差系数。γ表示车辆影响系β表示修正常数，i表示实测交通量，m表示理论最大交通量。

根据上述方法得到数据，见表6。

2 .3 饱和度

饱和度是反映道路服务水平的主要指标之一。 Q=vt ε/Ct （15）

Q表示道路饱和度，vt表示实际交通量，ε表示阻碍系数，Ct表示最大交通量。

计算结果，见表7。

一般根据饱和度值将道路拥挤程度分为如下四级：

A级：交通顺畅，V/C介于0至0.6之间;

B级：稍有拥堵，V/C介于0.6至0.8之间;

C级：比较拥堵，V/C介于0.8至1.0之间;

D级：严重拥堵，V/C大于1.0。

2.4 交叉口延误

2.4.1 点样法

点样法是通过观察在交叉口停车的车辆数，得到各个指标。

总延误一停车总数×时间间隔

停驶车辆的平均延误一总延误/停驶车辆总数

引道上每辆车的平均延误一总延误/引道总交通量

停驶车辆百分率一停驶车辆总数/引道总交通量

停车百分比容许误差一

P——交叉口入口引道上的停驶车辆百分率。

X2——置信度下的X2值，置信度选90，相应的X2=2.7。

n——总交通量的排队时间。

每辆车平均延误时间越短，服务水平LOS等级越高。根据以上数据计算比较得：上述小区周边都存在高峰期交叉口延误及拥堵现像，由于路网结构不合理，车流量大，交叉口延误时间偏长等等。

2.5 排队长度

排队长度是用来衡量交叉口平均排队车辆数状况。

N=SL*TS

（16）

其中N表示排队长度的车辆数，SL表示车流量，TS表示延误时间。

求解结果，见表8。

2.6 通行时间

通行时间指车辆通过一段固定位移所用的时间。

T=S/V

（17）

其中T表示单位时间，单位为s;v表示车流速度，单位为km/h;S表示路程，单位为km。

计算分析得到数据如下表9。

3 小区开放前后周边道路情况

对于评价小区开放对周边道路产生的影响，我们选取了具有代表性的小区，道路结构是其主要影响因素，因此我们设计了在各种小区的开放形式。

3.1 通达明珠

这一开放方式充分利用了小区构造简单的特点，连接了汇川路和龙汇路，减少了交叉口延误时间，排队长度的车辆数降低了，可以改善交通拥堵状况。

3.2 龙城国际

龙城国际的开放设计减少了学苑街的车流量，这两个路口的车辆拥堵情况会得以缓解，同时考虑到学苑街会有大量学生出入，也降低了出现交通安全事故的概率。提高了小区周边道路的运行能力，使得红路灯路口的排队长度缩短了。

4 仿真结果及分析

4.1 小区未开放前的仿真

我们采用元胞自动机把车辆状态的状态映射到二维元自胞自动机中。

我们获取动态图像中的静态图像对小区周边道路的车流进行仿真分析，得到仿真结果。

4.2 通达明珠小区开放前后仿真对比

由上图可以得知开放后的小区下方的道路（汇川路）交通拥堵明显得以缓解，证明了此开放方案的合理性。

4.3 龙城国际小区开放前后仿真对比

由上图可以看出开放后，左侧的道路车辆显著减少，极大地减缓了主干道的交通拥堵情况。

5 总结

本文选取交通条件和路网条件两类指标，在层次分析法的基础上进行模糊综合评价，得到各因素对道路通行的影响程度大小。构造自贡市中心区域小区及小区周边路网结构，运用交通模型和CAD处理对比住宅区开放前后对道路通行的影响。

参考文献：

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[2]谭健妹，刘金成，徐云辉.基于小街区制的合理路网密度探讨[J].山西建筑，2017（8）：1-3.

[3]肖胜.城市道路路段交通管理对其通行能力影响研究[D].华中科技大学，2008.

[4]丁中俊.元胞自动机交通流模型中的相变现象和解析研究[D].中国科学技术大学，2012.

[5]熊桂林，黄悦.元胞自动机在混合交通仿真中的应用[J].系统工程，2006（6）：24-27.

[6]张学喜，王国体，张明.基于加速遗传算法的投影寻踪评价模型在边坡稳定性评价中的应用[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2008（3）：430-432，454.

[7]马意彭，李乐吟，林勇康，肖建.小区开放对道路通行能力影响的分析[J].经济研究导刊，2018（17）：184-186.基金项目：大学生创新创业训练计划项目（项目编号：201710622007）。

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