小区开放对道路的影响

1小区开放对道路通行的影响摘要为了研究住区开放对周边道路通行能力的影响，以开放住区开发实践为研究对象，通过定性和定量相结合的AHP方法，得出小区开发对周边路网所产生关键影响的指标和权重，并通过VISSIM交通仿真软件结合交通网络理论中著名的“Breass悖论”对三种布局类型的小区进行分析，其结果可以为不同结构小区开放提供一定的合理建议。针对问题一，采用基本的层次分析法，通过对交通影响评价指标进行计算，得出小区开放对周边路网所产生影响的关键指标及其权重，从而得到评价小区开放对周边道路通行的初步方案。针对问题二，结合城市道路结构的特点，以VISSIM交通仿真软件建立初步模型，通过对开放型网状道路结构和数据的分析，从而对小区开放对道路通行进行客观评价。针对问题三，构造了围合式、片块式、向心式三种布局类型的小区，基于问题二的VISSIM软件，对小区改造前后各数据指标进行客观分析，得出初步结论，并结合交通网络理论中著名的“Breass悖论”加以分析，得出最终结论，总结出适合于开放小区且同时对于道路通行具有有利影响的小区条件。针对问题四，结合问题一二三，对开放小区对道路通行力的利弊研究，给出了小区开放的一些合理化建议，希望可以为城市土地规划、土地利用、交通规划提供一些建议,避免在新城中出现大个体的封闭型小区，而在一定程度上缓解交通问题。关键词：层次分析法VISSIM小区类型Breass悖论2一、问题重述1.1.背景：2016年2月21日，国务院发布《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，其中第十六条关于推广街区制，原则上不再建设封闭住宅小区，已建成的住宅小区和单位大院要逐步开放等意见，引起了广泛的关注和讨论。除了开放小区可能引发的安保等问题外，议论的焦点之一是：开放小区能否达到优化路网结构，提高道路通行能力，改善交通状况的目的，以及改善效果如何。一种观点认为封闭式小区破坏了城市路网结构，堵塞了城市“毛细血管”，容易造成交通阻塞。小区开放后，路网密度提高，道路面积增加，通行能力自然会有提升。也有人认为这与小区面积、位置、外部及内部道路状况等诸多因素有关，不能一概而论。还有人认为小区开放后，虽然可通行道路增多了，相应地，小区周边主路上进出小区的交叉路口的车辆也会增多，也可能会影响主路的通行速度。1.2.问题描述：城市规划和交通管理部门希望你们建立数学模型，就小区开放对周边道路通行的影响进行研究，为科学决策提供定量依据，为此请你们尝试解决以下问题：1.请选取合适的评价指标体系，用以评价小区开放对周边道路通行的影响。2.请建立关于车辆通行的数学模型，用以研究小区开放对周边道路通行的影响。3.小区开放产生的效果，可能会与小区结构及周边道路结构、车流量有关。请选取或构建不同类型的小区，应用你们建立的模型，定量比较各类型小区开放前后对道路通行的影响。4.根据你们的研究结果，从交通通行的角度，向城市规划和交通管理部门提出你们关于小区开放的合理化建议。二、问题分析本题通过对题目进行合理的思考解读，收集查找大量数据，同时对数据进行分析整理，并通过构建不同类型小区，研究小区开放对于道路交通所产生的影响，得出结论。因此本题的关键就在于必须收集大量的相关数据，并对数据做出恰当的处理。32.1问题一的分析问题（1）要求对小区开放对周边道路通行的影响做出评价，是对所收集材料的基本判断与分析，通过选取评价指标系统，运用层次分析法，将目标分解为多个目标，进行定性定量分析，逐层比较各关联因素，解决问题一。2.2问题二的分析要求建立数学模型研究小区开放对周边道路通行的影响。可以通过VISSIM软件结合一些相关数据模拟小区开放前后的道路交通状况，由VISSIM得到的数据分析小区开放对周边道路通行的影响。2.3问题三的分析通过上面第二问建立的数学模型定量分析不同类型的小区开放前后对道路通行的影响，从而通过全面分析判断出适合于开放的小区类型和所需满足的条件。2.4问题四的分析通过以上三个问题的分析，并结合实际情况，可从小区结构，小区管理等角度对问题进行解读，提出合理建议。三、问题假设1.假设车辆数目守恒；2.假设城市中的道路状况十分良好，没有房屋拆迁，道路、桥梁的维修和破坏，特定道路的管制通行或者占道，交通事故等影响因素；3.假设交通条件无速度限制，所有车通过路口的速度一样，同一转向的车辆时间相同；4.假设车的长度对交通没有影响；5.假设不考虑天气和车辆状况的影假设文中所用数据可真实反映实际情况；四、符号说明1.iC：表示准则i；2.ijC：表示iC和jC对上一层因素的影响的比；3.：表示最大特征根；4.C.I：表示一致性指标；45.()iCW：表示CW的第i个元素；6.R．I．：表示平均随机一致性指标；五、模型的建立和求解5.1问题一的求解5.1.1评价指标体系的建立小区开放对于周边道路的影响因素，无外乎包括道路条件，交通条件，交通费用，交通设施，政策管理等，其具体组成如下：（1）道路条件：路口数量，路网密度，交通可达性，道路面积等；（2）交通条件：人流量，车流量；（3）交通费用：过路费，高峰时段高额停车费，注册税，违章罚款等：（4）交通设施：公交专用道，停车位、换乘衔接性、信号灯设施，紧急疏散系数等；(5)小区条件：地理位置，建筑密度；（6）政策管理：场所设计标准，协同管理等[1]；根据实际情况，我们无法对所有指标进行分析检测，而要根据问题着重点选取部分关键指标进行详细分析，故选取以上小区开放对周边道路交通的影响问题的关键指标，构建合适评价指标体系如下图5-1所示：评价指标体系图5-1小区开放对道路交通的影响评价体系路网服务交通特性小区条件地理位置建筑密度交通量可达性饱和度安全性55.1.2建立递阶层次结构应用APH综合评价小区开放对于道路交通的影响，首先要建立层次分析模型。由5.1.1分析可知，影响道路通行的指标，体现了一种分类指标反映大类指标，大类指标反映道路通行水平的逻辑关系，这种逻辑关系具有层次性，将与决策层有关的元素分解成目标、准则、方案等层次如下图5-2所示：决策目标层：道路交通影响评价准则层一：准则层二：方案层：图5-2递阶层次结构图小区条件C1路网服务C2交通特性C3建筑密度C12交通量C21可达性C22饱和度C31安全性C32地理位置C11设定通行时段D1设立收费站D265.1.3建立比较判断矩阵表5-1Saaty九级标度法及其含义标度值含义1表示因素Ci与Cj比较，具有同等的重要性。3表示因素Ci与Cj比较，Ci比Cj稍微的重要。5表示因素Ci与Cj比较，Ci比Cj明显的重要。7表示因素Ci与Cj比较，Ci比Cj强烈的重要。9表示因素Ci与Cj比较，Ci比Cj极端的重要。2，4，6，82，4，6，8分别表示相邻判断1~3，3~5，5~7，7~9的中值。倒数表示因素Ci与Cj比较得判断Cij，则Cj与Ci比较得判断Cij=1/Cij对于一个n阶矩阵，两两判断比较的次数为n(n+1)，对于得出的两两比较判断矩阵C_(Cij)：矩阵C具有如下性质：(1)C0O：(2)Cij=l／Cji；(3)Icul2l小区开放不同因素对于道路交通的影响如下所示：CC1C2C3C1C11C2C2C21C22C3C31C32C1111/3C1111C2111/5C3111/3C2111/3C1211C2251C3231C3331C11D1D2C12D1D2C21D1D2C22D1D2D111D111D111/5D113D211D211D251D21/31C31D1D2C32D1D2D111D111D211D21175.1.4计算单一准则下元素的相对权重及一致性检验计算在准则层Ci下n个元素Cil、Ci2⋯、Cin排序权重的计算，并进行判断的一致性检验，对于Cil、Ci2⋯、Cin通过两两比较得到判断矩阵C，解其特征根方程：CW=λmaxW公式（1）所得到的W经正规化后作为元素Ci1、Ci2……、Cin准则Ci下排序权重。在精度要求不高的情况下，可采用行和正规化方法进行计算，其计算公式为：111,2,nijjinttjijicWtnc公式（2）式中，λmax的计算公式为：max1ntiicwnw公式（3）式中（CW）i表示CW的第i个元素。在进行道路交通影响评价时，由于影响因素较多，且较为复杂，加之对其认识的多样性、主观性和片面性，所以无法保证每一次判断前后完全一致。因此为了保证AHP评价结果的基本合理，保证判断的大体一致，需要对评价矩阵进行一致性检验。一致性指标用C.I.表示：max..1nCIn公式（4）式中λmax为判断矩阵的最大特征根，n为判断矩阵的阶数。计算一致性比率C.R.=C.I．/R.I.。其中R．I．为平均随机一致性指标。对于3-15阶判断矩阵，R.I.的值如下表5-2所示：表5-23-15阶判断矩阵，R.I.值阶数3456789101112131415R.L.0.520.891.121.261.321.411.461.491.521.541.561.581.59一般地，C．R.0.1时，判断矩阵的一致性是可以接受的；否则考虑修正判断矩阵。小区开放对道路交通影响评价的单排序权值如下：8C单(总)排序权C1单排序权值C2单排序权值C3单排序权值C10.1429C110.5000C210.7500C310.7500C20.4286C120.5000C220.2500C320.2500C30.4286CR0.0000CR0.0000CR0.0000CR0.0000C11单排序权值C12单排序权值C21单排序权值C22单排序权值D10.8333D10.7500D10.1667D10.8750D20.1667D20.2500D20.8333D20.1250CR0.0000CR0.0000CR0.0000CR0.0000C3l单排序权值C32单排序权值D10.1667D10.2500D20.8333D20.4500CR0.0000CR0.00005.1.5计算各层元素的相对权重及一致性检验为了得到递阶层次中每一层所包含元素相对于总目标的相对权重，需要对其进行组合权重的计算及总的一致性检验。假定已经计算出第k．1层元素相对于总目标的组合排序权重向量：111112(,,,)kkkktnCccc公式（5）其中，不受支配的元素的权重为O。令：12(,,...,)kkkktnBBBB公式（6）则第k层n个元素相对于总目标的组合排序权重向量由下式给出：1kkknCBC公式（7）式中，C2为第二层元素的排序向量，hk3，k为层数。对于递阶层次组合判断的一致性检验，需要类似地逐层计算CI若以得到第k-1层的计算结果：1kCI，1kRI，1kCR，则第k层相应各指标为：112(,,,)kkkkkmCICICICIC公式（8）9112(,,,)kkkkkmRIRIRIRIC公式（9）111kkkkCICRCRRI公式（10）式中m——第k-1层元素的个数；若kCR0.1，认为递阶层次在第k层水平上整个判断有较为满意的一致性。由于整体一致性检验较为复杂，所以在实践中过程中一般不予考虑。小区开放对道路交通影响评价的最低准则层排序权值如下，其中(CR=0.0000)C11C12C21C22C31C320.07140.07140.32140.10710.32140.1071小区开放对于道路交通影响评价的方案层总排序如下，其中CR=0.0000D1D20.34080.6592可以看出，总排序的C.R.0.1，认为判断矩阵的整体一致性在可接受范围内。AHP的最终结果是得到总目标下各个决策方案的优先顺序权重，并给出这一组合排序权重所依据的整个递阶层次结构所有判断的总的一致性指标，依照此指标作出决策。通过准则层二可以看出，小区条件的建筑密度、地理位置；路网服务的交通量、可达性；交通特性的饱和度和安全性对于小区开放对道路交通影响度分别为0.0714、0.0741、0.3214、0.1071、0.32