小区开放对道路影响

小区开放对道路通行的影响

摘要

本文针对小区开放对周边道路通行能力的影响问题，建立了熵权法指标权重模型、分级赋分模型和BPR综合阻抗函数模型，并结合城市道路规划的相关知识，定量探究了各类型小区开放前后对道路通行能力的影响。

针对问题一，通过查阅文献，选取了路网密度、车流量、人流量等多个指标建立了一个综合评价体系。首先根据熵权法得到一个综合指标Ω来衡量小区开放对道路通行能力的影响程度。再在此基础上进行了改进，引入分级赋分模型，将指标进行等权处理，规避了权重计算时可能引起的误差，优化了原有的多指标综合评价体系，用以评价小区开放对周边道路通行的影响程度。

针对问题二，由于各种因素对车辆通行的影响，都可以透过小区周围选定路段车辆行驶时间的变化来体现，在此以车辆行驶时间的长短为衡量标准，构建路阻函数（BPR）模型，结合我国交通环境的实际状况，在原有BPR函数模型的基础上，加入了非机动车、行人等一些实际的影响因素，对模型进行了优化，得到BPR综合阻抗函数模型，用以研究小区开放对周边道路通行的影响。

针对问题三，首先以小区结构、周边道路结构和车流量三个指标划分小区类型。选取了若干的小区，利用问题一中的评价体系对小区进行评价和分级，根据评分结果的高低，将所选取的小区划分为四个等级；其次，从四种等级中随机抽取出一个小区，并在他人调查所得的封闭小区周围道路通行状况的数据的基础上，利用仿真软件VISSM模拟出小区开放后道路通行状况的相应数据；再次，运用问题二的BPR综合阻抗函数模型，定量分析不同类型小区开放前后，道路通行能力所受影响的程度。结果发现评分越高的小区，道路通行能力标准量Q越小，即两种方法所得到的结果具有一致性。最后总结得出：不是所有的小区都适合开放，一般来说，在评分体系中得分越高或者道路通行能力标准量Q越小的小区越适合开放，其开放能有效地缓解周边道路的通行压力。

针对问题四，基于本文前面的研究结果，给城市规划和交通管理部门提出几点意见：1. 根据小区及其周围道路通行的实际状况，来决定是否采取小区开放的措施；2. 加强对交叉口的管理；3.优化路网结构。

关键词： 熵权法 分级赋分思想 BPR综合阻抗函数 VISSM仿真模拟

一、 问题的重述

1.1 问题的背景

2016年初，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广泛关注并且成为社会议论的焦点。一部分人认为封闭式的小区破坏了城市路网结构，堵塞了城市“毛细血管”，容易造成交通堵塞。小区开放后，路网密度提高，道路面积增加，通行能力加强，有助于缓解城市交通问题；另一部分人认为这与小区的面积、位置、内外部道路状况等诸多因素有关，不能一概而论。众说纷纭，意见不能得到统一。

1.2 问题的提出

城市规划和交通管理部门希望建立合理的数学模型，就小区开放对周边道路通行的影响进行研究，为科学决策提供依据，本文需要解决如下问题：

1. 选取合适的评价指标体系，用以评价小区开放对道路通行状况的影响。 2. 建立关于车辆通行的数学模型，用以研究小区开放对道路通行的影响。 3. 选取或构建不同类型的小区，应用所建立的模型，定量比较各类型小区开放后对道路通行的影响。

4.根据研究结果，从交通通行的角度，为管理部门提出关于小区开放的合理化建议。

二、 问题的分析

2.1 问题一的分析

针对问题一，要求选取合适的评价指标体系，用以评价小区开放对周边道路的影响，首先我们建立了熵权法指标赋权模型，以一个综合指标Ω来表示小区开放对道路通行的影响程度。结合本问题，由于大量人为因素的加入，可能会影响结果的准确性。因此我们引入了分级赋分法思想来改进原有模型，优化了原有的多指标综合评价体系，用以评价小区开放对周边道路通行的影响。

2.2 问题二的分析

针对问题二，要求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。而小区开放对道路通行的影响程度可以通过车辆通行状况的变化来反映。由于道路结构，小区结构，行人密度等因素对车辆通行影响主要体现在小区周围选定路段车辆行驶时间的变化上，即行驶时间是车辆通行状态最直观的体现，因此，我们建立BPR函数模型，对车辆通行状态进行衡量。鉴于原有BPR函数模型中没有考虑到行人、非机动车等实际因素，为使模型更符合本问题研究中的实际情况，在原有函数模型的基础上，我们进行适当的改进，使改进后的模型更加符合实际情况。

2.3 问题三的分析

针对问题三，要求选取或构建不同类型的小区，应用自身所建立的模型，定量比较各类型小区开放前后对道路通行的影响。首先我们先划分不同类型的小区，从所选取的若干小区中筛选出四个具有代表性的小区结构，将通过仿真软件获得

的数据与问题二的模型结合，对比不同类型小区开放前后所得到的道路通行能力标准量Q，定量分析比较不同类型小区采取开放措施对道路通行产生的影响。

2.4 问题四的分析

通过对前三问的分析与解答，我们已经较为全面的了解不同类型的小区开放会对其周围道路的通行产生的影响。基于此，我们结合小区类型以及其开放后可能带来的不良影响和城市规划设计三方面，从交通通行角度，对城市规划和交通管理部门提出几点意见。

三、 问题的假设

1.假设没有极端天气因素对道路交通状况产生影响。 2.假设所有道路的路面状况相同。

3.假设车辆在行驶过程中没有停车占道，道路维修等人为因素的干扰。 4.假设小区开放后新增道路均为城市支路干道。 5.假设文中选取的指标在各时间段内的波动较小。

四、 符号说明



小区开放对道路交通状况的影响程度 信息熵 干扰程度

理想条件下，最大服务交通量与基本通行能力比值

E



V/C

 BPR综合阻抗值

G 行驶时间

Q

道路通行能力标准量

D1,D2 选定区域内，交叉口阻塞数与交叉口总数

Aiti

指标的权重 指标得分

在第ab个路段上的自由流时的行走时间 路段ab上的流量

abvab

T

信号周期长度 车道组V/C或饱和度

x

五、 模型的建立与求解

5.1 问题一——分级赋分模型 5.1.1 问题的主题思想

问题一主要解决的问题是建立合适的评价指标体系，用以评价小区开放对周边道路的影响。考虑到综合评价体系的建立，受多个指标的影响，因此我们根据指标筛选的原则，筛选出相关的指标，建立熵权法指标权重模型和分级赋分模型，探究多个因素之间的关系，并建立合理的评价体系。

5.1.2 模型的建立 1.指标筛选的原则

在指标体系的构建中，我们需要考虑到每个指标之间的联系和指标自身对评价体系的贡献值，因此我们需要对每一个指标进行综合的分析，按照下述原则进行取舍。

(1).指标筛选的独立性与客观性

指标的选取应当相对独立，且与体系内其他指标的关联度要相对较高，从而保证评价指标体系的简洁性与客观性。只有独立客观的指标，才能够对复杂系统的运行过程做出准确、有代表性的描述，也便于分析得到全面、置信度高的结果；综合社会、经济、环境等方面，科学地选择指标要求指标具有独立性（指标之间的相关系数小于1）和客观性（适合评价对象）[10]。

(2).指标筛选的系统全面性

评价指标之间是互相联系和约束的，反映在不同子系统之间在相互约束的横向联系和相互包含的纵向联系，因此在指标选取时应当舍弃那些有相互内在联系的指标体系，组成成为层次分明、组别明确的系统性指标体系。

(3).指标筛选的通用与可比性

评价指标不宜选取仅适用于少数评价区域的特殊指标。所选取的指标应遵循公平，公正的原则，对于不同的评价区域应当具有通用性，既具有同一时期的横向可比性，也具有同一对象不同时期的纵向可比性。

(4).评价指标筛选的简洁实用性

根据以往的研宄经验，若要保证评价方法的可操作性和实用性，评价指标体系的设置不宜过于庞大，指标体系尽量简化，计算方法尽量简便。同时要考虑到数据获取的难易程度和可靠性的问题，应当充分利用现有统计资料及国家、政府有关的规范标准，所构建的指标体系尽可能简便、直观、易操作。

根据指标的选取原则，查阅大量文献得到衡量小区开放对周边道路影响的指标如下：路网密度，车流量，人流量，小区结构，交叉口堵塞率，周边路网结构等。

2.量化和定义所选评价指标

(1).路网密度

封闭式小区周围的路网密度对道路通行能力的影响主要体现在道路交通的可

选择性与灵活性上，但是对于线路固定的交通方式，如公交车和轨道交通固定的交通方式，它们不能通过有效地绕行来减少行程时间；而对于自行车，非机动车等交通方式形式速度较慢，通过有效地选择路线可以减少行程时间。

(2).交叉口堵塞率

交叉口堵塞率的含义是在某一区域内被堵塞的交叉口的数量占该区域内总交叉口数目的比值。该指标主要影响路段延误时间。其计算公式如下：

D12D1/D2 (1)

式中，D1,D2表示选定区域内，交叉口阻塞数与交叉口总数。 3.模型一——熵权法指标权重模型

熵权法的基本思路是根据指标对总体结果的贡献程度的大小来确定客观权重。熵权法的主要原理是：信息是度量系统有序程度的一个重要指标，熵是系统无序程度的一个度量；如果指标的信息熵越小，说明该指标包含的信息量越大，在综合评价中所起作用也就越大，其对应的权重就应该越高。其具体方法如下：

(1).数据标准化

将各个指标的数据进行标准化处理，假定给定了n个指标x1,x2,,xn，其中

xi{x1,x2,,xn}。假设对各个指标数据标准化后的值为Y1,Y2,,Yn，那么可以得

到：

Yij

xijmin(xi)max(xi)min(xi)

(2)

(2).求各指标的信息熵

根据信息论中信息熵的定义，一组数据的信息熵

n

Ejln(n)

Yij

n

1



i1

pijlnpij (3)

其中p

ij

，当pij0时，则定义limpijlnpij0。

pij0

ij

Y

i1

(3).确定各指标权重

根据信息熵的计算公式，计算出各个指标的信息熵为E1,E2EK。通过信息熵计算出各指标的权重：Wi

1Ei

k

E(i1,2,,k)

i

。

(4).指标得分的原则

在多指标评价体系中，各项指标取值的大小有所差异，为了保证评价标准具有通用性，我们将指标得分定义在[0,100]之间，同时参考不同指标得分区间予以

合理划分。本文参考相关规范，标准，给出综合评价指标的打分标准建议值[8]见附录一。

(5).综合评价指标的建立：

根据各指标的分级标准和权重计算结果求解综合评价值：

n



At

i1

ii

(4)

式中，Ai，ti分别表示指标的权重和指标得分。在此模型中，综合评价值是一个衡量小区开放前后对周边道路通行状况影响程度的一个标准数值，它由所筛选的多个评价指标的分值与权重值乘积之和组成，能从宏观上衡量小区开放对周边道路的影响程度。一般来说，的值越大，说明小区开放对周边道路的影响程度越大，反之，就越小。

2.模型一的改进——分级赋分模型

在实际求解中，由于加入了大量的人为因素，使模型的可行域大大减小，增加了模型求解的困难，同时考虑到在多指标综合评价方法中，尚无一种权重计算方法具有公认的合理性。因此，本文采用了分级赋分评价法，将各指标进行了等权处理，不以权重来反映指标的重要程度，对于重要的考察方面，可以考虑增添指标个数来反映它的重要程度，有利于规避指标计算中的不合理缺陷[10]。因此我们在此基础上研究并建立了分级赋分模型，用以评价小区开放性对周边道路通行的影响。具体方法阐述如下：

(1).采用A、B、C、D四个字母来表示各个指标对道路通行状况的影响程度。A等级表示某一指标的对道路通行状况影响程度最大，B、C次之，D表示某一指标基本对道路通行状况的影响甚微。

(2).针对每个指标分别采用分级赋分法进行评价，例如针对道路网密度进行评价分级。A表示道路网密度对交通状况的影响很大，B表示道路网密度对交通状况的影响较大，C表示道路网密度对交通状况有较小的影响，D表示道路网密度对交通状况基本无影响。

(3).对每个指标分级后，按A、B、C、D的级别赋分，A、B、C、D分别赋1、2、4、6分，按照各项指标所得的分值求得总分，来表示小区开放对道路通行的影响程度。其综合状态也采用A、B、C、D分级表示，按照总分分值划分，不同级别的评价特征如表1所示。

表1 小区开放对道路通行能力影响程度的级别及特征

评价能对应级

特征描述

力 别

小区开放对道路通行影响程度很大，能很好的缓解道路交通

A

状况

小区开放对道路通行影响程度较大，能较好的缓解道路交通

B

状况 

小区开放对道路通行影响程度较小，基本不能缓解道路交通

C

状况

D 小区开放对道路通行基本无影响，不能缓解道路交通状况

5.1.3 结果分析

将依据两个模型所建立的评价体系进行对比，可以发现两个评价体系具有相似性。在模型一中，我们遵循评价体系构建的标准和原则，建立了基于熵权法的多指标综合评价模型，并定义了综合指标，通过对不同评价指标的定义和量化，从而求得综合评价指标，依据此指标，评价小区开放对道路通行的影响程度。在对模型一的改进中，我们将各个指标进行了等权处理，不将指标的重要程度通过其权重来反映，而是通过增加指标的个数来反映相关重要考察方面的重要程度，减小了指标权重计算中所产生的误差，使改进模型更为优越，分级评分标准更具有科学性，准确性，合理性。

5.2 问题二——BPR阻抗函数模型 5.2.1 问题的主题思想

根据问题二分析研究发现，小区开放对道路通行状况的影响主要体现在小区周围路段车辆行驶时间的变化上，而行驶时间主要由交叉口延误时间ts和路段行驶时间tab组成。在问题二的求解中，我们建立BPR综合阻抗函数模型，分别求解ts、tab两个参数，得出道路通行能力标准量，从而来研究小区开放对道路通行状况的影响。

5.2.2 模型的建立

路段行驶时间是车辆判断两地之间方便性的重要标准，本文建立BPR阻抗函数模型，通过研究路阻函数，获得各个路段的路阻函数后，在此基础上研究小区开放前后新增道路所分配的交通量。BPR路阻函数式[5]如下：

tabababvab (5)

式中：tab表示路段ab之间行驶的时间；

ab表示在第ab个路段上的自由流时的行走时间； ab表示在第ab个路段上延误参数，ab( vab表示路段ab上的流量。

表2 车辆转化系数表

车型 换算系数 注明 小型载货汽车 1

鉴于BPR函数只考虑了实际流量对行驶时间的影响，没有考虑到自行车、非机动车以及行人的干扰，本文结合我国国情，为了更准确的反应道路阻抗的实际

fabCab

)ab，0.15,4;



情况，我们将所有道路对非机动车的通行能力均折算成道路对自行车的通行能力。(折算标准见表2),然后，在此基础上对BPR函数阻抗模型进行改进，结合小区开放后的新增支路数，将行人对车辆的影响以及非机动车对机动车的影响考虑进去，结合前人研究经验获得两个因素对车辆的影响系数，并将其加入到原有的BPR函数模型中，获得改进后的BPR综合阻抗函数模型。在此假设，小区开放后新增道路属于城市支路的级别，为双向两车道，交通构成为混合交通，说明该路况不仅受非机动车的干扰，也受对向车辆和行人的干扰，影响道路的通行能力(见表3)。当非机动车交通量不超过通行能力时系数取0.8，当超过通行能力时干扰系数时则由公式(6) [1]计算出。

表3 行人干扰修正系数建议值 干扰程度



10.8(pb/Pb0.5W2)/W1 (6)

很严重 0.5 严重 0.6 较严重 0.7 一般 0.8 很小 0.9 无 1.0

式中：1表示自行车对机动车的干扰系数；

pb道路上实测到的自行车数量；

Pb非机动车道路每米自行车设计通行能力；

W1,W2表示单向非机动车道宽度，单向机动车道宽度。

路网分析的目的在于获得小区周围的交通运行状况，包括交叉路口延误时间、车辆行驶速度、路段延误时间等。进一步判断主干道之间、主干道与次干道、次干道之间的联系，同时也可以作为封闭型小区对城市交通影响评价的依据。本文中路网分析中主要涉及的因素包括延误时间、行程时间、路段车速、V/C、车流量、排队长度等，判断标准根据CJ137-2012《道路工程设计规范》、HCM200整理得到。见表4和表5所示。

表4 城市道路一条车道的通行能力 设计速度(km/h)

基本通行能力(pch/(km.ln)) 设计通行能力(pch/(km.ln))

服务水平指标 控制延误(s/veh) 负荷度 排队长度

本文采用交叉口平均延误计算方法[1]。平均延误时间计算表达式如式(7)所示：

表5 信号交叉口服务水平

一级 二级 30 30~50 0.6 0.6~0.8 30 30~80

三级

50~60 0.8~0.9 80~100

四级 60 0.9 100

60 1800 1400

50 1700 1350

40 1650 1300

30 1600 1300

20 1400 1100

0.5T(1

ts

tg)tgT

(7)

]

1[min(1,x)

式中：T表示信号周期长度，单位s；

tg表示有效绿灯时间，单位s；

x表示车道组V/C或饱和度。

根据式(5)、(6)、(7)、(8)得到改进后的BPR综合阻抗函数模型[7]，如式(9)所示：

fab

()vab,011abC1ab

(8) 

f(1ab)v,1

abab1Cab

tab

'

式(8)中tab'表示根据公式(6)调整后的路段行驶时间。

tstab

fab()vabts,011ab

1Cab



(1fab)vt,1ababs1Cab

'

tg

0.5T(1)fab)vabab(

tg0.8[0.8(pb/Pb0.5W2)/W1]Cab

1[min(1,x)T （9）

tg

0.5T(1)

[0.8(pb/Pb0.5W2)/W]fab()vababtg0.8Cab

1[min(1,x)T

根据Braess悖论和改进后的综合阻抗函数模型，结合Pas和Principcipio两人的论文给出对路小区开放前后对道路通行能力是否有影响的判断标准如下：

当

2(nx)3nx

时，说明封闭小区周边交通行车需求要求较低，因此该小区

开放前后不会对周边道路通行状况产生影响；

当

2(nx)

nx

时，说明封闭小区周边交通行车需求要求过高，小区开放后

不能有效地缓解周边道路通行问题，因此该类型小区开放不会对周边道路通行状况产生影响；

当

2(nx)3nx



2(nx)

nx

时，说明封闭式小区周围交通行车能力介于该小

区开放后承受能力之内，因此开放该类型的小区开放对小区周边的道路通行能力

有很好的缓解能力。 5.3 问题三

5.3.1 问题的主题思想

针对问题三，我们选取出若干个小区，通过问题一建立的多指标综合评价系统对其分别进行评分，分析评分结果，将所选取的小区划分为四个类型，从每种类型中随机抽取出一个小区，并在他人调查所得的封闭小区周围道路通行状况的数据的基础上，运用VISSM仿真模拟软件得到开放后的数据，通过问题二所建的模型，定量分析小区开放前后对道路通行状况的影响程度。 5.3.2 不同类型小区的选取

第一步，在我国范围内随机抽取若干个小区，用第一题所建立的评价体系对它们进行评分，并综合考虑道路通行状况受各指标的影响程度，将选取的小区根据其所受到的影响程度大小划分成四个类型。

第二步，用MATLAB软件在每一级中随机抽取一个样本，做为研究对象。 根据本文问题三所述，要选取或构建不同类型的小区，用以定量分析小区开放对道路通行的影响。首先，我们根据问题一中的多指标综合评价标准，对小区的类型进行宏观的划分，并从中筛选出若干个小区。运用分级赋分模型中所建立的分级思想，将小区结构，周边道路结构，车流量三个指标进行分级，并参照分级赋分标准(见表6)对分级后的指标赋予相应的分数。

表6 分级赋分标准 级别 分数

A 6

B 4

C 2

D 1

参照表6中的分级赋分标准，对筛选出的若干个不同类型的小区分别进行打分，根据所获最终分数的不同，将这若干个小区分为A、B、C、D四个类型，采用随机抽样的方法，分别从四个不同等级的小区中，随机抽取一个样本(依次编号1,2,3,4见图1,2,3,4)，所抽样本(见表7)，据此样本，对小区开放的影响进行概括评价。

并且车流量较大，这类型的小区开放后在很大程度上可以缓解小区周边道路通行

的压力，因此，这类型的小区强烈建议开放；对于B、C类型的小区，其小区结构，周边路网密度，车流量三个指标中，有若干个指标较为优越，因此，我们可以根据优越指标的不同，具体分析小区的开放程度。对于D类型的小区，其小区结构，周边道路结构，以及车流量三个指标都不优越，对于这类型的小区，开放前后对道路通行的影响不明显，因此不建议开放。

图1 样本1小区结构图 图2 样本2小区结构图

图3 样本3小区结构图 图4 样本4小区结构图

5.3.3 不同类型小区的定量比较——.基于BPR综合阻抗模型的问题的求解

在5.3.2的基础上，我们搜集与四种不同类型小区相关的数据，利用VISSM软件对四种类型的小区开放前周围的交通状况进行仿真模拟同时利用MATLAB编程对交通流数据进行一次对比(代码见附录)，并且在此基础上对不同类型小区开放后的交通状况进行仿真模拟，以道路容量和动态分布来分配不同类型小区开放后新增道路上的交通量，并且对比两者仿真模拟的结果。本文中用到的评价指标有：小区结构、交叉口延误时间、路段行驶时间、出行时间、排队长度、路段交通量。将搜集到的四种不同类型小区的数据通过VISSM软件仿真模拟，整理得到数据，形成各个小区开放前后相关指标对比表，针对每个指标对不同类型的小区开放前后进行定量分析（问题三中以A、B、C、D分别代表问题二中的样本1、2、3、4）。

(1).出行时间

为衡量该指标在不同类型小区样本开放前后的变化，我们在不同类型小区周围截取相同长度的路段(路段1长1.5km，路段2长2km)，利用仿真软件得到小区开放前后出行时间变化的结果，如表8所示：

表8 交通开放前后出行时间对比一览表

A类型的小区开放前后其出行时间有较为明显的减少，B、C类型的小区开放前后其出行时间也有相应的减少，而C类型的小区其出行时间在小区开放前后无明显的变化。

(2).路段延误时间和交通分担量

路段延误时间在四种不同类型的小区开放前后对比如下表9所示。(排队长度(m);平均延误时(s))

不同。其中，在A类型小区开放前后，排队长度和平均延误时间变化最大，也是最明显，而D类型的小区开放前后，排队长度和平均延误变化最小，说明在不同类型的小区中，评分越高的小区，其开放后对道路状况的缓解程度也越高。同时对比不同小区周围的道路分担能力，如表10所示。发现A类型的小区开放后其周围道路分担能力最强，并且D类型的小区周围道路分担能力最弱，可以认为基本没有分担能力，这也印证了上述的分析，说明小区的评分越高，其开放后对道路的分担能力越强。

表10 开放后道路交通分担量一览表

小区类型 A B C D 分担能力/辆 2643 1398 562 89 (3).路段流量

路段流量在四种不同类型的小区开放前后对比如下表11所示：定义路段流量变化率如下:



C1C2

C1

(10)

式中：表示路段流量变化率；

C1表示开放前路段流量； C2表示开放后原路段流量。

根据仿真软件模拟数据计算路段流量变化率，如表11所示：

表11 路段流量开放前后对比一览表

显的变化，而在D类型小区开放前后没有明显的变化。

(4).路网交通通行状况

鉴于不同类型小区开放前后路网交通通行状况数据对比表较多，本文仅列举出A类型小区开放前后路网交通状况表，分析其开放前后路网通行状况变化，其余类型小区数据见附录二。

表12 A类型小区未开放前路网交通状况一览表

对比表12与表13，A类型小区开放前后路网交通状况，同时根据结合附录中B、C、D小区开放前后路网交通状况，分析可知不同类型小区周围的道路交通状况因小区类型的不同而受到小区开放的影响也不同。其中，A类型小区开放对路网交通状况的影响程度最大，D类型小区开放对路网交通状况影响最小，B和C两种类型的小区因小区结构等因素的不同，从而受到的影响也有一定的差异。

在对交通分担量、出行时间、路网交通状况、路段延误时间、路段流量等多指标分析的基础上，根据问题二所建立的模型，我们根据Braess指标来定量衡量各类型小区开放前后对道路通行的影响。道路通行能力受外界因素影响的直观表现主要是道路通行能力标准量的变化，道路通行能力标准量由行程延误时间和路段行驶时间组成，在某一小型区域内，道路通行能力标准量越小，说明道路通行能力越强。道路通行能力标准量定义如下：

Qts60G

(11)

式中：Q表示道路通行能力标准量；

ts表示行程延误时间；

G表示路段行驶时间。

在所收集数据和仿真数据的基础上，我们计算不同类型小区开放前后道路通行能力标准量如下表所示：

表14 小区开放前道路通行能力标准 小区类型

A B C D

表15 小区开放后道路通行能力标准

小区类型

A B C D

(s)(s)

V/C

t(s)

W1(m) W2(m)

G(min)

Q(s)

86.15 92.36 97.68 102.56 0.93 0.85 0.79 0.56 26.36 48.33 53.10 16.62 3.75 3.50 3.50 3.00 5.00 4.00 4.00 3.00 31.63 35.62 41.23 48.32 1924.16 2185.53 2526.90 2915.82

V/C

t(s)

W1(m) W2(m)

G(min)

Q(s)

86.15 92.36 97.68 102.56 0.93 0.85 0.79 0.56 20.63 45.46 50.18 15.97 3.75 3.50 3.50 3.00 5.00 4.00 4.00 3.00 30.78 34.12 40.68 48.21 1867.43 2092.66 2457.38 2908.57

5.3.4 结果分析

根据问题三的要求，我们首先运用问题一中所建立的分级赋分模型，对筛选出的样本进行初步的定量打分评价，发现对于A类型的小区，其小区结构和周边道路结构很优越，并且车流量较大，这类型的小区开放后在很大程度上可以缓解小区周边道路通行的压力，而对于B、C类型的小区，其小区结构，周边道路结构，车流量三个指标中，有若干个指标较为优越，根据优越指标的不同，我们可以具体分析小区的开放程度。对于D类型的小区，其小区结构，周边道路结构，以及车流量三个指标都不优越，对于这类型的小区，开放前后对道路通行的影响

不明显，因此不建议开放。在问题一模型的基础上，我们根据问题二所建立的模型，首先通过小区开放所影响到的指标进行逐个分析，然后结合仿真模拟所得数据，计算出不同类型小区开放前后道路通行能力标准量，如表14和15所示。对比两个表的数据可以知道A类型的小区其开放后，可以明显增强其周边道路的交通能力，B、C类型的小区开放后，它们周围的道路通行能力也有所增加，但是低于A类型小区开放后对周边道路的影响程度。D类型的小区其开放前后，周边道路通行能力标准基本不变，说明该类型的小区开放对周边道路能力不会产生影响。对比两种方法，发现两者的结果具有一致性，一方面说明分析结果准确性和合理性，另一方面也证明了问题一和问题二改进的模型是具有科学性的。

5.4 问题四

从交通通行角度来看，开放小区的主要目的是为了缓解城市交通干道的通行压力。小区开放提高了对城市内部道路资源的利用率，增加了人均可使用道路面积，并且提高了路网密度，使城市内部干道之间的联系更加紧密，提高了道路的分流能力，从而改善城市道路拥堵的状态。

根据本文的研究结果分析，我们可以了解到并不是任何小区的开放都可以缓解道路压力，从而改善小区周围的道路的交通状况。小区开放对其周围道路通行状况的影响程度受周围道路结构、小区结构及所处位置、小区周围人口密度、车流量等多种因素的共同影响。因此，我们根据仿真模拟分析所得到的数据和模型求解所得到的结论，从交通通行的角度，向城市规划和交通管理部门提出几点建议：

1、因地制宜。城市规划部门应当根据小区及其周围道路通行的实际状况，来决定是否采取小区开放措施。通过本文的研究结果，我们不难发现：当小区周围干道较为密集，车流量大，且小区内部道路结构良好时，适合开放小区，分担干道交通压力；当小区周围的交通状况较好，车流量较小，且小区内部道路结构较差时，开放小区就没有什么实际意义，起不到较好的改善交通状况的作用，反而开放以后，交叉口增加，加大了车辆行驶的安全隐患，影响主路的通行速度。还可能引发小区安保问题。

2、交通管理部门应当加强对交叉口的管理。开放小区虽然增加了可通行的道路，但相应的交叉口数目也大大增加，如果没有合理有效的管理措施，容易引起交通混乱，反而增加了延误时间，甚至影响主路通行。交通管理部门可以根据道路环境，制定有针对性的管理方案，减少延误时间，提高车辆及行人的出行安全系数。

3、优化路网结构。城市规划部门要合理规划小区与道路分布，尽量避免小区拥堵交通的状况。且对于开放式小区还要优化小区内部道路结构，使其能够更高效的缓解主路交通压力。

六、 模型的检验

6.1 误差分析

6.1.1 问题一的误差分析

在问题一的求解中，我们建立了指标权重模型。赋予指标权重的方法有主观赋权法和客观赋权法。主观赋权是人们主观上对各指标赋予权重；客观赋权则是将各指标标准化后,按照一定的规律或规则进行自动赋权。而我们在熵权法的基础

上建立的模型，其指标权重的确定方法为客观赋权法。客观赋权法虽然可以克服主观因素的不利影响,但是赋权中没有充分考虑指标的相对重要程度,仅从数学理论出发,可能与评价者的经验相违背,不适用于有大量人为因素存在的复杂系统评价，因此在本文中所得到的结果产生一定的误差。

6.1.2 问题二的误差分析

在问题二的模型的建立过程中，由于BPR函数只考虑了实际流量对行驶时间的影响，没有考虑到自行车、非机动车以及行人的干扰，虽然我们已经结合本文实际情况，将所有道路对非机动车的通行能力均折算成道路对自行车的通行能力的标准，但是，由于我国的实际道路交通情况较为复杂，折算后的标准依然存在一定的误差，可能会略微影响改进后的BPR综合阻抗模型结果的准确性。同时，在问题二中，我们假设，小区开放后新增道路均属于城市支路的级别，且为单向双车道，交通构成为混合交通。对比实际情况，该假设也可能会影响到结果的准确性，但是对模型进行一定的修正，即可避免该误差。

七、 模型的推广

伴随着社会的发展，城市规模进一步扩张，私家车数量大幅度增加，导致城市出现了诸多交通，居住和社会问题。交通拥堵也逐渐成为大多数城市不得不面对的敏感性问题，而大多数城市一般都从道路，车辆和人口等方面着手解决道路的拥挤问题，很少有人从城市小区结构和城市居住模式入手考虑解决城市道路交通拥挤问题。

本文从城市小区结构域和周边道路结构入手，探究不同类型小区开放对道路通行状况的影响，为解决城市交通问题给出了新的方向，有助于解决城市道路交通问题。缓解城市道路交通压力，并给出相应的关于小区开放的合理化建议。同时，本文所建立的分级赋分模型和BPR模型与实际的情况符合，具有一定的指导性。就更深层次而言，我们也可以利用本文的模型对交通的规划等方面做一个深度的解读。

从整体上来说，本文的分级赋分模型具有一定的一般性，有利于我们进一步的推广，不仅可以用于小区开放对道路影响的综合评价，同样可以应用于食品质量的评价、工业物资的探究等各个领域的评价分析。在具体的使用过程中，可以根据问题不同的实际背景和要求，对模型进行改进，以达到我们的目的，当然也可以根据具体的分析，对数据进行合理的统计处理后，再根据模型的核心方法，从而能较为方便地解决我们所遇到的问题。

八、 模型的评价

8.1 模型的优点

1.鉴于在多指标综合评价中，至今没有一种权重计算方法具有公认的合理性，我们建立分级赋分模型，将各个指标进行等权处理，不使用权重来反映指标对总体结果的贡献程度，但是，对于重要的考察方面，我们增加指标个数来反映该指标的重要程度，从而可以减小权重计算中产生的误差。

2.原BPR函数模型中只考虑实际流量对行驶时间的影响，没有考虑到自行车、非机动车以及行人的干扰，我们在此基础上进行了改进，加入以上这三个重要影

响因素，使模型更加符合我国现实状况。考虑到不同形式车辆在行驶过程中，给道路带来的压力不同，不能一概而论，我们采用了折算系数，把各形态行驶车辆换算成标准车当量，使其在计算过程中口径一致，简化计算过程，减小由于行驶车辆标准不同带来的误差。

3.我们用问题二中的模型所求解出的结果与问题一中的评价体系建立起了密切的联系，使结果更具有科学性。

8.2 模型的缺点

1.在问题一的模型中，采用指标赋权法确定各个指标的权重以及通过指标标准化对原始指标进行处理，从而进一步得到能够反映总体结果的值。各个指标的权重一方面取决于指标本身在决策中的作用以及指标价值的可靠程度，另一方面也取决于决策者对该指标的重视程度。因此，根据该方法得到的结果具有较强的主观性。

2.由于无法明确的检测极端天气对道路通行造成的影响程度，所以在评价小区开放对周边道路通行的影响时不能排除其造成的误差，因此不适用于极端天气的状况。

3.在现实生活中，不文明占道行为是存在的，这种行为对道路通行所造成的影响误差本文模型无法排除。

4. 由于小区开放政策刚颁布不久，小区开放实行后的真实数据目前难以得到。由于缺乏真实数据，使得我们无法对所建的数学模型进行强有力的支撑与验证，因此只能通过交通仿真软件来模拟现实数据，从而间接处理我们的模型。由于影响道路通行能力的动态指标可能会受到时间段的影响而产生略微的波动。

九、 参考文献

[1] 任福田，刘小明，宋建， 交通工程学[M]， 北京：人民交通出版社，2008(08)，169-170.

[2] 刘望保，国内外城市交通循环和支路网的研究进展和展望[J]，规划师论坛，2009，25(6)，21-24. [3] 廖朴，城市生活的店症—封闭式小区的问题及对策，时代建筑，2004(5)，46-49. [4] 路华佗，交通规划理论与方法[M]，北京，清华大学出版社，2006(12)，173-174. [5] 王炜，张桂红，城市道路路阻函数研究[J]，重庆交通学院学报，1992(9),11-13. [6] 刘冰，浅议我国城市支路网的规划与设计[J]，规划师，2009(06)，05-07. [7] 王树盛，黄卫，陆振波，路阻函数关系式推导及其拟合分析研究[J]，公路交通科技，2006,23(4)，107-110.

[8] 马俊来，城市道路交通设施空间资源优化研究[D]，南京，东南大学交通运输工程学院，2006.

[9] 杜鹏，两种交通微观仿真软件的比较分析[J]，农业与科技，2013,15-20

[10] 沈旭，供水安全多指标分级评价方法研究[D]，北京，中国水利水电研究院，2013,20-27.

十、 附录

10.1 交通流对比MATLAB源代码 clear all clf m=52; n=100;

z=zeros(m,n); o=ones(m,n); sand = z ; sandNew = z; gnd = z ; diag1 = z; diag2 = z; and12 = z; or12 = z; sums = z; orsum = z;

gnd(1:m,n-3)=1 ; gnd(1:m,3)=1 ;

gnd(m/4:m/2-2,n/2)=1; gnd(m/2+2:m,n/2)=1; gnd(m/4, 1:n) = 1; gnd(3*m/4, 1:n) = 1 ; r = rand(m,n);

sand(m/4+1:3*m/4-1, 4:n/2-1) = r(m/4+1:3*m/4-1, 4:n/2-1)

p=mod(i,2);

x= [1+p:2:m-2+p]; y = [1+p:2:n-2+p];

diag1(x,y) = (sand(x,y)==1) & (sand(x+1,y+1)==1) & ... (sand(x+1,y)==0) & (sand(x,y+1)==0);

diag2(x,y) = (sand(x+1,y)==1) & (sand(x,y+1)==1) & ... (sand(x,y)==0) & (sand(x+1,y+1)==0);

and12(x,y) = (diag1(x,y)==0) & (diag2(x,y)==0); or12(x,y) = diag1(x,y) | diag2(x,y); sums(x,y) = gnd(x,y) | gnd(x+1,y) | ...

gnd(x,y+1) | gnd(x+1,y+1) ; sandNew(x,y) = ...

(and12(x,y) & ~sums(x,y) & sand(x+1,y+1)) + ...

(or12(x,y) & ~sums(x,y) & sand(x,y+1)) + ... (sums(x,y) & sand(x,y)); sandNew(x+1,y) = ...

(and12(x,y) & ~sums(x,y) & sand(x,y+1)) + ... (or12(x,y) & ~sums(x,y) & sand(x,y))+ ... (sums(x,y) & sand(x+1,y)); sandNew(x,y+1) = ...

(and12(x,y) & ~sums(x,y) & sand(x+1,y)) + ... (or12(x,y) & ~sums(x,y) & sand(x+1,y+1))+ ... (sums(x,y) & sand(x,y+1)); sandNew(x+1,y+1) = ...

(and12(x,y) & ~sums(x,y) & sand(x,y)) + ... (or12(x,y) & ~sums(x,y) & sand(x+1,y))+ ... (sums(x,y) & sand(x+1,y+1)); sand = sandNew;

set(imh, 'cdata', cat(3,z,sand,gnd) ) drawnow end

10.2 数据表格

附录1 中等城市的综合指标的打分标准

表16中等城市的综合指标的打分标准建议值 评价等级 好 指标得分 90-100 人口密度(万人/

km

2

较好 80-90 1.0-2.0 一般 60-80 2.0-3.0 较差 30-60 3.0-5.0 差 0-30 >5.0

)s

6-12 10.0-12.0

12-18 8.0-10.0

18-24 6.0-8.0

>24

人均出行耗时

人均占用道路面积>12.0 (m2)

人均出行成本收入比

人均出行舒适度 交通安全性

机动车出行平均车速(km/h)

单位运输量燃油消耗(升/人公里) 道路网密度(km/km2) 路网可达性(m)

2.5 28

0.10-0.10 2.0-2.5 3.0-4.5 26-28

0.10-0.15 1.5-2.0 4.5-6.0 23-26 0.008-0.020 6.0—6.5

0.15-0.20 1.0-1.5 6.0-7.5 19-23 0.020-0.040 5.4-6.0

>0.30 7.5 0.040

7.1

6.5-7.1

150-200 200-250 >250

交叉口几何结构合>90 85-90 80-85 70-80 理率(%)

交叉口阻塞率(%)

道路噪声污染率

城市GDP增长率>9 7-9 5-7 3-5 （%）

房地产开发（%） >11 9-11 7-9 5-7 服务行业发展（%） >9 7-9 5-7 3-5 运营成本（元/次） 90 85-90 80-85 70-80 （%）

交通成本系数

城市道路建设投资>3.0 2.5-3.0 2.0-2.5 1.5-2.0 收益

附录2 不同类型小区开放前后道路通行状况表

表17 B类型小区开放前道路通行状况变化一览表

表18 B类型小区开放后道路通行状况变化一览表

表19 C类型小区开放前道路通行状况变化一览表

90 >25 >25 1.80 >20 2.0 >30

表20 C类型小区开放后道路通行状况变化一览表

表21 D类型小区开放前道路通行状况变化一览表

表22 D类型小区开放后道路通行状况变化一览表

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