基于SD模型的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)模擬及運(yùn)行效率研究

李明偉

(信陽(yáng)師范學(xué)院 旅游學(xué)院，河南 信陽(yáng) 464000)

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基于SD模型的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)模擬及運(yùn)行效率研究

李明偉

(信陽(yáng)師范學(xué)院 旅游學(xué)院，河南 信陽(yáng) 464000)

城市路網(wǎng)交通作為城市交通建設(shè)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，直接決定了城市交通的運(yùn)輸能力。但受多重因素的影響，路網(wǎng)交通的運(yùn)輸效率難以滿足日益增長(zhǎng)的城市交通需求，因而造成一系列城市交通問(wèn)題。通過(guò)引入系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖析，挖掘主要影響因素，明確因素間的作用關(guān)系，并構(gòu)建因果關(guān)系圖和系統(tǒng)流圖。進(jìn)而，梳理各要素是如何作用于路網(wǎng)結(jié)構(gòu)并促進(jìn)其效益的發(fā)揮，創(chuàng)新構(gòu)建城市路網(wǎng)交通運(yùn)行效率的定量分析模型，為城市交通建設(shè)及規(guī)劃提供參考，并指導(dǎo)智能化交通系統(tǒng)的發(fā)展建設(shè)。

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)；路網(wǎng)結(jié)構(gòu)；運(yùn)行效率；模擬

城市路網(wǎng)交通是由一定結(jié)構(gòu)和程序聯(lián)系起來(lái)的、以滿足城市發(fā)展對(duì)交通需求為中心的、以環(huán)境平衡為基礎(chǔ)的眾多要素有機(jī)組合而成的綜合體[1]。受開(kāi)放性、動(dòng)態(tài)性、復(fù)雜性等多重因素的綜合作用，其內(nèi)部運(yùn)行經(jīng)常出現(xiàn)紊亂，從而引發(fā)一系列城市交通問(wèn)題。面對(duì)復(fù)雜的城市交通問(wèn)題，透過(guò)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部特征進(jìn)行分析，促使各影響因素之間合理分工、相互作用，共同致力于路網(wǎng)交通健康、穩(wěn)定、持續(xù)的發(fā)展，是解決城市交通問(wèn)題的有效手段。通過(guò)分析，筆者引入系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法(system dynamics， SD)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)功能、特征及原理的模擬。這不僅有助于明確影響路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的主要因素及因素間的作用關(guān)系，還對(duì)路網(wǎng)交通規(guī)劃具有高度指導(dǎo)意義。

1 機(jī)理分析

1.1 城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)定義

圖1 城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)

從宏觀層面定性分析，可將城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)[2]分為功能結(jié)構(gòu)、布局結(jié)構(gòu)、等級(jí)結(jié)構(gòu)3個(gè)領(lǐng)域,如圖1所示。3種結(jié)構(gòu)密不可分，只有合理組織三者的關(guān)系，才能保證城市路網(wǎng)交通功能發(fā)揮到最佳水平。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)是一個(gè)綜合性概念，而從不同角度分析，又可衍生出不同結(jié)構(gòu)，城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)其實(shí)是三者的有機(jī)結(jié)合體。從微觀角度定量分析，可將城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)定義為由若干節(jié)點(diǎn)組成的集合D和連接各節(jié)點(diǎn)的邊組成的集合S共同構(gòu)成，即C=(Di,Sij)。其中，Di(1≤i≤D)為路網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)，Sij(1≤j≤D,i≠j)為連接節(jié)點(diǎn)Di與Dj的邊。如果用“0-1”矩陣A=[aij]m×n表示不同節(jié)點(diǎn)之間的連通情況，則aij=0表示節(jié)點(diǎn)Di與Dj之間沒(méi)有連接，aij=1表示節(jié)點(diǎn)Di與Dj連接。

1.2 城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)分類

從平面視角來(lái)看，城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)可抽象為由一系列節(jié)點(diǎn)和線條有機(jī)連接的圖形。國(guó)外學(xué)者麥克盧斯基[3]將路網(wǎng)結(jié)構(gòu)分為：放射加環(huán)式、棋盤(pán)式、方格網(wǎng)加放射式、三角式、六角式及綜合式6大類。THOMSON[4]則將其分為：串聯(lián)式、蛛網(wǎng)式、放射式、樹(shù)枝式、棋盤(pán)式5大類。但這些模式是基于歐美國(guó)家的城市提出的，與我國(guó)城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)存在一定差異；而且隨著城市化進(jìn)程加快，單一的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)模式已不能滿足城市的發(fā)展需求，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)模式開(kāi)始朝著更復(fù)雜的方向演進(jìn)。結(jié)合我國(guó)眾多城市的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)規(guī)劃及建設(shè)現(xiàn)狀，筆者將現(xiàn)階段我國(guó)(不包含香港、澳門(mén)和臺(tái)灣)城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)歸納為4種類型：放射加環(huán)式、方格網(wǎng)式(棋盤(pán)式)、自由式和綜合式(混合式)。

(1)放射加環(huán)式是在放射式路網(wǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)，加環(huán)之后，環(huán)路可在一定程度上承擔(dān)原路網(wǎng)主干路的交通流，緩解交通壓力。該模式克服了放射式難以完成不同區(qū)域間有效運(yùn)輸?shù)娜秉c(diǎn)，在規(guī)劃、評(píng)價(jià)城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)時(shí)具有重要意義。如國(guó)內(nèi)的成都市、天津市，國(guó)外的巴黎、莫斯科、柏林等都采用了該模式。

(2)方格網(wǎng)式的主要特點(diǎn)是沒(méi)有明顯的城市中心交通樞紐，每隔一段距離設(shè)置近似于平行的道路，使出行者在縱橫方向上有多條道路供選擇，路網(wǎng)整體通行能力較強(qiáng)。其缺點(diǎn)是對(duì)角線方向交通受限，難以適應(yīng)城市交通后期的快速發(fā)展。一般來(lái)說(shuō)，平原城市偏向于選擇方格網(wǎng)式路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如國(guó)內(nèi)的西安市、鄭州市等，國(guó)外的華盛頓、紐約等都使用了該模式。

(3)自由式路網(wǎng)結(jié)構(gòu)模式的建設(shè)通常受城市地理位置、地形地貌等因素影響，如城市中有山丘、河流、湖泊等，迫使道路沿著它們建設(shè)，由此便形成了自由式路網(wǎng)，如重慶市。其中，自由式路網(wǎng)又分為規(guī)則式和不規(guī)則式兩種，規(guī)則式類似于方格網(wǎng)式，而不規(guī)則式與其差異較大，且不適于城市路網(wǎng)建設(shè)，筆者重點(diǎn)探討規(guī)則的自由式路網(wǎng)。

(4)綜合式路網(wǎng)模式也稱混合式路網(wǎng)模式，是現(xiàn)代城市路網(wǎng)規(guī)劃中常用的模式，從結(jié)構(gòu)上看是以上3種模式的有機(jī)結(jié)合，從功能上看其融合了其他模式的優(yōu)點(diǎn)、避開(kāi)了其他模式的缺點(diǎn)，是現(xiàn)代城市路網(wǎng)規(guī)劃的首選模式。在國(guó)內(nèi)，北京(放射加環(huán)式+方格網(wǎng)式混合)、上海等城市均采用了該模式。

綜上所述，對(duì)4種模式的主要優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較分析，如表1所示?；趯?duì)城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的分類結(jié)果，結(jié)合上述對(duì)不同類型路網(wǎng)結(jié)構(gòu)模式之間聯(lián)系與區(qū)別的探討可知，綜合式路網(wǎng)結(jié)構(gòu)模式是放射加環(huán)式、方格式及自由式3種模式的有機(jī)結(jié)合，不僅具備了三者的優(yōu)點(diǎn)，還能有效避開(kāi)其短板問(wèn)題。因此，為了保證研究深度，兼顧研究的全面性，筆者最終選擇以綜合式路網(wǎng)結(jié)構(gòu)(以下簡(jiǎn)稱為路網(wǎng)結(jié)構(gòu))為研究切入點(diǎn)展開(kāi)研究。

1.3 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的適用性分析

SD適用于模擬有信息反饋的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)作為一個(gè)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，其信息反饋在結(jié)構(gòu)、功能等層面的動(dòng)態(tài)關(guān)系都可用SD模型進(jìn)行模擬分析[5]。總體來(lái)說(shuō)，SD模擬城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)時(shí)的適用性體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：①城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)屬于長(zhǎng)期穩(wěn)定性系統(tǒng)，具有明顯的基本信息反饋結(jié)構(gòu)，是具有較大慣性的社會(huì)系統(tǒng)，適合進(jìn)行SD模擬。②城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)中存在多個(gè)反饋回路，且影響因素較多，在模擬分析時(shí)會(huì)存在數(shù)據(jù)不足或參數(shù)難以量化等問(wèn)題，從而導(dǎo)致系統(tǒng)行為模式對(duì)參數(shù)缺乏一定的敏感性，并影響模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。而SD在模擬時(shí)能很好地解決由數(shù)據(jù)缺失所帶來(lái)的負(fù)面影響，能夠?qū)Τ鞘新肪W(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)展的行為模式、趨勢(shì)等進(jìn)行準(zhǔn)確模擬分析。③城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性決定了其難以用簡(jiǎn)單線性模型模擬，而SD是在定性分析基礎(chǔ)上使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行模擬，為復(fù)雜城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的模擬提供了有效方法。④對(duì)任何現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，單純使用定性或定量方法進(jìn)行模擬是不準(zhǔn)確的，城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)亦是如此。SD可通過(guò)定性定量相結(jié)合方法，對(duì)系統(tǒng)變量的特征、反饋機(jī)制、作用關(guān)系等進(jìn)行模擬。

表1 4種路網(wǎng)結(jié)構(gòu)模式的優(yōu)缺點(diǎn)綜合對(duì)比分析

1.4 界定城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)邊界

界定對(duì)象系統(tǒng)邊界是進(jìn)行SD模擬的前提，目的是明確系統(tǒng)主要構(gòu)成要素的類別和數(shù)量，并通過(guò)分析與系統(tǒng)有直接關(guān)系的要素，構(gòu)造目標(biāo)系統(tǒng)。從SD角度出發(fā)進(jìn)行系統(tǒng)邊界劃分時(shí)，要遵循以下基本原則：①深入探索構(gòu)成系統(tǒng)的各主體，梳理主體之間的作用方式及聯(lián)系；②分析影響主體的主要因素及因素間的關(guān)系，構(gòu)建反饋回路，并保證反饋回路的完整性。

由于城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的復(fù)雜性，分析時(shí)難以用精確的語(yǔ)言文字描述系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和行為。因此，在研究時(shí)以路網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征為依托，對(duì)其總體結(jié)構(gòu)和行為進(jìn)行細(xì)分。將城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的邊界界定為路段系統(tǒng)和交叉口系統(tǒng)兩類，其中，路段系統(tǒng)涵蓋了路段交通方式、路段。城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的邊界界定如圖2所示。

圖2 城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的邊界圖

2 城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析

2.1 主要主體的影響因素

由于城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)是一個(gè)受城市經(jīng)濟(jì)、人口、道路、車輛、管理、環(huán)境等眾多因素影響的復(fù)雜大系統(tǒng)[6]。在從整體運(yùn)行入手分析時(shí)，可將所有因素揉合并分類到各個(gè)子系統(tǒng)中，得到子系統(tǒng)的影響因素，如表2所示。

2.2 主要因果反饋回路

根據(jù)SD的建模方法，在分析系統(tǒng)整體因果關(guān)系前，首先掌握系統(tǒng)整體與部分之間的關(guān)系，其次明確主要因素間的關(guān)系，最后根據(jù)主要因素形成因果反饋回路。基于上述研究結(jié)果，形成如下因果反饋回路，如圖3～圖6所示。

表2 路網(wǎng)結(jié)構(gòu)各子系統(tǒng)及主要因素變量

圖3 反饋回路1

圖4 反饋回路2

2.3 因果關(guān)系圖和流圖

綜合以上分析結(jié)果，可形成城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的因果關(guān)系圖，如圖7所示,其描述了各因素之間相互影響、相互制約的方式及路徑。不難看出，運(yùn)用SD因果關(guān)系圖建模法構(gòu)建的模型，因果關(guān)系清楚，層次分明，有利于確定系統(tǒng)的主導(dǎo)反饋環(huán)和發(fā)現(xiàn)影響關(guān)鍵變量的系統(tǒng)基模，便于研究者全面了解路網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，從而開(kāi)展系統(tǒng)的研究。然后，在因果關(guān)系模型基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析、構(gòu)建系統(tǒng)流圖和結(jié)構(gòu)方程式，建立路網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)功能、特征及原理的模擬。

圖5 反饋回路3

圖6 反饋回路4

圖7 城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)因果關(guān)系圖

根據(jù)因果關(guān)系圖研究結(jié)果可知，城市機(jī)動(dòng)車保有量、城市出行總量、城市GDP、城市道路里程、城市道路面積、城市路網(wǎng)組織結(jié)構(gòu)、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)施、路網(wǎng)交通運(yùn)行狀態(tài)等是表征路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵性指標(biāo)。因此，在分析路網(wǎng)結(jié)構(gòu)流圖時(shí)，以上述指標(biāo)之間的相互作用關(guān)系為出發(fā)點(diǎn)，深入分析影響路網(wǎng)交通運(yùn)行的各因素之間的定性和定量關(guān)系。由于系統(tǒng)流圖是對(duì)因果關(guān)系圖中的變量進(jìn)行量化，因此，在構(gòu)建系統(tǒng)流圖之前需明確二者之間的關(guān)系。通過(guò)分析，筆者認(rèn)為因果關(guān)系圖和系統(tǒng)流圖存在如下關(guān)系：①系統(tǒng)流圖是對(duì)因果關(guān)系圖的細(xì)化；②因果關(guān)系圖中的所有系統(tǒng)要素均要在系統(tǒng)流圖中有對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)變量；③因果關(guān)系圖中的所有因果鏈均要體現(xiàn)在系統(tǒng)流圖中；④系統(tǒng)流圖中可以包含因果關(guān)系圖中沒(méi)有的變量或關(guān)系；⑤系統(tǒng)流圖中至少要有一個(gè)積累變量；⑥正確確定積累變量和速率變量是系統(tǒng)流圖的關(guān)鍵?；谝陨戏治?，構(gòu)建路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)流圖，如圖8所示。

系統(tǒng)因果關(guān)系圖是描述系統(tǒng)內(nèi)部要素之間定性關(guān)系的有效工具，而系統(tǒng)流圖則是量化分析要素間作用關(guān)系的主要方法。系統(tǒng)流圖成功地將因果關(guān)系圖中的要素量化為常量、流位變量等，并借助動(dòng)力學(xué)方程式闡明了要素間的數(shù)學(xué)關(guān)系，能夠更具體、更全面地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析描述。由路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)流圖可知，在不考慮城市車輛、人口等因素的前提下，城市路網(wǎng)交通建設(shè)投資主要作用于路段和交叉口等基礎(chǔ)設(shè)施。其中，道路建設(shè)投資影響了路網(wǎng)等級(jí)結(jié)構(gòu)、道路長(zhǎng)度、面積等，而不同等級(jí)路段由于承擔(dān)的交通流量不同，促使路網(wǎng)交通運(yùn)行狀態(tài)受到影響，進(jìn)而影響路網(wǎng)交通的整體運(yùn)行效率。此外，交叉口建設(shè)投資決定了平面和立體交叉口的建設(shè)質(zhì)量、數(shù)量及交通流的分配速度等，影響交叉口處的車輛排隊(duì)時(shí)間，并影響路網(wǎng)交通運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行效率。在考慮車輛、人口等因素時(shí)，由于路網(wǎng)結(jié)構(gòu)作為這些因素活動(dòng)的基礎(chǔ)支撐，隨著人口和車輛數(shù)量的增加，路網(wǎng)交通的負(fù)荷隨之增加，也會(huì)影響路網(wǎng)交通的運(yùn)行狀態(tài)和效率。所以，對(duì)于任意一種路網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，路段交通方式、路段交通組織方式及交叉口形式等都是ITS建設(shè)時(shí)必須要研究的對(duì)象；同時(shí)，ITS作為一項(xiàng)基于路網(wǎng)結(jié)構(gòu)并作用于人、車、管理等因素的信息系統(tǒng)，只有明確梳理各要素之間的相互作用關(guān)系，方能為路網(wǎng)ITS建設(shè)及應(yīng)用提供最佳的指導(dǎo)思路。

圖8 城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)流圖

3 城市路網(wǎng)交通運(yùn)行效率分析

筆者使用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法挖掘了影響城市路網(wǎng)交通運(yùn)行的主要因素及因素間的作用關(guān)系，但是各個(gè)因素對(duì)路網(wǎng)交通運(yùn)行情況的精確影響作用并不能充分顯示。因此，為了使這一作用更加明確，筆者引入定量化處理方法進(jìn)行分析，期望能夠明晰影響路網(wǎng)交通運(yùn)行效率的各因素之間的量化關(guān)系，以便為提升路網(wǎng)交通運(yùn)行效率提供參考。

作為一個(gè)在一定時(shí)間內(nèi)完成人和物移動(dòng)的整體，關(guān)于路網(wǎng)運(yùn)輸效率的衡量是復(fù)雜的、有爭(zhēng)議的。目前，在研究路網(wǎng)交通運(yùn)輸效率時(shí)，最常用方法是使用路網(wǎng)容量[7]、路網(wǎng)飽和度[8]及路網(wǎng)周轉(zhuǎn)量[9]等作為衡量其效率的主要指標(biāo)。對(duì)上述指標(biāo)的主要構(gòu)成要素進(jìn)行剖析之后發(fā)現(xiàn)，路網(wǎng)容量和路網(wǎng)飽和度指標(biāo)在采集數(shù)據(jù)時(shí)存在較大的困難，且數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出非常不穩(wěn)定的狀態(tài)；同時(shí)，參考李明偉等[10]提出的研究結(jié)論可知，客運(yùn)周轉(zhuǎn)量被認(rèn)為是影響路網(wǎng)交通暢通性的重要指標(biāo)，亦即影響路網(wǎng)交通運(yùn)行效率的指標(biāo)。此外，參考上述系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果可知，客運(yùn)周轉(zhuǎn)量是影響路網(wǎng)交通運(yùn)行狀態(tài)的主要指標(biāo)之一。因此，最終選擇單位時(shí)間內(nèi)單位面積交通用地完成的路網(wǎng)交通客運(yùn)周轉(zhuǎn)量，作為衡量城市路網(wǎng)交通運(yùn)行效率的主要指標(biāo)[11]。

假設(shè)城市X共有m種交通方式，X的交通用地面積為D，Qt為路網(wǎng)道路等級(jí)結(jié)構(gòu)分類(t=1表示快速路，t=2表示主干道，t=3表示次干道，t=4表示支路，t=5表示街坊道路，t=6表示除以上道路之外的其他道路)，單位時(shí)間內(nèi)Qt路段中完成的客運(yùn)周轉(zhuǎn)量為PQt，單位時(shí)間內(nèi)第i種交通方式在Qt路段中完成客運(yùn)周轉(zhuǎn)量為PiQt，則有：

(1)

設(shè)Qt路段中每條車道寬度為WQt，第i種交通方式占據(jù)的平均道路長(zhǎng)度為L(zhǎng)iQt，則第i種交通方式占用的道路面積AiQt為：

AiQt=WQt×LiQt

(2)

設(shè)LQt為Qt路段的長(zhǎng)度，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的第i種交通方式的車輛數(shù)為NiQt，第i種交通方式的平均乘客數(shù)量為niQt，則有：

LiQt=LQt/NiQt

(3)

設(shè)Qt路段中的平均車速為ViQt，則有：

PiQt=NiQt×niQt×VQt=

[(LQt×WQt)/AiQt]×niQt×ViQt=

[(LQt×WQt)/(WQt×LiQt)]×niQt×ViQt=

[LQt/LiQt]×niQt×ViQt=

[LQt/(ViQt/NiQt)]×niQt×ViQt=

LQt×NiQt×niQt

(4)

那么對(duì)于整個(gè)研究范圍來(lái)講，第i種交通運(yùn)輸方式單位時(shí)間內(nèi)完成的客運(yùn)周轉(zhuǎn)量Pi為：

(5)

設(shè)第i種交通方式在城市單位用地面積中完成的客運(yùn)周轉(zhuǎn)量為CiQt：

CiQt=Pi/D

(6)

對(duì)于所有交通方式來(lái)說(shuō)，城市建設(shè)用地面積的客運(yùn)周轉(zhuǎn)量為：

(7)

以上公式表明：城市路網(wǎng)運(yùn)行效率與路網(wǎng)建設(shè)投資、交通建設(shè)用地面積、路網(wǎng)等級(jí)結(jié)構(gòu)、不同等級(jí)路段的承載能力等因素有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。對(duì)于一個(gè)城市來(lái)說(shuō)，城市交通建設(shè)用地面積越大、路網(wǎng)建設(shè)投資越多，城市中運(yùn)行效率較高的路段占全部路網(wǎng)的比例就越高；同時(shí)不同交通運(yùn)輸方式之間的干擾程度越低，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)輸承載能力越高，路網(wǎng)運(yùn)行效率就越好，即提高不同交通運(yùn)輸方式的客運(yùn)周轉(zhuǎn)量是提升路網(wǎng)交通運(yùn)行效率的有效手段。

筆者通過(guò)引入SD方法對(duì)城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行剖析，有助于明確影響路網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要構(gòu)成要素及要素間的作用關(guān)系，對(duì)基于路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的各類交通建設(shè)具有高度指導(dǎo)意義；同時(shí)，也使人們對(duì)城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)更加深入。需說(shuō)明的是，筆者僅用SD方法對(duì)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性模擬，尋找影響路網(wǎng)交通運(yùn)行效率的主要因素和因素之間的作用關(guān)系，未對(duì)因素之間的作用關(guān)系展開(kāi)定量模擬研究。

4 結(jié)論

筆者借助SD模型對(duì)城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖析，挖掘了影響路網(wǎng)交通運(yùn)行的主要因素，梳理了各因素的作用方式及相互間的作用關(guān)系，并創(chuàng)新性地構(gòu)建了路網(wǎng)交通運(yùn)行效率的定量分析模型。通過(guò)筆者研究，有利于了解不同因素對(duì)路網(wǎng)運(yùn)行效率的作用程度，知曉路網(wǎng)自身的短板問(wèn)題，有利于城市交通體系的后期建設(shè)與優(yōu)化。而且，路網(wǎng)作為智能交通技術(shù)建設(shè)與應(yīng)用的基礎(chǔ)支撐，對(duì)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的梳理研究有助于明確智能化技術(shù)在城市中的建設(shè)重點(diǎn)，從而基于路網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征，有針對(duì)性地建設(shè)智能化交通系統(tǒng)。

[1] 趙玲,鄧敏,王佳.基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性分析[J].地理與地理信息科學(xué),2010,26(5):11-15.

[2] 胡郁蔥.城市路網(wǎng)模塊結(jié)構(gòu)探測(cè)及Hub路段診斷算法[J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào),2014,49(4):706-711.

[3] 麥克盧斯基. 道路型式與城市景觀[M].盧紹曾，譯.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1992：51-62.

[4] 湯姆遜. 城市布局與交通規(guī)劃[M]. 倪文彥,陶五馨，譯.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1982：34-45.

[5] 常紹舜.從經(jīng)典系統(tǒng)論到現(xiàn)代系統(tǒng)論[J].系統(tǒng)科學(xué)學(xué)報(bào),2011,19(3):1-4.

[6]CHEZH.Aparticleswarmoptimizationalgorithmforsolvingunbalancedsupplychainplanningproblems[J].AppliedSoftComputing, 2012,12(4):1279-1287.

[7] 陳春妹,任福田,榮建,等.隨機(jī)效用理論在路網(wǎng)容量研究中的應(yīng)用[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2002(4):436-439.

[8]CINTRONA,RAVINDRANAR,VENTURAJA.Multi-criteriamathematicalmodelfordesigningthedistributionnetworkofaconsumergoodscompany[J].Computers&IndustrialEngineering，2010,58(4):584-593.

[9] KAMALI A,GHOMI S M T F， JOLAI F . A multi-objective quantity discount and joint optimization model for coordination of a single-buyer multi-vendor supply chain[J]. Computers & Mathematics with Applications, 2011,62(8):3251-3269.

[10] 李明偉,云俊,官淑琪.基于回歸模型的ITS對(duì)城市交通暢通性貢獻(xiàn)研究[J].數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí),2015,45(22):74-80.

[11] SADJADY H, DAVOUDPOUR H. Multi-commodity supply chain network design with mode selection, lead-times and inventory costs[J]. Computers & Operations Research, 2012,39(7):1345-1354.

LI Mingwei:Lect.; School of Tourism , Xinyang Normal University, Xinyang 464000,China.

Research on the Structure Simulation and Operating Efficiency of Road Network Based on the SD Model

LI Mingwei

As an important link in the course of the construction of urban traffic, urban road network determines the transport capacity of the urban traffic directly. However, influenced by multiple factors, the transportation efficiency of road network traffic is difficult to meet the increasing urban traffic demand, which resulted in a series of urban traffic problems. By introducing the system dynamics model, the structure of road network is analyzed. Then the main influence factors are excavated, the role of the relationship between factors is clear and the causal relationship diagram and system flow chart are built. Thus how the factors applied to promote the efficiency of road network structure are combed, the quantitative analysis model of urban road network traffic efficiency is built innovational, which can provide reference for urban traffic construction and planning, and it can guide the construction and development of intelligentized transportation system.

system dynamics; road network structure; operating efficiency; simulation

2095-3852(2017)03-0311-06

A

2016-12-09.

李明偉(1989-)，男，河南信陽(yáng)人，信陽(yáng)師范學(xué)院旅游學(xué)院講師，主要研究方向?yàn)橄到y(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)優(yōu)化.

交通運(yùn)輸部重大信息化科技基金項(xiàng)目(2012-364-221-106).

U12

10.3963/j.issn.2095-3852.2017.03.014