城市干道立體過(guò)街設(shè)施布局多目標(biāo)評(píng)價(jià)

塔 建 胡勁松 王俊輝

(廣州市交通規(guī)劃研究院 廣州 510230)

0 引 言

立體過(guò)街設(shè)施從根本上實(shí)現(xiàn)了人車(chē)分離，提高了行人過(guò)街的安全性，減少了機(jī)動(dòng)車(chē)延誤時(shí)間，近年來(lái)大中城市普遍開(kāi)展立體過(guò)街設(shè)施項(xiàng)目布局規(guī)劃設(shè)計(jì)工作.立體過(guò)街設(shè)施建設(shè)投資較大，一旦建成，后期維護(hù)、管理成本較高，為避免立體過(guò)街設(shè)施建成后出現(xiàn)無(wú)人走的情況，有必要對(duì)立體過(guò)街設(shè)施布局方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，分析各個(gè)立體過(guò)街設(shè)施布局方案存在的問(wèn)題，判斷出最優(yōu)的立體過(guò)街設(shè)施布局方案.

Holland等[1]研究了不同年齡組、不同性別的人員、駕駛員和非駕駛員在三種預(yù)設(shè)情景中的過(guò)街行為.Araujo等[2]從連續(xù)性、安全度、舒適度等角度評(píng)估了信號(hào)交叉口的人行過(guò)街設(shè)施，并對(duì)其影響因素的重要程度從行人角度進(jìn)行了排序.Landis等[3]根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查得到人行過(guò)街設(shè)施服務(wù)水平的影響因素，通過(guò)多元回歸確定了過(guò)街設(shè)施服務(wù)等級(jí)的量化評(píng)價(jià)模型.Dixon[4]通過(guò)選擇一些經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)家學(xué)者對(duì)行人設(shè)施進(jìn)行打分獲得指標(biāo)權(quán)重，對(duì)設(shè)施系統(tǒng)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià).李娟等[5]從行人過(guò)街特點(diǎn)的角度，通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外行人過(guò)街設(shè)施間距、行人交通特性，提出了立體過(guò)街設(shè)施選址模型，這為過(guò)街設(shè)施合理布局的研究分析提供了思路.王志[6]以立體過(guò)街設(shè)施服務(wù)性能為總體目標(biāo)，考慮設(shè)施的規(guī)劃布置、功能設(shè)計(jì)、管理維護(hù)等方面因素，采用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)西安市部分立體過(guò)街設(shè)施進(jìn)行了評(píng)價(jià).劉貴謙[7]構(gòu)建了立體過(guò)街設(shè)施服務(wù)性能合理性、協(xié)調(diào)性、方便性、舒適性4個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)體系，采用熵值法對(duì)哈爾濱市部分立體過(guò)街設(shè)施的服務(wù)性能進(jìn)行了評(píng)價(jià).

現(xiàn)有研究成果多側(cè)重對(duì)平面過(guò)街設(shè)施布局和立體過(guò)街設(shè)施服務(wù)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，有關(guān)立體過(guò)街設(shè)施布局方案綜合評(píng)價(jià)研究分析的成果較少.對(duì)立體過(guò)街設(shè)施進(jìn)行評(píng)價(jià)的研究，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系尚不完善，需要對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化；指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的確定常通過(guò)專(zhuān)家評(píng)分法獲得，評(píng)價(jià)精度較差，存在較大的主觀性，缺少主客觀相結(jié)合的量化綜合評(píng)價(jià)模型.

本文擬系統(tǒng)地梳理立體過(guò)街設(shè)施布局評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建多目標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；采用AHP和熵值法相結(jié)合的方法確定指標(biāo)權(quán)重，并基于灰關(guān)聯(lián)TOPSIS法對(duì)布局方案進(jìn)行綜合比較分析和排序，得到逼近于理想解的布局方案.

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

布局，文獻(xiàn)[8]將其解釋為對(duì)建設(shè)等事物的設(shè)計(jì)規(guī)劃，如工業(yè)布局、建設(shè)小區(qū)布局等.過(guò)街設(shè)施布局是指統(tǒng)籌安排設(shè)施在路網(wǎng)的位置，并確定設(shè)施方式(人行橫道、天橋、地道)、設(shè)置型式(結(jié)構(gòu)型式、平面型式、外觀造型)，以及相關(guān)配套設(shè)施(附屬設(shè)施、無(wú)障礙設(shè)施等)規(guī)劃設(shè)計(jì)等內(nèi)容.為合理規(guī)劃立體過(guò)街設(shè)施在城市干道的布局方案，提出人性化設(shè)計(jì)指引，對(duì)現(xiàn)狀立體過(guò)街設(shè)施布局方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)十分必要.遵照指標(biāo)選擇的綜合性、代表性、可操作性原則，考慮立體過(guò)街設(shè)施布局方案的合理性[9]、便捷性、協(xié)調(diào)性、舒適性和安全性[10]等5個(gè)方面，同時(shí)結(jié)合行人對(duì)過(guò)街設(shè)施的選擇偏好，提出立體過(guò)街設(shè)施布局多目標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見(jiàn)表1.

評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括5個(gè)維度25項(xiàng)指標(biāo)，指標(biāo)獲取方式包括觀測(cè)統(tǒng)計(jì)和意愿調(diào)查兩種.觀測(cè)統(tǒng)計(jì)是指通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)立體過(guò)街設(shè)施現(xiàn)狀信息，統(tǒng)計(jì)得到相關(guān)指標(biāo)值.意愿調(diào)查是慢行交通規(guī)劃中體現(xiàn)行人和騎車(chē)者意愿和特征的一項(xiàng)重要規(guī)劃技術(shù)，本次調(diào)查采用“體驗(yàn)-響應(yīng)”的意愿調(diào)查方法，來(lái)獲取行人對(duì)立體過(guò)街設(shè)施現(xiàn)狀布局的評(píng)判信息.該調(diào)查方法是在對(duì)行人過(guò)街過(guò)程跟蹤觀測(cè)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行攔截問(wèn)詢(xún)調(diào)查，這樣有效避免了RP調(diào)查中由于被調(diào)查者并非過(guò)街人群或行人記憶模糊而導(dǎo)致調(diào)查結(jié)果與實(shí)際感受相差較大的弊端，提高調(diào)查問(wèn)卷的有效性.調(diào)查得到相關(guān)布局指標(biāo)后，采用5分制對(duì)指標(biāo)進(jìn)行賦值.

2 設(shè)施布局多目標(biāo)評(píng)價(jià)方法

2.1 AHP法與熵值法結(jié)合確定指標(biāo)綜合權(quán)重

1) AHP法賦權(quán) AHP法是一種定量與定性分析相結(jié)合的多準(zhǔn)則的決策方法，通過(guò)模擬人在解決復(fù)雜問(wèn)題時(shí)的決策思維和判斷過(guò)程，利用專(zhuān)家的主觀意見(jiàn)得到指標(biāo)權(quán)重.AHP法基本思路是首先將問(wèn)題分解為若干組成要素，并將這些要素按支配關(guān)系形成有序的遞階層次結(jié)構(gòu)；然后通過(guò)兩兩比較的方式確定層次中諸因素的相對(duì)重要性，構(gòu)造判斷矩陣，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)；最后綜合各層次要素的重要程度，得到各個(gè)要素的綜合權(quán)重.

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

注：(1)020為“1”.

(2)00.9為“1”.

(3)賦值區(qū)間“5”-非常好、非常協(xié)調(diào)；“4”-好、協(xié)調(diào)；“3”-一般；“2”-不好、不協(xié)調(diào)；“1”-非常不好、非常不協(xié)調(diào).

2) 熵值法賦權(quán) 熵值法是以信息論中信息熵的原理為基礎(chǔ)，根據(jù)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)中評(píng)價(jià)指標(biāo)信息的大小賦于評(píng)價(jià)指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重[13].由于熵值法是一種客觀賦權(quán)法，因此大多數(shù)專(zhuān)家學(xué)者認(rèn)為熵值法是一種較為可靠計(jì)算權(quán)重的方法，通過(guò)熵值確定指標(biāo)權(quán)重，可以提高評(píng)價(jià)精度[14].熵值法對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行評(píng)價(jià)的一般步驟如下.

步驟1定義評(píng)價(jià)矩陣 設(shè)共有m個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象，n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，定義原始評(píng)價(jià)矩陣為

X=(xij)mn1≤i≤m；1≤j≤n

(1)

式中：xij為評(píng)價(jià)者對(duì)第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的第j個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值.

步驟2計(jì)算比重 第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的第j個(gè)指標(biāo)的比重為

(2)

步驟3計(jì)算熵值.對(duì)于某項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，不同對(duì)象的指標(biāo)值差距越大，則該指標(biāo)在評(píng)價(jià)中所起的作用就越大.第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值為

(3)

式中：hj為第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值，0≤hj≤1；k為調(diào)節(jié)系數(shù)，k=1/lnm.

步驟4計(jì)算熵權(quán).根據(jù)熵值法原理，第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)為：

(4)

(5)

2.2 基于灰關(guān)聯(lián)TOPSIS法的綜合評(píng)價(jià)

逼近于理想解法(TOPSIS法)是一種逼近于理想解的排序法，僅要求各效用函數(shù)具有單調(diào)遞増(或遞減)性，通過(guò)檢測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)象與最優(yōu)解、最劣解的距離來(lái)進(jìn)行排序，若評(píng)價(jià)對(duì)象最靠近最優(yōu)解同時(shí)又最遠(yuǎn)離最劣解，則為最優(yōu)；其中最優(yōu)解的各指標(biāo)值都達(dá)到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的最優(yōu)值，最劣解的各指標(biāo)值都達(dá)到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的最差值.灰色關(guān)聯(lián)分析法是根據(jù)因素之間發(fā)展趨勢(shì)的相似或相異程度，作為衡量因素間關(guān)聯(lián)程度的一種方法，也稱(chēng)灰色關(guān)聯(lián)度法；灰色關(guān)聯(lián)分析法是典型的系統(tǒng)分析方法，對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)發(fā)展變化態(tài)勢(shì)提供了量化度量，且對(duì)樣本量要求較小，非常適合對(duì)不同方案進(jìn)行相對(duì)意義上的比較分析.本文采用基于灰色關(guān)聯(lián)度理論的TOPSIS評(píng)價(jià)方法，能夠有效解決立體過(guò)街設(shè)施布局方案樣本量不足的問(wèn)題，在確定樣本量的前提下得到逼近于理想解的立體過(guò)街設(shè)施布局方案.

通過(guò)分析各布局方案與理想方案的貼近程度，即如果布局方案與負(fù)理想方案的相對(duì)貼近度值越小，代表方案與負(fù)理想方案越不相關(guān)，即越貼近正理想方案，則方案越優(yōu).通過(guò)TOPSIS法尋求最優(yōu)解方案，步驟如下.

步驟1定義正負(fù)理想方案.設(shè)為決策矩陣的正理想方案，為決策矩陣的負(fù)理想方案.其中，，表示第j個(gè)指標(biāo)的最優(yōu)值，，表示第j個(gè)指標(biāo)的最差值.

步驟2計(jì)算相關(guān)系數(shù).定義為方案Si與正理想方案R+關(guān)于第j個(gè)指標(biāo)的正相關(guān)系數(shù)，定義為方案Si與負(fù)理想方案R-關(guān)于第j個(gè)指標(biāo)的負(fù)相關(guān)系數(shù)，由灰色關(guān)聯(lián)度理論計(jì)算得到布局方案到正負(fù)理想方案的相關(guān)系數(shù)分別為

(6)

(7)

式中：λ為分辨系數(shù)，0≤λ≤1，取λ=0.5.

(8)

(9)

步驟4計(jì)算貼近度.各布局方案Si的相對(duì)貼近度δi為

(10)

δi越小，表示與負(fù)理想方案關(guān)聯(lián)性越弱，則方案Si越優(yōu).

3 實(shí)例分析

天河核心區(qū)是廣州市商貿(mào)、金融、行政、生活居住的高度集聚之地，擁有地鐵、BRT、常規(guī)公交等多層次城市交通體系，是廣州市人口集中度最高的區(qū)域之一，同時(shí)也是機(jī)動(dòng)車(chē)交通密度最高的區(qū)域之一.總體上天河核心區(qū)現(xiàn)狀過(guò)街設(shè)施布局水平相對(duì)較好，但受高強(qiáng)度機(jī)動(dòng)車(chē)交通的影響，行人過(guò)街仍存在諸多不便.通過(guò)在天河核心區(qū)選取10處典型立體過(guò)街設(shè)施，分析其存在的問(wèn)題，將不同方案排列出優(yōu)劣次序，分析挑選相對(duì)較優(yōu)方案作為布局規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)方案.

2017年6月，項(xiàng)目組對(duì)天河核心區(qū)過(guò)街行人開(kāi)展了過(guò)街意愿調(diào)查.調(diào)查地點(diǎn)為天河核心區(qū)10處典型立體過(guò)街設(shè)施，包括路段人行天橋四處，路段人行地道二處，交叉口人行天橋二處，交叉口人行地道二處.采用“體驗(yàn)-響應(yīng)”的攔截問(wèn)詢(xún)法進(jìn)行，每處立體過(guò)街設(shè)施保證有效問(wèn)卷200份及以上.通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)統(tǒng)計(jì)和意愿調(diào)查結(jié)果，統(tǒng)計(jì)分析得到10處立體過(guò)街設(shè)施布局方案評(píng)價(jià)指標(biāo)值(意愿調(diào)查結(jié)果為平均值)，依據(jù)式(2)～(4)得到熵值法確定的各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重.同時(shí)采用AHP法確定指標(biāo)權(quán)重.為減少主觀因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，本文將主觀偏好系數(shù)確定為0.4，進(jìn)一步得到綜合權(quán)重.熵值法和AHP法確定的指標(biāo)權(quán)重對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖1，總體上AHP法確定的權(quán)重和熵值法確定的權(quán)重基本相符，但在指標(biāo)q11，q22和q41上相差較大，說(shuō)明各布局方案尚且不夠合理，仍存在行人違章橫穿馬路現(xiàn)象，同時(shí)布局方案未設(shè)置電梯或自動(dòng)扶梯、頂棚也比較常見(jiàn)，影響方案的便捷性和舒適性.

圖1 AHP法和熵值法確定的權(quán)重對(duì)比

依據(jù)式(6)～(10)得到各布局方案到正負(fù)理想方案的關(guān)聯(lián)度及方案相對(duì)貼近度，并進(jìn)行方案優(yōu)劣排序，見(jiàn)表2.

表2 布局方案評(píng)價(jià)結(jié)果

由表2可知，10處立體過(guò)街設(shè)施布局方案中，中山大道(師大暨大BRT站中端)天橋布局最接近正理想方案，其次是華夏路與金穗路交叉處地道，廣園快速路(省農(nóng)科院南側(cè))天橋布局最接近負(fù)理想方案.通過(guò)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)行人對(duì)中山大道(師大暨大BRT站中端)天橋的滿(mǎn)意度較高，最符合行人期望的設(shè)置位置，景觀綠化效果及與周邊建筑協(xié)調(diào)性較好，自動(dòng)扶梯、頂棚、導(dǎo)向標(biāo)志、標(biāo)線、盲道、非機(jī)動(dòng)車(chē)坡道等設(shè)置情況良好，而廣園快速路(省農(nóng)科院南側(cè))天橋未設(shè)置自動(dòng)扶梯、頂棚等，行人過(guò)街相對(duì)不夠便捷，這是正負(fù)理想方案最大的區(qū)別.

4 結(jié) 束 語(yǔ)

構(gòu)建了立體過(guò)街設(shè)施布局方案5個(gè)維度25項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系.提出了一種基于AHP法、熵值法和灰關(guān)聯(lián)TOPSIS法的城市干道立體過(guò)街設(shè)施布局多目標(biāo)評(píng)價(jià)方法.通過(guò)實(shí)例分析表明，本文提出的評(píng)價(jià)方法減少了AHP法確定權(quán)重時(shí)主觀判斷影響，得到更加合理的主客觀相結(jié)合的指標(biāo)權(quán)重，實(shí)現(xiàn)方案優(yōu)劣排序，確定逼近于理想方案的布局方案.但受意愿調(diào)查數(shù)據(jù)所限及研究區(qū)域樣本本身發(fā)展的不均衡性，本次僅對(duì)天河核心區(qū)干道系統(tǒng)10處典型立體過(guò)街設(shè)施布局方案進(jìn)行了綜合性評(píng)價(jià).應(yīng)用結(jié)果表明，本方法具備一定的可行性和實(shí)用性，可為立體過(guò)街設(shè)施布局方案評(píng)價(jià)提供一定的參考和借鑒.