基于小區(qū)開(kāi)放對(duì)道路通行影響的層次結(jié)構(gòu)模型實(shí)證分析

白 桐，趙 鈺

(1.Krirk Universit(泰國(guó)格樂(lè)大學(xué))工商管理學(xué)院，泰國(guó) 曼谷 10220； 2.澳門(mén)城市大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)研究院，澳門(mén) 999078)

1 問(wèn)題重述

道路擁堵及城鄉(xiāng)道路設(shè)計(jì)規(guī)劃已成為急需解決的問(wèn)題。為了保證交通通暢，我國(guó)提出了推廣街區(qū)制建設(shè)，即停止建設(shè)不開(kāi)放式小區(qū)，并著手逐步開(kāi)放已建成的老舊封閉模式的住宅小區(qū)、單位大院。

開(kāi)放小區(qū)的建設(shè)引起了人們的關(guān)注，就此出現(xiàn)了兩種觀(guān)點(diǎn)。其一，住宅小區(qū)及單位大院等應(yīng)該逐步開(kāi)放，原因如下：封閉小區(qū)破壞了城市原本快捷的城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，而開(kāi)放小區(qū)卻可以通過(guò)提高路網(wǎng)密度，增加道路通行面積，在一定程度上改善當(dāng)下的交通狀況。其二，住宅小區(qū)不應(yīng)該開(kāi)放，原因是：雖然車(chē)流量分布在不同的可行道路上，但交叉路口的增多導(dǎo)致出入口車(chē)流量變大，影響了主路的通行速度，無(wú)法達(dá)到改善交通狀況的目的。

為研究小區(qū)開(kāi)放對(duì)道路交通情況的影響，以期為決策提供科學(xué)依據(jù)，需要研究以下問(wèn)題：

問(wèn)題1：自行選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，研究開(kāi)放小區(qū)道路通行情況受小區(qū)開(kāi)放的影響；問(wèn)題2：對(duì)問(wèn)題1進(jìn)行深度研究，建立數(shù)學(xué)模型，建立科學(xué)體系，描述小區(qū)開(kāi)放后對(duì)周邊道路情況造成的影響；問(wèn)題3：應(yīng)用問(wèn)題2中構(gòu)建的模型，定量比較不同類(lèi)型小區(qū)開(kāi)放前后周?chē)慕煌ㄇ闆r；問(wèn)題4：綜合上述問(wèn)題研究成果，結(jié)合道路通行現(xiàn)狀，針對(duì)小區(qū)是否開(kāi)放這一問(wèn)題提出合理、有效的建議。

2 問(wèn)題分析

小區(qū)周邊道路車(chē)輛包括外部通過(guò)車(chē)輛與小區(qū)內(nèi)部出入車(chē)輛，故選取雙層分析因素，分為外部城市道路因素及小區(qū)內(nèi)部各指標(biāo)影響因素。設(shè)置了包括小區(qū)各出口主干道道路車(chē)流量(u1)、外部道路寬度(u2)、小區(qū)內(nèi)部居住人口數(shù)量(u3)、小區(qū)內(nèi)部私家車(chē)數(shù)量(u4)、小區(qū)出口數(shù)量(u5)、小區(qū)道路數(shù)量(u6)及寬度(u7)在內(nèi)的7個(gè)因素，并采用層次分析法分析各因素的重要性，通過(guò)發(fā)放問(wèn)卷及查詢(xún)當(dāng)?shù)匦^(qū)基本數(shù)據(jù)、調(diào)查小區(qū)周邊路口交通狀況的方式，了解構(gòu)造層次分析法中的判斷矩陣，計(jì)算一致性指標(biāo)，判斷各因素的重要性。

3 模型的建立與求解

3.1 問(wèn)題假設(shè)

準(zhǔn)確性假設(shè)。假設(shè)所收集的數(shù)據(jù)均為真實(shí)有效的數(shù)據(jù)，可以根據(jù)問(wèn)卷調(diào)查數(shù)據(jù)得到相應(yīng)結(jié)論。

排他性假設(shè)。假設(shè)研究小區(qū)占地情況為標(biāo)準(zhǔn)正方形；假設(shè)研究小區(qū)類(lèi)型為居住型小區(qū)；假設(shè)研究路段無(wú)事故發(fā)生；假設(shè)研究路段無(wú)占道現(xiàn)象。

合理性假設(shè)。假設(shè)小區(qū)內(nèi)人口均按照各自意愿及情況選擇最利于自身的生活方式。

3.2 問(wèn)題分析

居住型小區(qū)是以居住為主要目的的服務(wù)型社區(qū)，主要用于人們基本的生活居住。小區(qū)道路口是聯(lián)系私人空間與社會(huì)公共空間的一個(gè)過(guò)渡口。小區(qū)建設(shè)是城市建設(shè)的一部分，承擔(dān)著改善城市交通的責(zé)任與義務(wù)。目前，我國(guó)的居住型小區(qū)主要以封閉式為主，且正處于開(kāi)放式小區(qū)發(fā)展與試驗(yàn)階段。

本研究主要分析小區(qū)由封閉式改造為開(kāi)放式，對(duì)小區(qū)外部主干道交通的影響程度。在前提假設(shè)條件下，選取了可能因小區(qū)建設(shè)模式影響主干道交通狀況的因素。采用層次分析方法對(duì)影響因素進(jìn)行了簡(jiǎn)單的評(píng)判與權(quán)重的測(cè)度。

圖1 層次結(jié)構(gòu)模型圖Fig.1 Hierarchical structure model

3.3 評(píng)價(jià)模型的建立

3.3.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

3.3.2 構(gòu)造判斷矩陣

針對(duì)兩因素設(shè)置不同的評(píng)語(yǔ)集。設(shè)7個(gè)等級(jí)，分別標(biāo)記為A、B、C、D、E、F、G(等級(jí)程度依次減小)；通過(guò)相互比較準(zhǔn)則層對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重，構(gòu)造判斷矩陣。經(jīng)填寫(xiě)后的矩陣為A=(aij)n×n，經(jīng)判斷矩陣具有如下性質(zhì)：

①aij>0

②aji=1/aij

③aii=1

根據(jù)在某區(qū)域各小區(qū)內(nèi)進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查所得數(shù)據(jù)，采用查閱資料、數(shù)據(jù)等方式，賦予權(quán)重矩陣如下所示：

由上述性質(zhì)可得，矩陣為對(duì)稱(chēng)矩陣，因此，只需填寫(xiě)對(duì)角線(xiàn)以上或以下部分元素即可。

3.3.3 構(gòu)造一致性指標(biāo)

一致性指標(biāo)指衡矩陣不一致程度的定量指標(biāo)。記作CI,CI指標(biāo)為：

為確定所研究不一致程度指標(biāo)是否在可接受范圍內(nèi)，引出隨機(jī)一致性指標(biāo)RI。隨機(jī)一致性指標(biāo)如表1所示。

表1 隨機(jī)一致性指標(biāo)Tab.1 Random coincidence indicator

由此，可得知一致性比率CR，公式為：

代入數(shù)值可得CR≈0.1，因此通過(guò)一致性檢驗(yàn)，矩陣A的特征向量W可作為各準(zhǔn)則的權(quán)重向量：

W=[0.290 9 0.043 3 0.146 7 0.620 6 0.534 40.148 7 0.446 7]T

4 實(shí)證分析

實(shí)證分析采取問(wèn)卷調(diào)查的方式，問(wèn)卷發(fā)放時(shí)間為24 h，發(fā)放范圍為太原市某區(qū)各小區(qū)，收回問(wèn)卷共185份，有效問(wèn)卷為185份。調(diào)查問(wèn)題數(shù)量共5道， 結(jié)果如圖2：

圖2 居民出行方式結(jié)果統(tǒng)計(jì)圖Fig.2 Statistical results of resident’s travel mode

本題采用多選問(wèn)答式收集答案，經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，回收的185份有效問(wèn)卷中，以步行與私家車(chē)出行為主要方式，且兩者所占比例相同，選擇比例均為24%；其次公交車(chē)出行方式占據(jù)21%，38人次選擇了此項(xiàng)出行方法；選擇自行車(chē)為出行方式的人數(shù)僅次于公交車(chē)出行方式，為24人次，占13%；而選擇電動(dòng)車(chē)/摩托車(chē)與選擇出租車(chē)出行的人相差并不大，分別為7%、9%。

由此數(shù)據(jù)可知，所調(diào)查該范圍內(nèi)小區(qū)居住居民主要多采用步行與私家車(chē)的出行方式。由此可推測(cè)出，日常生活中短距離出行大多選擇步行方式，而較長(zhǎng)距離則多選擇私家車(chē)出行。這一行為習(xí)慣無(wú)形中增加了道路交通壓力。

本題選用排序方式進(jìn)行調(diào)查，主要調(diào)查日常出行目的。由圖3可知，大多數(shù)人日常出行目的為上班，按照各類(lèi)出行目的的發(fā)生概率，由大到小排列可得，所調(diào)查人群出行目的排序?yàn)樯习?、?gòu)買(mǎi)日常用品、上街購(gòu)物、休閑娛樂(lè)、上學(xué)和其他。

圖3 居民日常出行目的結(jié)果統(tǒng)計(jì)圖Fig.3 Statistical results of resident’s daily travel target

由于車(chē)輛使用者大多為小區(qū)內(nèi)的成年人，故填寫(xiě)問(wèn)卷的大部分為具有一定勞動(dòng)能力與購(gòu)買(mǎi)力的成年居民，故出行目的以上班為主。根據(jù)日常生活觀(guān)察可知，上班時(shí)間大多是固定在特定范圍內(nèi)的，故這一出行目的造成了在特定時(shí)間段內(nèi)交通嚴(yán)重堵塞的狀況。注：排序題的選項(xiàng)平均綜合得分是由問(wèn)卷星系統(tǒng)根據(jù)所有填寫(xiě)者對(duì)選項(xiàng)的排序情況自動(dòng)計(jì)算得出的，它反映了選項(xiàng)的綜合排名情況，得分越高，表示綜合排序越靠前。計(jì)算方法為：

選項(xiàng)平均綜合得分=(Σ頻數(shù)×權(quán)值)/本題填寫(xiě)人次

權(quán)值由選項(xiàng)被排列的位置決定。例如：有3個(gè)選項(xiàng)參與排序，那么排在第一個(gè)位置的權(quán)值為3，第二個(gè)位置權(quán)值為2，第三個(gè)位置權(quán)值為1。例如：一個(gè)題目共被填寫(xiě)12次，選項(xiàng)A被選中并排在第一位置2次，第二位置4次，第三位置6次，那么選項(xiàng)A的平均綜合得分=(2×3+4×2+6×1)/12=1.67分。

出行次數(shù)這一題選擇單選的設(shè)計(jì)方式，定量得到出行次數(shù)。根據(jù)圖4可知，出行次數(shù)大多為2～3次，分別占31.89%、21.08%。兩者共占據(jù)總比例的一半以上，極少數(shù)人群出行次數(shù)達(dá)到5次及5次以上。

圖4 居民日均出行次數(shù)統(tǒng)計(jì)圖Fig.4 Statistics of resident’s daily travel times

此數(shù)據(jù)反映出調(diào)查人口大多為普通的日常生活方式。結(jié)合上題出行目的可驗(yàn)證，車(chē)流量增大均集中在某一時(shí)間段內(nèi)。

圖5 居民居住小區(qū)擁擠程度結(jié)果統(tǒng)計(jì)圖Fig.5 Statistics of the crowd degree of resident’s housing estate

針對(duì)小區(qū)外部交通狀況，采用單選分層題進(jìn)行調(diào)查研究，分為4個(gè)等級(jí)，分別為很擁擠、擁擠、一般、不擁擠，4個(gè)等級(jí)分別占14.05%、21.63%、43.78%、20.54%。這一結(jié)果表明，所研究地區(qū)調(diào)查對(duì)象大多認(rèn)為小區(qū)外部交通狀況一般。這一現(xiàn)狀可能與小區(qū)所處位置、小區(qū)周邊主干道車(chē)流量等因素有關(guān)，也有可能片面地反映該研究地區(qū)現(xiàn)階段交通狀況基本良好，在居民可接受范圍之內(nèi)。

如圖6所示，本題旨在收集被調(diào)查人群對(duì)小區(qū)周邊交通狀況影響因素的認(rèn)識(shí)情況及重要性排位。這一數(shù)據(jù)的收集對(duì)后續(xù)權(quán)重的獲得結(jié)果起到了一定的作用。按照所得數(shù)據(jù)，對(duì)影響因素按照重要性由大到小排列為：小區(qū)私家車(chē)數(shù)量、小區(qū)位置(周?chē)欠裼猩虡I(yè)區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校等)、小區(qū)外部道路的寬度及數(shù)量、小區(qū)內(nèi)部道路的寬度及數(shù)量、小區(qū)人口和小區(qū)面積。

圖6 小區(qū)擁擠程度影響分析表Fig.6 Analytical statement of housing estate crowding degree

5 結(jié)論

研究表明，小區(qū)的建筑面積、人口數(shù)量、小區(qū)可通行的道路數(shù)目及小區(qū)四周緊鄰的城市主干道數(shù)目等因素均會(huì)對(duì)小區(qū)周?chē)煌óa(chǎn)生極為重要的影響，因此在排除買(mǎi)房后不居住等偶然因素的情況下，提出以下建議：隨著小區(qū)四周緊鄰的城市主路數(shù)量的增加，每條路上車(chē)流量減少，應(yīng)將開(kāi)放式小區(qū)建造在城市主路較多的地方，小區(qū)車(chē)輛匯入主干道的選擇增加可減少車(chē)流量，使道路更加暢通，減小交通壓力。開(kāi)放式小區(qū)內(nèi)部的行車(chē)道越多，道路上的車(chē)流量就越少，應(yīng)就小區(qū)的具體位置和內(nèi)部結(jié)構(gòu)多開(kāi)設(shè)幾條可供汽車(chē)通行的道路，令其與主干道相通，減少主路負(fù)擔(dān)。開(kāi)放式小區(qū)與城市主干路的交匯處會(huì)有較大的車(chē)流量，應(yīng)在交叉路口進(jìn)行疏通管理，合理設(shè)置車(chē)道通行方向及紅綠燈，減少交通事故[1]。開(kāi)放式小區(qū)內(nèi)部的車(chē)輛流通會(huì)影響小區(qū)居民出行，應(yīng)合理區(qū)分行車(chē)道和人行道，減小對(duì)居民出行的影響[2]。