基于社會網(wǎng)絡(luò)分析的城市道路堵塞問題與對策分析

周楒煬

（廣東省交通規(guī)劃設(shè)計研究院集團(tuán)股份有限公司，廣東 廣州 510507）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和城市化進(jìn)程不斷提速，機(jī)動車占有率迅速飛升導(dǎo)致城市的交通資源愈加緊張，道路容量趨于飽和、城市交通擁堵、交通時間和成本不斷上升，如何選取合適方法分析城市道路堵塞問題并提出科學(xué)可行的改善措施已成為亟待解決的問題[1]。

鑒于此，本研究提出了基于社會網(wǎng)絡(luò)分析的城市道路堵塞問題量化框架，從整體網(wǎng)絡(luò)、分割塊網(wǎng)絡(luò)、個體網(wǎng)分別對影響因素分析，并基于點的中心度矩陣篩選出核心影響因素為故障響應(yīng)時間、應(yīng)急車道、公共交通?？空疽约败嚊r提示。以此為基礎(chǔ)，針對核心影響因素提出了城市道路阻塞的風(fēng)險應(yīng)對措施，為化解城市交通堵塞現(xiàn)象提供了理論支持和方法支撐。

1 交通堵塞影響因素識別

道路通行能力的影響因素不僅決定了路段的容量、同時還決定了路網(wǎng)的交通流模式，實時影響著路段及路網(wǎng)的服務(wù)水平等級[2]。影響因素根據(jù)不同的產(chǎn)生原因和影響方式，共分為七個大類，分別為交通事故、道路設(shè)計、路線規(guī)劃、交通管制、城市交通發(fā)展水平、信息提示，其下又分為22 項影響因素，具體的影響因素及分類情況如表1所示。

表1 交通堵塞影響因素及分類

交通事故常伴有車輛、人員或道路設(shè)施的損傷，會導(dǎo)致道路交通能力受限，局部地域造成流通緩慢甚至阻塞。因此，城市道路需要考慮交通事故的處理方式，處理時長以及響應(yīng)時長。

道路設(shè)計通常包含車道數(shù)量、車道分布、坡度、彎道等內(nèi)容。其中，車道數(shù)量、車道分布、車速設(shè)計等因素對城市道路交通能力有直接影響，而彎道與坡度的設(shè)計則會影響行車速度。此外，公交車輛占道以及到站停車等行為也會由于公交車行駛速度緩慢而造成道路交通阻塞。

路線規(guī)劃主要體現(xiàn)在道路對于主要商業(yè)區(qū)的連通能力，以及出入口的設(shè)計和分布。如果道路連通了較多的商業(yè)區(qū)，極易造成交通阻塞。而出入口的分布會直接影響車輛的行駛效率，良好的分布不僅能提高車輛到達(dá)率，同時還有及時分流的作用。

城市交通發(fā)展水平主要通過公共交通能力、汽車保有量以及車輛類型體現(xiàn)。通常情況下，公共交通仍然是城市的主要交通工具，公共交通越發(fā)達(dá)的城市，對于道路的交通壓力也更小。汽車保有量是另一個影響因素，汽車保有量越高的城市道路，造成道路阻塞的可能性越高。

信息提示包括道路指示牌、地標(biāo)指示牌、車載導(dǎo)航及相關(guān)的信息提示。信息提示可以對駕駛員提供前瞻性決策，如果信息提示準(zhǔn)確且及時有效，可有效緩解道路通行壓力。

2 社會網(wǎng)絡(luò)理論模型

2.1 社會網(wǎng)絡(luò)分析理論

社會網(wǎng)絡(luò)分析方法最早應(yīng)用于社會學(xué)，是經(jīng)由學(xué)者們將研究方向從個體行為轉(zhuǎn)向社會中互動關(guān)系過程的產(chǎn)物，指通過圖論、數(shù)學(xué)模型綜合的分析行動者在社會中互動關(guān)系的結(jié)構(gòu)分析法，行動者可定義為某個體、具有同樣特質(zhì)的群體甚至一個國家，行動者間的關(guān)系就構(gòu)成了社會網(wǎng)絡(luò)[3]。

社會網(wǎng)絡(luò)理論與以往網(wǎng)絡(luò)分析的區(qū)別在于，著重考慮社會行動者與其間活動關(guān)系所帶來的相互影響，而網(wǎng)絡(luò)分析僅是考慮多個方面的關(guān)聯(lián)。社會網(wǎng)絡(luò)分析主要用作分析社會的結(jié)構(gòu)以及社會中個體間的關(guān)系，但是社會個體的行為不是完全獨立的，會與其他的個體以及網(wǎng)絡(luò)整體相互關(guān)聯(lián)。在該社會網(wǎng)絡(luò)中，社會個體間將相互關(guān)系作為信息、資源交換的橋梁，而網(wǎng)絡(luò)可以用點、線的方式直觀地將橋梁具象化，便于深入研究網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)個體、某一群體的影響情況。

2.2 社會網(wǎng)絡(luò)的分析步驟

基于社會網(wǎng)絡(luò)分析法對網(wǎng)絡(luò)模型研究的步驟如下：①明確社會網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點；②衡量各個節(jié)點間的具體情況以及相互關(guān)系；③構(gòu)建可視化網(wǎng)絡(luò)模型；④建立對應(yīng)數(shù)據(jù)指標(biāo)量化分析；⑤根據(jù)分析結(jié)果制定解決方案。本文基于SNA 對城市道路阻塞安全影響因素影響關(guān)系模型的評價分析將遵循這一過程。

3 城市交通擁堵問題與對策分析

3.1 影響因素相關(guān)性分析

3.1.1 數(shù)據(jù)收集與分析

開展問卷調(diào)研城市道路阻塞的影響因素間的關(guān)系，主要設(shè)計為兩個部分：①背景資料，主要描述被調(diào)查者的最高學(xué)歷、工作年限、主要出行方式、是否遭遇道路阻塞等內(nèi)容，考察對城市道路阻塞的熟悉程度；②問題調(diào)查，主要是城市道路阻塞影響因素間直接影響關(guān)系的調(diào)查，為構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型提供依據(jù)。將22 項影響因素按矩陣式排列，由被調(diào)查者對影響因素間的關(guān)系進(jìn)行判斷，選中則表示因素間存在相關(guān)性。共發(fā)放調(diào)查問卷152 份，回收144 份，回收率為94.74%，有效率為92.76%。

（1）一致性分析

一致性分析被用于檢驗問卷調(diào)查獲取數(shù)據(jù)的一致性和科學(xué)性，保證被調(diào)查人具有相同的知識儲備。本次分析的一致性檢驗結(jié)果為4.265，表明問卷調(diào)查數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的一致性，可以用于后續(xù)的分析中。

（2）信度分析

信度可以反映被測特征的可靠性，通過對同一對象反復(fù)測量后結(jié)果的一致性體現(xiàn)[4]。一般而言，不同次測驗的結(jié)果愈是一致，所得的信度愈高。運用SPSS 統(tǒng)計軟件得到問卷數(shù)據(jù)的信度系數(shù)為0.713，表明數(shù)據(jù)的信度可以接受。

3.1.2 關(guān)系鄰接矩陣建立

基于二值有向矩陣可以構(gòu)建影響因素間關(guān)系鄰接矩陣。“1”代表行所對應(yīng)的風(fēng)險要素和列所對應(yīng)的風(fēng)險要素間存在作用關(guān)系，如果不存在作用關(guān)系則用“0”表示。

3.2 整體網(wǎng)及個體網(wǎng)分析

3.2.1 整體網(wǎng)

整體關(guān)系網(wǎng)的密度值越高，表明不同網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成要素之間保持的關(guān)聯(lián)更加緊密，網(wǎng)絡(luò)對行為者的態(tài)度和作用就越顯著。如果整體網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)緊密，則可以為其中的某一個或者一些要素提供更好的社會資源，但是也會對其發(fā)展構(gòu)成較大的限制。密度計算公式如下：

通過UCINET 軟件對計算網(wǎng)絡(luò)密度為0.435 7，表明各個因素之間關(guān)系較為緊密。

3.2.2 分割塊網(wǎng)絡(luò)

應(yīng)用聚類分析將矩陣的點再次排列，得到列像矩陣并保持結(jié)構(gòu)方面相同，引入塊模型將復(fù)雜度較高的網(wǎng)絡(luò)變?yōu)閺?fù)雜度相對低的模塊或者像矩陣[5]。分割塊網(wǎng)絡(luò)分析流程如下：①完成風(fēng)險節(jié)點分類；②形成密度矩陣；③形成像矩陣；④識別核心塊。

根據(jù)密度函數(shù)計算不同分割塊的網(wǎng)絡(luò)密度，密度矩陣中大于整體網(wǎng)絡(luò)密度的替換為1，小于網(wǎng)絡(luò)密度的替換為0，得到像矩陣如表2 所示。塊1 的發(fā)送數(shù)量為5，在所有分塊的發(fā)送數(shù)量最多，而塊4 的接受數(shù)量為6，在所有分塊中接受數(shù)量最多，因此，模塊1 處于發(fā)送位置，而模塊4屬于接受位置。

表2 塊密度像矩陣

3.2.3 個體網(wǎng)絡(luò)分析

個體網(wǎng)絡(luò)分析利用節(jié)點度分析來探尋網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點。節(jié)點度指點的度數(shù)中心度，具有較高的度數(shù)的節(jié)點更接近網(wǎng)絡(luò)中心，具有更大的話語權(quán)和影響力。有向圖中每個點的度數(shù)可分為點入度和點出度，點入度指該點得到的直接光系數(shù)，點出度是該點直接發(fā)出的光系數(shù)。節(jié)點度計算公式如下：

式 （2） 中：BetweenessFi為因素Fi的中間中心度；σFk,Fj(Fi)為經(jīng)過Fi節(jié)點的最短路徑數(shù)；σFk,Fj為節(jié)點Fk到Fj最短路徑之和。利用UCINET 計算出城市道路阻塞風(fēng)險節(jié)點中心度表。

3.3 核心影響因素和影響關(guān)系的分析

3.3.1 核心影響因素

關(guān)鍵影響因素的識別是城市道路阻塞風(fēng)險優(yōu)化的前提，有利于采取針對性的措施，提高風(fēng)險對應(yīng)資源的利用率。根據(jù)“二八原則”，挑選中心度數(shù)值排名前20%的影響因素作為核心影響因素。

3.3.2 核心影響關(guān)系

在網(wǎng)絡(luò)中不同點間的線被定義為影響關(guān)系，關(guān)系重要性的鑒別需要通過線的中間中心度鑒別。線的中間中心度數(shù)值越高，表明具有較強(qiáng)的管控風(fēng)險傳輸?shù)哪芰?，要對其?yán)格管控。

分析風(fēng)險因子之間的關(guān)系，共得到484 組關(guān)系，其中205 組關(guān)系中心度數(shù)值不為0，選擇中心度數(shù)值排名靠前的20組作為關(guān)鍵影響因素關(guān)系。

3.4 風(fēng)控效果

風(fēng)險控制效果需要通過體現(xiàn)風(fēng)險網(wǎng)絡(luò)整體效果的指標(biāo)來反映，采用網(wǎng)絡(luò)密度和風(fēng)險因子關(guān)系數(shù)量兩個指標(biāo)來驗證影響因素和影響關(guān)系管控后的效果。從城市道路阻塞的風(fēng)險網(wǎng)絡(luò)來看，通過將四個核心影響因素控制后，線中心度排名前20 對的核心風(fēng)險關(guān)系減少為14 對，所有的風(fēng)險關(guān)系由205 對減少為87 對，且網(wǎng)絡(luò)密度由0.435 7 減少為0.227 9，說明大量風(fēng)險之間的關(guān)系被阻斷，控制手段是有效的。圖1顯示了核心影響因素管控前后網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的比較。

圖1 管制前后網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性對比圖

3.5 改善措施

通過對核心影響因素和影響關(guān)系的分析，可以為城市交通堵塞問題提供合理的改善措施。具體的改善措施有以下三個方面。

3.5.1 建立健全車流監(jiān)控及報警識別體系

（1）健全車速檢測系統(tǒng)，用于檢測道路的行車數(shù)量和車流速度，及時發(fā)現(xiàn)堵塞現(xiàn)象并及時處置。

（2）建立地標(biāo)報警裝置。交通事故發(fā)生時，駕駛員通常利用手機(jī)進(jìn)行報警處理，會存在無法確定事故地點的問題，因此在道路邊緣設(shè)立報警裝置，可配合攝像頭迅速確定事故地點以及事故損傷情況，極大地提升救援人員的工作效率。

（3）道路設(shè)計預(yù)留應(yīng)急車道。增加入港式應(yīng)急處理路段，或利用出入口設(shè)置應(yīng)急處理場，豐富道路緊急情況的應(yīng)對方式，保障道路正常通行。

3.5.2 設(shè)立公交專用道及入港式?？空?/p>

（1）設(shè)計公交專用道。設(shè)立公交專用道可以有效地分離公交車與其他車輛，為避免公交車的啟?？空編淼慕煌ㄗ枞L(fēng)險。

（2）設(shè)置入港式?？空?。入港式?？空臼侵竷H在公交?？空靖浇O(shè)立額外車道，而在其他行駛路段則無公交專用道，此種設(shè)計能兼顧道路建設(shè)成本和公交行駛需要。

3.5.3 啟用動態(tài)道路標(biāo)識牌

（1）道路出入口處展示動態(tài)標(biāo)識牌。提供當(dāng)前道路的通行情況、車流信息等內(nèi)容，如果當(dāng)前道路發(fā)生阻塞，可通過標(biāo)識牌向駕駛員做出提醒，從主觀上降低道路阻塞的發(fā)生概率或持續(xù)時間。

（2）道路交叉口處展示動態(tài)標(biāo)識牌。駕駛員在道路交叉口需要降低車速，以應(yīng)對突發(fā)事件，且交叉口的分支道路信息需要閱讀和思考，從而未能提前做出決策。道路交叉口啟用動態(tài)標(biāo)識牌不僅可以對交叉口的支路信息進(jìn)行提示，同時可針對操作行為、道路變換方式等內(nèi)容進(jìn)行提示或警告，進(jìn)一步加強(qiáng)了行車安全，提高了道路通行效率。

4 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和城市化進(jìn)程不斷提速，機(jī)動車占有率迅速飛升導(dǎo)致城市的交通資源愈加緊張，城市交通堵塞已成為常態(tài)。本文嘗試?yán)蒙鐣W(wǎng)絡(luò)分析方法從整體網(wǎng)絡(luò)、個體網(wǎng)兩個方面對影響因素進(jìn)行了分析，并基于點的中心度矩陣篩選出項目的核心影響因素為故障響應(yīng)時間、應(yīng)急車道、公共交通?？空疽约败嚊r提示。以此為基礎(chǔ)，針對核心影響因素提出了城市道路阻塞的風(fēng)險應(yīng)對措施，為化解城市交通堵塞現(xiàn)象提供理論支持和方法支撐。