王慶 張振滿 周詩家

摘 要：通過研究封閉小區(qū)對城市交通的隔斷作用，分析了封閉小區(qū)中存在的各種問題，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建小區(qū)開放對周邊道路通行影響的評價指標(biāo)體系，建立小區(qū)開放對道路通行影響的數(shù)學(xué)模型，提出小區(qū)開放的合理化建議。

關(guān)鍵詞：小區(qū)開放；AHP；線性規(guī)劃

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.182

1 引言

近年來，我國城市封閉小區(qū)的大量建設(shè)，對城市交通的隔斷作用愈發(fā)明顯。為了解決日益增長的汽車保有量與城市道路通行能力之間的矛盾，國務(wù)院近期也發(fā)布了逐步開放封閉型小區(qū)，推廣街區(qū)制的意見[1]。本文采用2016全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽B題的數(shù)據(jù)，選取小區(qū)開放對周邊道路通行影響的評價指標(biāo)，建立以小區(qū)開放后道路最優(yōu)通行能力為目標(biāo)函數(shù)的線性規(guī)劃模型，提出開放封閉型小區(qū)的合理化建議。

2 道路通行能力評價指標(biāo)的選取

小區(qū)開放對周邊道路通行能力影響的評價指標(biāo)的選取一般以指標(biāo)的高效性、安全性和穩(wěn)健性為原則。查閱相關(guān)資料，初步選取若干指標(biāo)，建立評價指標(biāo)體系[2]（見圖1）。

將上述指標(biāo)體系進(jìn)行簡化，選取小區(qū)道路路網(wǎng)密度、出入口連接方式、小區(qū)周邊道路服務(wù)水平、路段飽和度及交叉口飽和度這5個指標(biāo)，建立以道路通行能力為目標(biāo)層、小區(qū)內(nèi)、外部交通為準(zhǔn)則層、評價指標(biāo)為方案層的AHP（見圖2）。首先構(gòu)造方案層對準(zhǔn)則層、準(zhǔn)則層對目標(biāo)層的成對比較矩陣，求解其最大特征值與特征向量并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，確定各指標(biāo)對于目標(biāo)層的權(quán)重，因此可以得出各指標(biāo)對交通通行能力的影響：路段飽和度的影響最大，其次是道路服務(wù)水平和小區(qū)出入口連接方式，交叉口飽和度及路網(wǎng)密度影響差不多。

3 道路最優(yōu)通行能力的數(shù)學(xué)模型

建立小區(qū)開放后道路最優(yōu)通行能力的數(shù)學(xué)模型，考慮的約束條件有道路可能的交通設(shè)計(jì)流量及分配、車輛的行駛距離及速度、小區(qū)開放后對道路交叉口的平均延誤等。為此，我們定義小區(qū)開放后道路最優(yōu)通行能力與道路設(shè)計(jì)的通行能力成正比，與道路交叉口的平均延誤成反比，建立以小區(qū)開放后道路最優(yōu)通行能力為目標(biāo)函數(shù)的線性規(guī)劃模型：

其中表示道路服務(wù)水平的分級指數(shù)；道路最大的通行能力，表示連續(xù)行駛車流中車距的均值，表示平均行駛車速；連續(xù)行駛車流中兩車之間最小車頭間距，表示駕駛員在制動反應(yīng)時間（一般取值1.2s）內(nèi)車輛的行駛距離，表示車輛制動到停止時的距離，表示車輛行駛的安全距離，表示車輛的平均長度，表示輪胎與地面間的摩擦系數(shù)（一般取0.3～0.8）；道路交叉口的平均延誤，表示道路交叉口信號燈的周期，表示有效綠燈時間，表示道路最大的通行能力與基本通行能力之比?；?016全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽B題的數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)小區(qū)A、B在開放后會提升整個道路通行能力，反而C類型的小區(qū)會因?yàn)樾^(qū)開放后降低道路的通行能力。

4 結(jié)語

開放式小區(qū)對于緩解城市交通壓力方面有著積極作用。但由于不同類型小區(qū)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同， 導(dǎo)致評價指標(biāo)體系量化的數(shù)據(jù)指標(biāo)不同會對最終的整個道路通行影響有不同的。為此，我們提出開放封閉型小區(qū)的合理化建議：選取城市中心、人口密度大、周邊道路車流密集、周邊交通環(huán)境壓力大、內(nèi)部道路為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的封閉小區(qū)開放；降低小區(qū)的建筑密度和容積率、增加小區(qū)內(nèi)的通行路徑、小區(qū)內(nèi)部限速通行并實(shí)行分時段通行[3]。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽[EB/OL].www.mcm.edu.cn，2016.

[2]熊烈強(qiáng)，李杰，商蕾等.路段通行能力及其服務(wù)水平指標(biāo)的研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報：交通科學(xué)與工程版，2004，28（04）：511-514.

[3]王燕，康睿，張衛(wèi)東.開放式社區(qū)交通微循環(huán)體系規(guī)劃與運(yùn)營[J]，城市發(fā)展研究，2012，19（08）：102-106.

作者簡介：王慶（1979-），男，江蘇揚(yáng)州人，副教授，研究方向：應(yīng)用數(shù)學(xué)。