肖新波，何建平，邢 磊，徐 婷

（1.中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司，湖北 武漢 430010；2.長安大學，陜西 西安 710064）

0 引言

隨著城市發(fā)展與機動車的逐年增加，城市中心區(qū)交通擁堵日益嚴重。據(jù)公安部交通管理局統(tǒng)計，截止至2018 年6 月底，全國機動車保有量達3.19 億輛。地下環(huán)形隧道作為連接地下車庫和分流過境交通的基礎(chǔ)設(shè)施[1]，為緩解交通壓力提供了一種新的解決方向。由于地下環(huán)形隧道的空間相對封閉，沒有路側(cè)綠化，只有人造燈光和壓抑的護墻[2]，受照明和視覺條件的影響[3]，其環(huán)境、駕駛行為和道路條件等都與路面交通有所不同。作為與地面道路相連接的地下環(huán)形隧道出入口，經(jīng)常會出現(xiàn)排隊和交通組織混亂等現(xiàn)象，不僅影響到地下道路的正常運行，還使周邊道路的交通功能無法正常發(fā)揮[4]。對此，現(xiàn)依托研究課題《西安中央文化商務(wù)區(qū)（CCBD）地下道路出入口設(shè)計與交通延誤分析研究》（KY-N-L-2019-003），從線形[5]、交通、環(huán)境、駕駛?cè)?、車輛[6]和車庫吸引率六個方面出發(fā)，利用DEMATEL 模型對影響地下環(huán)形隧道出入口交通延誤的各因素之間的關(guān)系進行研究，確定原因因素和結(jié)果因素，為地下環(huán)形隧道出入口的設(shè)計及管控提供參考。

1 DEMATEL 模型

DEMATEL 方法是一種運用圖論與矩陣論原理進行系統(tǒng)因素分析的方法，它借助系統(tǒng)中各因素之間的邏輯關(guān)系構(gòu)建直接影響矩陣，計算各因素對其他因素的影響程度，以及被影響程度，從而計算各因素的中心度與原因度[7-8]，進而得出該因素是原因因素還是結(jié)果因素（被影響因素），以及影響或被影響程度。目前該方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用到實踐中，如李春榮等人運用DEMATEL 方法研究得出影響沈陽市可持續(xù)發(fā)展的主要因素是地區(qū)財政緊張和領(lǐng)導不重視[9]，章玲等人借助DEMATEL 方法分析影響國防科技工業(yè)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力的主要原因為人力資源和軟硬件基礎(chǔ)[10]。但是此方法目前還未在交通領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，因此現(xiàn)擬借助該方法來分析影響地下環(huán)形隧道出入口交通延誤的各因素之間的關(guān)系，根據(jù)最終結(jié)果來調(diào)整地下環(huán)形隧道出入口的結(jié)構(gòu)，達到減小延誤的目的。

DEMATEL 方法的具體步驟如下：

步驟1：確定影響系統(tǒng)的各個因素，設(shè)定為a1，a2，……an。

步驟2：設(shè)定反映不同因素間影響關(guān)系的標度，通過請專家打分的方法確定不同因素之間的直接影響程度，得到系統(tǒng)初始的直接影響矩陣X（X=[xij]n×n）。

式中：xij（i=1，2…，n；j=1，2…，n；i≠j）表示因素ai對aj的影響程度；若i=j 則xij=0 。

步驟3 ： 運算得到規(guī)范化直接影響矩陣G（G=[gij]n×n）。

已知0≤gij≤1。

步驟4：計算系統(tǒng)中各影響因素間的綜合影響矩陣T（T=[tij]n×n）。

步驟5：計算各個因素的影響度和被影響度，將矩陣T 中的各元素按照“行”進行相加可以得到相應(yīng)元素的影響度，按照“列”進行相加可以得到相應(yīng)元素的被影響度。因素ai（i=1，2，…，n）的影響度fi和被影響度ei可如下計算：

步驟6：計算各個因素的中心度和原因度，將系統(tǒng)的影響度和被影響度相加可以得到相應(yīng)元素的中心度，將影響度和被影響度相減可以得到相應(yīng)元素的原因度。如因素ai（i=1，2，…，n）的中心度mi和原因度ni可如下計算：

步驟7：做笛卡爾坐標系，標出各因素中心度和原因度在坐標系上的位置，分析各個因素的影響程度和被影響程度，對優(yōu)化整個系統(tǒng)提出措施。

2 地下環(huán)形隧道出入口交通延誤影響因素體系

構(gòu)建較為完整的地下環(huán)形隧道出入口交通延誤影響因素的體系結(jié)構(gòu)，是分析地下環(huán)形隧道出入口交通延誤的前提和基礎(chǔ)。體系結(jié)構(gòu)中所包含的影響因素應(yīng)該具有一定的互補性并能較為全面地反映造成交通延誤的規(guī)律。體系結(jié)構(gòu)設(shè)置是否合理直接關(guān)系到地下環(huán)形隧道出入口設(shè)計與管控的調(diào)整。

影響地下環(huán)形隧道出入口延誤的因素較多、結(jié)構(gòu)多樣，要確保分析結(jié)果的準確性，只有從多個層面和角度來設(shè)計相關(guān)因素。地下環(huán)形隧道出入口延誤的影響因素劃分應(yīng)遵循科學全面的原則，其中科學性是確保交通延誤影響因素分析合理的基礎(chǔ)。另外，在設(shè)計地下環(huán)形隧道出入口延誤影響因素體系結(jié)構(gòu)時，要確保因素組成的合理性、系統(tǒng)性和完整性。

根據(jù)科學全面的設(shè)計原則和地下環(huán)形隧道自身的特點，設(shè)計出地下環(huán)形隧道出入口交通延誤影響因素的體系結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)中，目標層是地下環(huán)形隧道出入口延誤。主因素由道路、交通、環(huán)境、駕駛?cè)?、車輛、車庫六個方面組成。依據(jù)所涉及的內(nèi)容不同，又可將上述六個主因素劃分為若干個子因素。具體的劃分情況見表1 所列。

表1 地下環(huán)形隧道出入口交通延誤影響因素體系表

考察上述六個主因素（道路、交通、環(huán)境、駕駛?cè)?、車輛、車庫），可以發(fā)現(xiàn)這六個主因素并不是相互獨立的：車庫的規(guī)模足夠大，那么相應(yīng)的配套設(shè)施道路也會較為完善，同時也會吸引更多的交通量。考察主因素（交通）所對應(yīng)的子因素（速度、交通量），可以得出這兩者之間也存在一定的關(guān)聯(lián)性：一開始交通量較少，速度較快，隨著交通量的增加，速度會隨之降低，同時交通流密度也會經(jīng)歷一個由小到大再由大到小的過程?？疾熘饕蛩兀{駛?cè)耍┧鶎?yīng)的子因素（性別、年齡、反應(yīng)判斷能力），以及主因素車輛及其對應(yīng)的子因素，也以此得出因素間存在一定關(guān)聯(lián)這一結(jié)論。

3 地下環(huán)形隧道出入口交通延誤影響因素分析

利用DEMATEL 方法，分析地下環(huán)形隧道出入口延誤的影響因素，步驟如下：

Step1：確定影響因素之間的直接影響矩陣。采用1~9 標度對地下環(huán)形隧道出入口交通延誤影響因素間的直接關(guān)聯(lián)程度進行調(diào)研，9 個標度所對應(yīng)的關(guān)聯(lián)程度如表2 所列，表2 中沒有0，因0 表示影響因素之間不存在關(guān)聯(lián)影響。通過長安大學交通工程、路線方面的專家、教授的問卷調(diào)查，確定各子因素間的直接關(guān)聯(lián)矩陣（見表3），其中因素xij，（i=1，2，…，n，j=1，2，…，n，i≠j）表示因素ai對因素aj的直接影響程度。

表2 關(guān)聯(lián)程度分級表

表3 地下環(huán)形隧道出入口延誤影響因素的直接影響矩陣一覽表

Step2：確定影響因素之間的規(guī)范化直接影響矩陣。根據(jù)規(guī)范化直接影響矩陣的計算公式（1），可以得到第1 行元素對應(yīng)的元素和最大為24 ，規(guī)范化矩陣G 如表4 所列。

Step3：確定影響因素之間的綜合影響矩陣。依據(jù)公式（2）和表4 可得到綜合影響矩陣如表5 所列。

表4 地下環(huán)形隧道出入口延誤影響因素的規(guī)范化直接影響矩陣一覽表

Step4：確定影響因素的影響度和被影響度。依據(jù)公式（3）和公式（4），以及表5 計算可得到這類數(shù)據(jù)。

表5 地下環(huán)形隧道出入口延誤影響因素的綜合影響矩陣一覽表

Step5：確定影響因素的中心度和原因度。根據(jù)公式（5）和公式（6），以及步驟4 計算出的影響度和被影響度可計算出因素之間的中心度和原因度，并根據(jù)這兩類數(shù)據(jù)繪制各項影響因素的原因- 結(jié)果圖（見圖1）。

圖1 各影響因素的原因- 結(jié)果圖

Step6：相關(guān)結(jié)論和建議。根據(jù)各項指標的原因-結(jié)果圖可以得出以下結(jié)論：

（1）首先必須把握原因因素。根據(jù)DEMATEL 方法得出的原因因素是不易改變的且對其它因素影響比較大，而結(jié)果因素易受到某些原因因素的影響而發(fā)生改變。所以，若想減少地下環(huán)形隧道出入口延誤，首先必須控制原因因素。從圖1 可以看出地下環(huán)形隧道出入口延誤的原因因素有：坡度、車道寬度、車道長度、側(cè)向凈寬、光照、性別、年齡、車輛性能、車輛類型和車庫吸引率；結(jié)果因素有：視距、速度、交通量、噪聲、和反應(yīng)判斷能力。

（2）需要特別注意道路因素和車庫因素。這15 個指標中，主因素道路和車庫對應(yīng)的五個子因素的原因度都較大，尤其是坡度、車道長度和車庫吸引率，它們對其它因素的影響較大。光照、性別、年齡的原因度相對較小，但也會影響其它因素。速度指標和反應(yīng)判斷能力是原因度指標較小，最容易受到其它因素的影響。

以上結(jié)論符合影響交通延誤的相關(guān)因素的現(xiàn)實情況。因此，在設(shè)計地下環(huán)形隧道出入口時，首要考慮的就是根據(jù)預計的地下車庫規(guī)模和吸引率修建與之配套的地下道路設(shè)施，合理設(shè)置車道坡度、長度、寬度。其次，在地下環(huán)形隧道出入管控中，要嚴格控制進出的車輛類型，不同類型的車輛也應(yīng)分車道行駛。

4 結(jié)論

本文首先構(gòu)建地下環(huán)形隧道出入口交通延誤影響因素體系，其次，利用DEMATEL 模型對地下環(huán)形隧道出入口交通延誤影響因素進行研究，得出地下環(huán)形隧道車庫、出入口道路是關(guān)鍵。因此，為了減少在地下環(huán)形隧道出入口交通延誤，尤其要重視在地下環(huán)形隧道出入口根據(jù)地下車庫預計吸引率的大小所進行的合理設(shè)計。