广州大学城生物岛隧道服务水平评价分析

吴雨薇， 董洁霜 WU Yu-wei, DONG Jie-shuang

（上海理工大学 管理学院， 上海200093）

(Management School, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

0 引 言

广州仑头—生物岛—大学城隧道于2010 年8 月正式建成通车， 这是广州继第一条过江隧道——珠江隧道建成后的又一条过江隧道， 隧道呈南北走向， 总长1 337.61m， 宽度约22.6m， 设计成双向四车道， 设计速度为50km/h， 隧道穿过仑头和官洲，将仑头、 生物岛、 大学城连成一线。 目前， 世界各国对于道路服务水平的划分尚无统一的评定标准， 一般根据各国的国情具体划分。 由于我国道路交通组成十分复杂， 考虑到影响道路服务水平因素复杂性和模糊性等特点， 决定采用模糊综合分析法来对道路服务水平进行评价。

1 服务水平评价指标选择及权重确定

1.1 评价指标选择。 城市道路服务水平是指道路使用者从道路状况、 交通条件、 道路环境等能得到的服务程度和服务质量，如可以提供的行车速度、 舒适、 便捷等方面所得到的实际效果与服务质量。 为了科学全面进行评价， 从城市干道服务水平评价的四个准则层： 道路状况、 运行状况、 交通设施状况和交通安全状况及大学城生物岛隧道本身具有特性出发， 拟通过层次分析法从中筛选出较为重要的评价指标作为城市干道服务水平进行模糊评价的指标集， 且确立权重。 生物岛服务水平层次结构如图1 所示。

1.2 评价指标权重确定

1.2.1 构造判断矩阵。 在建立递阶层次结构以后，上下层次之间元素的隶属关系就被确定了， 问题即转化为层次中的排序计算方法。 在排序计算中，每一次的排序又可简化为一系列成对因素的判断比较， 并根据一定的比率标度将判断定量化， 形成比较判断矩阵。 判断矩阵表示A因素与下一层因素B1、B2……Bn之间的联系， 在此要对B1、B2……Bn这N个因素之间相对重要性进行比较， 以确定N×N阶的判断矩阵B=bij。

1.2.2 层次权重值的确定及一致性检验。 以判断矩阵B为例， 即是由BW=λW解出最大特征根λmax及对应的特征向量W， 将λmax所对应的最大特征向量归一化， 就得到B1、B2……Bn相对于A的权重值， 在得到λmax后， 需要进行一致性检验， 检验步骤为： （1） 计算一致性指标该指标可度量判断矩阵偏离一致性。 （2） 确定平均随机一致性指标R.I， 由于决策者判断一致性的难道是随着判断矩阵的阶数增加而增大的， 为了度量不同阶判断矩阵是否具有满意的一致性， 需要引入判断

矩阵的平均随机一致性指标如表1 所示。 （3） 计算一致性比例CR，当C.R＜0.1 时， 判断矩阵的一致性可以接受。

表1 层次分析法一致性指标

1.2.3 权重确定。 将意识形态的两两比较程度进行数字化， 建立起各个指标的判断矩阵， 并运用求和法， 计算各指标在单一准则下的相对权重， 最后进行一致性检验， 道路状况准则下的判断矩阵见表2。

表2 道路准则下判断矩阵

利用MATLAB 来编写小程序来求得该矩阵的最大特征根λmax的值和特征向量在MATLAB 中运行即可求出λmax=3.06； 根据前述的检验方法知C.I=0.03、 R.I=0.52、 C.R=0.058＜0.1， 则判断矩阵的一致性可以接受； 运行状况准则下同理求得λmax=3.009、C.I=0.0045、 R.I=0.52、 C.R=0.0087＜0.1， 则判断矩阵的一致性可以接受。 交通设施状况、 交通安全状况准则下、 生物岛隧道服务水平总评下的C.R 均满足条件， 则判断矩阵一致性可以接受， 在道路状况、 运行状况、 交通设施状况以及交通安全状况四个准则下的各个影响因素的权重为

生物岛隧道服务水平评价影响因素权重如表3 所示。

表3 生物岛隧道服务水平评价影响因素权重

1.3 评价集确定。 一般情况下是将美国服务水平的六个等级划分为四个等级， 一般为Ⅰ级、 Ⅱ级、 Ⅲ级、 Ⅳ级， 其中我国的Ⅰ级服务水平相当于美国服务水平的A、 B 级， Ⅱ级、 Ⅲ级分别相当于美国服务水平的C、 D 级， Ⅳ级相当于美国服务水平的E、 F 级， 依据此类分析， 在生物岛隧道服务水平的评价中， 我们取评价集为：V= ｛Ⅰ级， Ⅱ级， Ⅲ级， Ⅳ级 ｝。

2 生物岛隧道服务水平评价分析

2.1 生物岛隧道调查分析。 广州国际生物岛隧道大学城出口90 米处有左弯通道， 为了避免左转弯时车辆减速的干扰， 选取了隧道出口长为28.3m 直线段作为测量车速的一个区间段， 对每个车道的不同车型在高峰小时（7:30～8:30） 进出该区间进行记录。

2.2 生物岛隧道交通数据处理分析。 数据分析时将三条车道划分为1 号车道（靠近分隔带的车道） 、 2 号车道、 3 号车道（最外缘的车道） ， 由于1 号车道在高峰小时内总共才有20 辆车， 该隧道口实地观察在高峰小时时间段内并无排队现象的出现， 是其他车道的二十分之一左右。

2.2.1 车速数据处理。 为求出区间段的车速， 统计好经过该断面的时间， 利用公式V=L/T来计算， 并且算出每一车道每5 分钟内的平均车速以及每一车道在7:30～8:30 的平均车速。

2.2.2 交通量处理。 利用已采集好的数据进行统计， 统计不同车型的数量， 并且每5 分钟不同车型全进行车辆折算， 以小客车为标准车辆， 其处理结果如表4。

2.2.3 车头时距处理。 根据采集回来的数据进行筛选， 对于车头时距太大的以及不是连续通过的车辆进行删减， 最后求出平均车头时距第二车道平均车头时距为2.45s， 第三车道平均车头时距为2.57s， 两车道基本通行能力为1 433 辆/h。

2.2.4 其他数据处理。 车道宽度b=3.50m， 隧道规划控制宽度为60m， 设计行车速度为50km/h， 隧道单洞净宽为10.5m， 一般路段最大纵坡为3%， 困难（出入口） 地段5%， 设计净高≥5m， 主线最小曲线半径200m， 匝道段最小曲线半径为40m。

2.3 生物岛隧道服务水平评价。 通过问卷调查及数理统计分析来确定评价对象对评价集元素的隶属度， 测算出每个因素对应四个答案的大致概率， 单因素评价矩阵为：

表4 第二、 三车道交通量以及平均车速处理结果

3 生物岛隧道交通仿真模拟

在对不同路况进行参数修正后， 背景图输入所调查的交通流量等数据， 然后进行3D 连续及单步仿真。 通过一系列评价指标对生物岛隧道的运行状况进行分析和评价， 其输出数据评价分析文件如表5 所示。

由于国内暂时无统一的评判服务水平的方法， 利用VISSIM 仿真， 并参考《 美国通行能力手册》 提出的城市道路服务水平计算方法和上海马京辉等人关于《 采用HCM2000 新方法计算城市道路服务水平浅析》 文章， 利用仿真数据对大学城生物岛隧道的服务水平进行评价。

大学城生物岛隧道全长1 337.61m， 是城市道路一级主干道， 设计车速为50km/h， 通过仿真得到的平均行程车速在52km/h，该隧道是机非分隔双向4 车道形式， 路侧干扰较少， 能够达到实际路段形式速度， 依据文献[10]知道该隧道的行程速度在服务水平C 级， 也就是现在设定评价集的Ⅱ级与利用模糊综合评价方法所得到结论相一致。

4 结 论

鉴于城市道路的复杂因素， 若运用传统的平均行程速度、 平均延误等来对服务水平评价因素量化， 难以准确评价服务水平， 对于城市道路服务水平的复杂性难以进行评价工作， 利用模糊综合评价法可以解决该问题， 可以将复杂问题简单化， 并且简单易操作。 本文通过对广州大学城生物岛隧道的影响因素的复杂性及模糊性特点出发， 研究生物岛隧道的服务水平评价， 采用模糊综合评价思想和层次分析方法结合起来对服务水平进行评价， 并且通过VISSIM 仿真模拟大学城生物岛隧道车辆运行状况并以此采用《 美国通行能力手册》 （HCM2000） 对于服务水平的评价方法对生物岛隧道的模拟结果进行服务水平评价， 最后将评价结果与模糊综合评价结果作对比， 验证仿真结果的精度并证明仿真的真实可靠性。

表5 评价文件导出评价数据

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