基于金融工程视角下小区开放对道路通行影响分析

齐聪　肖尧

摘 要：

主要研究了封闭式小区开放能否达到优化路网结构、改善交通状况的问题，建立了AH 比较矩阵改进的模糊综合评价模型、特定区域通勤耗时长短模型，利用MATLAB和S SS等软件，探讨不同类型小区开放与否对周边主干道通行能力的影响。

针对问题一，以优势互补为原则，通过对比各种评价方法，最终建立了AH 比较矩阵改进的模糊综合评价体系。然后基于Satty 9级标度方法求解一致性矩阵，利用模糊矩阵得到综合判断矩阵。

针对问题二，为建立车辆通行模型，以纽约布鲁克林街区为原型。用MATLAB对街区周边道路情况进行30次仿真实验模拟。并利用动态规划算法得出30组可能解。计算每条路径的平均用时，用该指标刻画影响程度，并利用我们的评价体系进行量化评分。

针对问题三，为了定量比较各类型小区开放前后对道路通行的影响，按照小区离市中心的位置将小区分为3种类型分别建立相应的模型，计算各类型小区的等级得分。

关键词：开放小区；AH 综合评价模型；C SAT；动态算法

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.26.158

1 符号说明

2 模型的建立与求解

2.1 问题一

[BT3]2.1.1 问题分析

为了建立切实可行的研究小区开放对周边道路通行影响评价体系我们采取层次分析法和模糊综合评价法相结合的方式来解决上述问题。并选取了大连市某小区为原型（图1），抽象出它的理想简化模型（图2）。

2.1.2 指标计算

（1）车流密度比的计算。

车流密度是指在某一瞬时内一条车道的单位长度上分布的车辆数。计算公式如下：（其中，K-车流密度，N-单车道路段内的车辆数，L-路段长度。）

假设：200辆/千米为交通拥堵的条件。计算结果为ρ= 1∶0.605。指标表明：小区开放对车流密度产生了重要的影响，开放政策的实施给人们出行带来极大的便利，会得到广大人民群众的支持。

（2）延误时间比的计算。

假设①小区开放前需要3个红绿灯，开放后2个红绿灯即可；②假设每个红绿灯的延误时间是5分钟；③假设红绿灯的延误时间与红绿灯数量成正比。最终计算结果为M=1∶0.67。

由此得出，小区开放可以减少信号灯设置的数量，减少城市规划成本，也缩短了车主等待红绿灯的时间，给车主带来最大效益。

（3）路网密度比的计算。

城市道路网密度等于道路长度与路网所服务面积之比，假设主干道的服务面积为左右各0.5km的矩形面积。通过计算得出：ρ=1.065∶1.515=1∶0.703.上述结果表明：小区开放对城市路网密度的贡献比达到1∶0.703。

从结果看，小区开放在一定程度加大了车主路线选择的可能性，能充分满足各车主的灵活性，从而缓解交通压力，疏通城市“毛细血管”。

[BT3]2.1.3 模型建立

使用AH 综合评价模型对小区开放对周边道路通行的影响进行评估。首先，将问题转化为以下集合：目标集合{小区开放对周边道路通行的评价体系}，评价细化指标集合{红绿灯数，路网密度，车流密度 }及评语集合{好，一般，差}。

[BT3]2.1.4 模型求解

根据Satty 9级标度方法得出一致性矩阵，然后利用求根法得出相对权重向量为：W=（0.21843，027285，0.2651，0.24362）

由于实际得到的判断向量不一定一致，我们进行了一致性检验，用MATLAB求出了矩阵的最大特征值γm=4.0161，得出一致性指标CI=γ-nn-1=0.0054；而随机一致性指标RI=0.9，见表1；一致性比率指CR=0.0054/0.9=0.0060<0.1，判断矩阵的一致性可以接受（结果汇总如表3）。

2.2 问题二

2.2.1 问题分析

我们利用MATLAB编写构建“车辆通过特定区域用时长短模型”（下文简称C SAT）。在C ASAT中仿真模拟30辆车分别在一个随机因子的条件下的路径选择过程。选取纽约布鲁克林附近的街区（图3）建模，并按1∶200比例缩小简化处理得到（图4）计算平均通过时间量化小区开放的程度。最后，运用问题一所建立的评价体系，对开放街区进行打分，衡量小区开放效用。

2.2.2 C SAT模型假设

（1）V主干路=20km/h，V小区路段=30 km/h且车辆是匀速行进的；

（2）汽车换方向掉头会有延时，T延时=0.0042h；

（3）重要路口处设有三盏红绿灯，每个红绿灯对汽车的延时为：0.12h；

（4）模型图中每个矩形都是长6.6km，宽2.8km。

2.2.3 C SAT模型计算

首先利用动态规划原理设计一个30次小车模拟仿真过程并计算每一辆车在开放和不开放的条件下的平均用时，然后利用模型对平均用时计算处理，最后计算最终得分（表4）。

如果把小区开放对周边道路影响各项指标总得分未100分，则未开放得分为：74.5分。得出结论：通过对布鲁克林街区的实际分析，论证了我们的观点，即那些服务面积较大、人口规模占有一定比重、处在交通要塞的小区进行开放确实会对小区周边道路的通行产生积极的影响。

2.3 问题三

2.3.1 问题分析

问题三要求定量比较各类型小区开放前后对道路通行的影响，所以我们依据小区在城市中的位置和周边道路结构、车流量的不同构建了3种不同的模型，并构建了城市模拟道路（图5）。然后对三种小区在开放与不开放情况下进行简化处理（以图6小区在郊外为例）。

2.3.2 C SAT（升级版）计算

通过模型计算得出三种类型小区模型的量化周边道路通行能力的4线指标，以及评价得分，结果对比分析图见表5。

2.3.3 C SAT（升级版）结论

首先将结果进行纵向比较。在问题一、二所建立的模型中，小区面积约占整个区域的1/3，问题三中占比只有大约1/10.说明小区的区域占比面积起了很大作用。若所占比例很小，即便是处于交通要塞，小区开放对交通的便利影响也只能是杯水车薪。其次将结果进行纵向比较。如果小区占据了足够比重的市中心位置，小区面积占比很小也能对于车辆通行有积极影响，从0.933下降到了0.8839，即小区所占交通要塞的比重至关重要，所以其影响系数大于小区内部结构。