基于小区开放对道路通行影响的层次结构模型实证分析

白 桐，赵 钰

(1.Krirk Universit(泰国格乐大学)工商管理学院，泰国 曼谷 10220； 2.澳门城市大学数据科学研究院，澳门 999078)

1 问题重述

道路拥堵及城乡道路设计规划已成为急需解决的问题。为了保证交通通畅，我国提出了推广街区制建设，即停止建设不开放式小区，并着手逐步开放已建成的老旧封闭模式的住宅小区、单位大院。

开放小区的建设引起了人们的关注，就此出现了两种观点。其一，住宅小区及单位大院等应该逐步开放，原因如下：封闭小区破坏了城市原本快捷的城市路网结构，而开放小区却可以通过提高路网密度，增加道路通行面积，在一定程度上改善当下的交通状况。其二，住宅小区不应该开放，原因是：虽然车流量分布在不同的可行道路上，但交叉路口的增多导致出入口车流量变大，影响了主路的通行速度，无法达到改善交通状况的目的。

为研究小区开放对道路交通情况的影响，以期为决策提供科学依据，需要研究以下问题：

问题1：自行选择评价指标体系，研究开放小区道路通行情况受小区开放的影响；问题2：对问题1进行深度研究，建立数学模型，建立科学体系，描述小区开放后对周边道路情况造成的影响；问题3：应用问题2中构建的模型，定量比较不同类型小区开放前后周围的交通情况；问题4：综合上述问题研究成果，结合道路通行现状，针对小区是否开放这一问题提出合理、有效的建议。

2 问题分析

小区周边道路车辆包括外部通过车辆与小区内部出入车辆，故选取双层分析因素，分为外部城市道路因素及小区内部各指标影响因素。设置了包括小区各出口主干道道路车流量(u1)、外部道路宽度(u2)、小区内部居住人口数量(u3)、小区内部私家车数量(u4)、小区出口数量(u5)、小区道路数量(u6)及宽度(u7)在内的7个因素，并采用层次分析法分析各因素的重要性，通过发放问卷及查询当地小区基本数据、调查小区周边路口交通状况的方式，了解构造层次分析法中的判断矩阵，计算一致性指标，判断各因素的重要性。

3 模型的建立与求解

3.1 问题假设

准确性假设。假设所收集的数据均为真实有效的数据，可以根据问卷调查数据得到相应结论。

排他性假设。假设研究小区占地情况为标准正方形；假设研究小区类型为居住型小区；假设研究路段无事故发生；假设研究路段无占道现象。

合理性假设。假设小区内人口均按照各自意愿及情况选择最利于自身的生活方式。

3.2 问题分析

居住型小区是以居住为主要目的的服务型社区，主要用于人们基本的生活居住。小区道路口是联系私人空间与社会公共空间的一个过渡口。小区建设是城市建设的一部分，承担着改善城市交通的责任与义务。目前，我国的居住型小区主要以封闭式为主，且正处于开放式小区发展与试验阶段。

本研究主要分析小区由封闭式改造为开放式，对小区外部主干道交通的影响程度。在前提假设条件下，选取了可能因小区建设模式影响主干道交通状况的因素。采用层次分析方法对影响因素进行了简单的评判与权重的测度。

图1 层次结构模型图Fig.1 Hierarchical structure model

3.3 评价模型的建立

3.3.1 建立层次结构模型

3.3.2 构造判断矩阵

针对两因素设置不同的评语集。设7个等级，分别标记为A、B、C、D、E、F、G(等级程度依次减小)；通过相互比较准则层对于目标层的权重，构造判断矩阵。经填写后的矩阵为A=(aij)n×n，经判断矩阵具有如下性质：

①aij>0

②aji=1/aij

③aii=1

根据在某区域各小区内进行问卷调查所得数据，采用查阅资料、数据等方式，赋予权重矩阵如下所示：

由上述性质可得，矩阵为对称矩阵，因此，只需填写对角线以上或以下部分元素即可。

3.3.3 构造一致性指标

一致性指标指衡矩阵不一致程度的定量指标。记作CI,CI指标为：

为确定所研究不一致程度指标是否在可接受范围内，引出随机一致性指标RI。随机一致性指标如表1所示。

表1 随机一致性指标Tab.1 Random coincidence indicator

由此，可得知一致性比率CR，公式为：

代入数值可得CR≈0.1，因此通过一致性检验，矩阵A的特征向量W可作为各准则的权重向量：

W=[0.290 9 0.043 3 0.146 7 0.620 6 0.534 40.148 7 0.446 7]T

4 实证分析

实证分析采取问卷调查的方式，问卷发放时间为24 h，发放范围为太原市某区各小区，收回问卷共185份，有效问卷为185份。调查问题数量共5道， 结果如图2：

图2 居民出行方式结果统计图Fig.2 Statistical results of resident’s travel mode

本题采用多选问答式收集答案，经调查统计，回收的185份有效问卷中，以步行与私家车出行为主要方式，且两者所占比例相同，选择比例均为24%；其次公交车出行方式占据21%，38人次选择了此项出行方法；选择自行车为出行方式的人数仅次于公交车出行方式，为24人次，占13%；而选择电动车/摩托车与选择出租车出行的人相差并不大，分别为7%、9%。

由此数据可知，所调查该范围内小区居住居民主要多采用步行与私家车的出行方式。由此可推测出，日常生活中短距离出行大多选择步行方式，而较长距离则多选择私家车出行。这一行为习惯无形中增加了道路交通压力。

本题选用排序方式进行调查，主要调查日常出行目的。由图3可知，大多数人日常出行目的为上班，按照各类出行目的的发生概率，由大到小排列可得，所调查人群出行目的排序为上班、购买日常用品、上街购物、休闲娱乐、上学和其他。

图3 居民日常出行目的结果统计图Fig.3 Statistical results of resident’s daily travel target

由于车辆使用者大多为小区内的成年人，故填写问卷的大部分为具有一定劳动能力与购买力的成年居民，故出行目的以上班为主。根据日常生活观察可知，上班时间大多是固定在特定范围内的，故这一出行目的造成了在特定时间段内交通严重堵塞的状况。注：排序题的选项平均综合得分是由问卷星系统根据所有填写者对选项的排序情况自动计算得出的，它反映了选项的综合排名情况，得分越高，表示综合排序越靠前。计算方法为：

选项平均综合得分=(Σ频数×权值)/本题填写人次

权值由选项被排列的位置决定。例如：有3个选项参与排序，那么排在第一个位置的权值为3，第二个位置权值为2，第三个位置权值为1。例如：一个题目共被填写12次，选项A被选中并排在第一位置2次，第二位置4次，第三位置6次，那么选项A的平均综合得分=(2×3+4×2+6×1)/12=1.67分。

出行次数这一题选择单选的设计方式，定量得到出行次数。根据图4可知，出行次数大多为2～3次，分别占31.89%、21.08%。两者共占据总比例的一半以上，极少数人群出行次数达到5次及5次以上。

图4 居民日均出行次数统计图Fig.4 Statistics of resident’s daily travel times

此数据反映出调查人口大多为普通的日常生活方式。结合上题出行目的可验证，车流量增大均集中在某一时间段内。

图5 居民居住小区拥挤程度结果统计图Fig.5 Statistics of the crowd degree of resident’s housing estate

针对小区外部交通状况，采用单选分层题进行调查研究，分为4个等级，分别为很拥挤、拥挤、一般、不拥挤，4个等级分别占14.05%、21.63%、43.78%、20.54%。这一结果表明，所研究地区调查对象大多认为小区外部交通状况一般。这一现状可能与小区所处位置、小区周边主干道车流量等因素有关，也有可能片面地反映该研究地区现阶段交通状况基本良好，在居民可接受范围之内。

如图6所示，本题旨在收集被调查人群对小区周边交通状况影响因素的认识情况及重要性排位。这一数据的收集对后续权重的获得结果起到了一定的作用。按照所得数据，对影响因素按照重要性由大到小排列为：小区私家车数量、小区位置(周围是否有商业区、医院、学校等)、小区外部道路的宽度及数量、小区内部道路的宽度及数量、小区人口和小区面积。

图6 小区拥挤程度影响分析表Fig.6 Analytical statement of housing estate crowding degree

5 结论

研究表明，小区的建筑面积、人口数量、小区可通行的道路数目及小区四周紧邻的城市主干道数目等因素均会对小区周围交通产生极为重要的影响，因此在排除买房后不居住等偶然因素的情况下，提出以下建议：随着小区四周紧邻的城市主路数量的增加，每条路上车流量减少，应将开放式小区建造在城市主路较多的地方，小区车辆汇入主干道的选择增加可减少车流量，使道路更加畅通，减小交通压力。开放式小区内部的行车道越多，道路上的车流量就越少，应就小区的具体位置和内部结构多开设几条可供汽车通行的道路，令其与主干道相通，减少主路负担。开放式小区与城市主干路的交汇处会有较大的车流量，应在交叉路口进行疏通管理，合理设置车道通行方向及红绿灯，减少交通事故[1]。开放式小区内部的车辆流通会影响小区居民出行，应合理区分行车道和人行道，减小对居民出行的影响[2]。