小区开放对道路通行的影响

1、齐 齐 哈 尔 大 学科学计算课程设计题 目 小区开放对道路通行的影响学 院 理 学 院 专业班级 信息与计算科学专业142班 学生姓名 刘先俊2016年 9月 28日16小区开放对道路通行的影响摘要本题主要探讨开放小区能否达到优化路网结构，提高道路通行能力，改善交通状况的目的，以及改善效果如何。通过分析小区开放后各种因素对周围道路通行能力的影响，比较各类型小区开放前后周围道路通行的情况，得出各类小区开放后改善交通效果不一，但是总体来说开放小区达到了优化路网结构，提高道路通行能力，改善交通状况的目的。同时给出关于小区开放合理化建议。针对问题一，结合小区开放后路网密度、道路面积、车流量、小区所在

2、位置以及主干路服务水平的改变，其中通过统计分析的方法获取了路网密度、道路面积的有关数据，通过加权平均法获取车流量数据等，通过以上指标建立小区开放影响分级评价体系。针对问题二，在创建模型方面，选择了层次分析法，通过构造矩阵，引用合适的评价指标，对各项指标之间的相对重要性，做出了合理化的比较。计算权向量并作一致性检验，得出评分标准的模型。针对问题三，根据问题二提出的数学模型，令各项指标为参数，利用权重系数编写相关程序，通过进行大量仿真模拟数据，从多方面研究了小区开放对周围交通的影响。以此对模型进行检验与评估，并对小区开放对周围道路通行能力的影响进行分级。针对问题四，根据本文结果来看，小区开放与否，

3、与小区的位置、面积，有很大关系，通过问题三建立的模型以及实验结果来看，将小区大致分为ABCDE五个等级，不同等级在文中分别给出了不同的意见，以供参考关键词:层次分析法,评价体系，综合评定一.问题重述: 小区开放对道路通行的影响2016年2月21日，国务院发布关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见，其中第十六条关于推广街区制，原则上不再建设封闭住宅小区，已建成的住宅小区和单位大院要逐步开放等意见，引起了广泛的关注和讨论。除了开放小区可能引发的安保等问题外，议论的焦点之一是：开放小区能否达到优化路网结构，提高道路通行能力，改善交通状况的目的，以及改善效果如何。一种观点认为封闭式小区破坏了城市

4、路网结构，堵塞了城市“毛细血管”，容易造成交通阻塞。小区开放后，路网密度提高，道路面积比增加，通行能力自然会有提升。也有人认为这与小区面积、位置、外部及内部道路状况等诸多因素有关，不能一概而论。还有人认为小区开放后，虽然可通行道路增多了，相应地，小区周边主路上进出小区的交叉路口的车辆也会增多，也可能会影响主路的通行速度。城市规划和交通管理部门希望你们建立数学模型，就小区开放对周边道路通行的影响进行研究，为科学决策提供定量依据，为此请你们尝试解决以下问题：1. 请选取合适的评价指标体系，用以评价小区开放对周边道路通行的影响。2. 请建立关于车辆通行的数学模型，用以研究小区开放对周边道路通行的影响

5、。 3. 小区开放产生的效果，可能会与小区结构及周边道路结构、车流量有关。请选取或构建不同类型的小区，应用你们建立的模型，定量比较各类型小区开放前后对道路通行的影响。4. 根据你们的研究结果，从交通通行的角度，向城市规划和交通管理部门提出你们关于小区开放的合理化建议。二.问题分析1、问题分析经过考虑问题的题设和要求可知，我们要解决的是小区开放对道路通行能力的影响问题。首先要考虑的是道路通行能力，小区开放后首先改变的是路网密度，其次影响道路通行能力的几个因素分别为 区位置，小区位于不同的位置对于道路通行能力的影响是不同的，2、建模思路筛选出几个重要的评价指标对几个指标进行量化分析，通过层次分析法

6、求出权重系数。3、得出判断关系式对题目仔细地分析后，我们确定了以下几个重要的指标：1）路网密度：因为网密度可以直观的反映出该小区所处在交通网是否发达的地方，从而小区开放对道路通行能力的影响是起决定性作用的。2）小区位置：小区所处在人口密度为多大的区域，从这可以直观的反映出小区对交通便利情况的影响。3）小区附近道路服务水平：道路上的运行速度和交通量与可能通行能力之比，从这里可以直观的反映出小区开放后对车辆滞留情况的影响。4）车流量5）道路面积：值的是小区内道路面积比与小区总面积之比，从这里我们可以分析出小区道路开放并入道路网后，对道路的通行能力产生的影响，比值越大说明对道路的通行能力越强。由小区

7、对周边道路的具体影响，及查询相关文献得出其相关重要性。4、流程示意图小区开放对道路通行的影响分析影响道路通行的因素指标建立小区开放影响分级评价体系根据因素指标间的数量关系和评价体系，层次分析法利用建立关于车辆通行的数学把模型构造对比矩阵计算权向量及一致性检验权系数总评分对不同类型小区进行评价三.符号说明定义一致性指标随机一致性指标定义一致性比率最大特征根矩阵阶数权向量（特征向量）车流量路网密度小区所在位置服务水平道路面积比车身长车距单位时间车速四模型假设（1）假设在构建成对比矩阵的观点一致。（2）假设所考察因素除了路网密度、服务水平、小区所在区域小区所在位置、道路面积比，不考虑其他因素。（3）

8、假设小区周围道路路况一致。（4）假设不同时间及不同天气情况下车流量一致。（5）假设不同车型在道路上行驶速度差距不考虑及车长一致。（6）假设不同路况车流密度不变。五.模型建立与求解5.1、评价体系的建立5.1.1、标准制定与分析要对小区开放对周边道路通行的影响进行评估，首先必须确定合适的评价标准。通过大量的查阅典籍文献，最终选择了如下几个评估指。路网密度：建成区内道路长度与建成区面积的比值(道路指有铺装的宽度3.5米以上的路，不包括人行道)。在道路面积比率不变的前提下，路网密度越高，道路的车道数目越少，大部分是双向四车道或双向两车道，从而提高道路通行能力。其计算公式为：（单位:公里/平方公里）其

9、中为建成区内道路长度，为建成区面积，路网密度与道路面积数据多由统计分析所得。小区位置：小区所在位置的人口密度是反映小区位置的一项重要指标，人口密度在一定程度上显示出小区所在区域的繁华程度。所在区域越繁华，其交通状况越复杂。其计算公式为：（单位:人/平方公里）其中为人口密度根据基于人口重心曲线的中国人口密度分级的九级划分，将小区所在区域人口密度划分为如下五个等级：核心密集区：人口密度大于1000人每平方千米；高度密集区：人口密度在5011000人每平方千米；中度密集区：人口密度在401500人每平方千米；低度密集区：人口密度在201400人每平方千米；稀疏区：人口密度小于200人每平方千米。采取

10、百分制对小区所在区域人口密度等级进行评分，评分标准如下表所示：表1人口密度等级评分表核心密集区高度密集区中度密集区低度密集区稀疏区人口密度（）评分（分）30601006040服务水平：主要以道路上的运行速度和交通量与可能通行能力之比综合反映道路的服务质量。道路饱和度是反映道路服务水平的重要指标之一，其计算公式即为人们常说的,其中为最大交通量,为最大交通能力。饱和度越高，代表道路服务水平越低。我国一般根据饱和度值将道路拥挤程度服务水平分为如下四个等级：一级服务水平：道路交通顺畅，服务水平，介于0至0.6之间；二级服务水平：道路稍有拥堵，服务水平较高，介于0.6至0.8之间；三级服务水平：道路拥堵

11、，服务水平较差，介于0.6至0.8之间；四级服务水平：大于，道路严重拥堵，服务水平极差。结合国家道路拥挤程度服务水平等级，建立合适的评分系统。采取百分制进行评分，一级服务水平为100分，二级服务水平为75分，三级服务水平为50分，四级服务水平为25分。具体情况如下表所示：表2道路服务水平评分表服务水平一级二级三级四级评分100755025道路面积比：此处的道路面积指的是小区内道路面积比与小区总面积之比，它从一定程度上反映小区附近道路面积的增加，道路面积比越大，则小区开放后对周围道路通行的影响越大。其计算公式为：其中为小区内道路面积，为小区总面积根据实际情况可知道路面积比通常在在不超过0.2之间

12、，将道路面积比分为五个等级，以百分制进行分级评定：表2道路面积比评分表道路面积比评分20406080100车流量：由单位时间内通过某路段的车辆为标准，在一定的时间内，某条公路点上所通过的车辆数，用公式表示:车流量公式为:车流量=单位时间*车速/(车距+车身长)即5.1.2、评价体系小区开放对周围道路影响两个层次如下所示：目标层：评价小区开放对周围道路影响准则层：路网密度、服务水平、小区位置、道路面积比、车流量该问题十分明确，两个层次的要素也十分明显。首先将有关因素按照不同的属性从上到下分为两个层次，分别为目标层和方案层。最上层为目标层：评价小区开放对周围道路影响；最下层为准则层：路网密度、服务

13、水平、小区位置、道路面积比、车流量，上层受下层影响，而层内各因素基本上相对独立，将这两个层次用图表示即为：小区开放对周围道路通行的影响 路网密度道路面积比服务水平小区所在位置目标层准则层车流量图1层次分析结构图5.2、问题二模型的建立与求解5.2.1：构造成对比较阵在构造成对比矩阵之前，引入一个评价指标，即由路网密度、服务水平、小区所在位置、道路面积比、车流量等四个指标对于道路通行的影响大小，采用1-9级相对重要性作为尺度的方法。其详细内容如下所示：表3评价指标相同重要稍微重要明显重要强烈重要绝对重要介于两极之间135792，4，6，8在网络上通过对以上四种评价指标的实际情况的调查，得到表格4

14、。表格4是对四种指标之间的相对重要性进行比较，则是针对于每种具体的指标，根据在该指标上的优劣进行比较，最终得出以下的对比矩阵R：表格4路网密度小区所在位置服务水平车流量道路面积比比路网密度13小区所在位置31759服务水平1车流量1道路面积比比15.2.2：计算权向量并作一致性检验借助数学软件Matlab对每一个成对比矩阵计算最大特征根和特征向量，并作一致性检验，若通过，则可认为成对比矩阵的不一致程度在容许范围之内，可用其特征向量作为权向量。否则则应该重新构造成对比矩阵。在这里引入计算公式与随机一致性指标1、定义一致性指标:（越大，不一致越严重） 2、随机一致性指标RI：表格5（随机一致性指标

15、RI）n1234567891011RI000.580.891.121.241.321.411.451.491.513、定义一致性比率: （当CR100 a=1 1/3 7/3 5/3 3;3 1 7 5 9;3/7 1/7 1 5/7 9/7;3/5 1/5 7/5 1 9/5;1/3 1/9 7/9 5/9 1a = 1.0000 0.3333 2.3333 1.6667 3.0000 3.0000 1.0000 7.0000 5.0000 9.0000 0.4286 0.1429 1.0000 0.7143 1.2857 0.6000 0.2000 1.4000 1.0000 1.8000

16、 0.3333 0.1111 0.7778 0.5556 1.0000 V,D=eig(a);D1=diag(D);D1=D1.disp(对应的特征向量为：);Vdisp(最大特征值为：);m=max(D(:)n,z=size(a);CI=(m-n)/(n-1);RI=0 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 1.49 1.51;ri=RI(n);CR=CI/ridisp(是否通过一致性检验？);if(CR0.1) disp(未通过)else disp(通过) a=CR r,c=find(m=D); v=V(:,c); disp(权向量为) B=v./sum

17、(v) endD1 = -0.0000 5.0000 -0.0000 -0.0000 0.0000对应的特征向量为：V = -0.7897 -0.3064 -0.3771 -0.3613 0.5872 0.5923 -0.9191 -0.6034 -0.8215 0.5915 0.0846 -0.1313 -0.4532 0.2062 -0.3234 0.1185 -0.1838 0.0153 0.3605 0.3874 0.0658 -0.1021 0.5367 -0.1489 -0.2251最大特征值为：m = 5.0000CR = -1.9825e-016是否通过一致性检验？通过a =

18、-1.9825e-016权向量为B = 0.1865 0.5595 0.0799 0.11190.0622附件2权重柱状图代码 cleary=0.1865,0.5595,0.0799,0.1119,0.0622bar(y,0.5);set(gca,XTickLabel,路网密度,小区所在位置,服务水平,车流量,道路面积 );xlabel(因素指标),ylabel(权重)y = 0.1865 0.5595 0.0799 0.1119 0.0622附件3计算总分路网密度=1.6 1.9 2.6 3.3 3.9 4.5 4.8 5.2 5.8 6.0 6.4 6.8 7.3 7.5 7.9 8.6 8.8 9.2 9.4 9.8小区所在位置评分=30 40 30 60 60 40 100 30 40 60 40 30 100 30 40 40 40 60 60 100服务水平评分=25 25 50 75 75 50 100 25 75 50 100 25 25 50 50 75 75 50 25 75车流量=200 300 400 200 300 500 100 400 200 300 500 200 200 300 400 500 200 400 300 300道路面积=20 20 40 40 60 20 60