[2016年國賽matlab創(chuàng)新獎b題]中國人民大學-小區(qū)開放道路通行影響

1、- 1 -小區(qū)開放對道路通行的影響 小區(qū)開放對道路通行的影響摘要 摘要 隨著城市規(guī)劃建設的不斷發(fā)展以及道路車流量增加，車輛通行能力越來越受到人們的關注，因而封閉型住宅小區(qū)和開放式住宅小區(qū)成為人們討論的焦點。本文重點考 慮了小區(qū)開放對其周邊道路通行的影響，建立了合適的、完整的、系統(tǒng)的的影響評價 影響評價模型 模型，對其產(chǎn)生的影響進行合理評價，從而針對不同類型的小區(qū)給出小區(qū)開放與否的 合理化建議。首先，我們選取小區(qū)開放對周邊道路通行產(chǎn)生的影

2、響因素，運用聚類分析法 聚類分析法將各個影響因素歸為 3 個較為系統(tǒng)的評價指標中，即道路通行能力、安全性和便捷度 道路通行能力、安全性和便捷度。再利用層次分析法 層次分析法選出起相對關鍵作用的影響因素，最終得出：道路通行能力由車道數(shù)、擁堵系數(shù)、路旁干擾系數(shù)、區(qū)內(nèi)支路飽和度決定，安全性由交叉路口個數(shù)所決定，便 捷度由可達度所決定。據(jù)此，我們建立了一套合適的評價指標體系。其次，根據(jù)上述指標體系，我們分別對道路通行能力、安全性和便捷度建立相關

3、模型分析影響。對于道路通行能力，基于元胞自動機模型 元胞自動機模型以及 NS NS 模型 模型，我們分析得出車輛密度與車輛平均速度的之間的關系，再通過對比得出開放前后小區(qū)周邊道路“交通流 通流”的變化，進而反映出對道路通行能力的影響程度。對于安全性，我們建立了交叉口車輛通行模型，定義潛在危險度 潛在危險度，從而定量分析小區(qū)開放對安全性的影響。對于便捷度，我們定義可達度 可達度（小區(qū)及周邊范圍內(nèi)從小區(qū)一端到達小區(qū)另一端的支路之和與最短路徑

4、之和的比值）來反映便捷度的變化。其中最短路徑通過建立最短路模型 最短路模型，運用 Dijkstra 算法求得。接下來，我們建立模糊綜合評判模型 模糊綜合評判模型，取定因素集為以上 3個評價指標，再取定評語級，然后通過判斷因素集對周邊道路通行產(chǎn)生的影響大小來給定權值，最終分析計算得出影響程度。接下來，我們隨機選取五個具有不同特點的小區(qū)，根據(jù)上述模型得出的結(jié)果，將小區(qū)分為三種類型 三種類型：適合開放的小區(qū)，不適合開放的小區(qū)，開放與否對道路通

5、行影響不大的小區(qū)。然后我們根據(jù)這三種類型小區(qū)和周邊道路的結(jié)構(gòu)特點，向城市規(guī)劃和交通管理部門提出有效、合理的建議。然后，在模型的分析檢驗中，我們通過實際案例和運用交通仿真模擬軟件 交通仿真模擬軟件 VISSI VISSIM模擬交通系統(tǒng)，來給出模型可靠性的依據(jù)。最后，在模型的評估與優(yōu)化中，我們對所用模型進行了合理性評估，對其缺點部分進行改進。其中，我們建立了對聚類分析法中權重確定方法進行了改進，運用“九 分位法 分位法”使得權重的確定更為科

6、學可靠；建立了結(jié)合主成分分析法的層次分析法模型 結(jié)合主成分分析法的層次分析法模型；同時也對模糊綜合評判模型進行了因素集、評語集以及權重確定方法的改進。關鍵詞 關鍵詞 聚類分析法 層次分析法 元胞自動機 NS 模型 Dijkstra 算法 模糊綜合評判- 3 -行能力的影響，對安全性的影響以及對便捷度的影響共同決定。2.2 2.2 對問題二的分析 對問題二的分析我們利用問題一的評價指標體系，將主路通行能力、安全性和便捷度作為評價指標，將影

7、響各個指標的因素作為對車輛通行的總影響。我們先依次通過構(gòu)建模型來分 析這三個指標的變化，最后利用模糊綜合評判模型進行影響程度的判定。首先，對于道路交通能力的影響，我們知道，車道數(shù)、擁堵系數(shù)，路旁干擾系數(shù)、區(qū)內(nèi)支路飽和度這四個因素都是直接影響車輛密度和車輛平均速度，進而間接影響道 路通行能力。因此，我們將能夠準確體現(xiàn)車輛密度和平均速度的“交通流”作為道路通行能力的主要描述參數(shù)。進而，我們結(jié)合元胞自動機模型[4]，給出 NS 規(guī)則[5]下車

8、輛 密度和車輛平均速度，并據(jù)此求出車輛密度與車輛平均速度之間的關系圖，以此來分析車輛通行情況。我們考慮到，小區(qū)開放與否會改變模型中的初始參數(shù)，進而影響車 輛密度和車輛平均速度。據(jù)此，我們對初始參數(shù)進行改動，通過對比，便可以得出小區(qū)開放對周圍道路交通流的影響。其次，對于安全性的影響，我們知道交叉路口是導致車禍等事故的多發(fā)地帶，在小區(qū)開放前后，交叉口個數(shù)增多，因而會導致安全性有所降低。我們通過研究交叉路口的個數(shù)變化，建立交叉口車輛通行模型，

9、定義潛在危險度[6]，定量分析小區(qū)開放對安 全性的影響。接下來，對于便捷度的影響，我們通過可達度來體現(xiàn)便捷程度。我們通過建立最短路模型求出從小區(qū)一端到達小區(qū)另一端的最短路徑之和，進而得到可達度，定量分析可達度的大小，得出小區(qū)開放對便捷度的影響。最后，我們建立模糊綜合評判模型，對車輛通行能力、安全性和便捷度三個因素集建立了關于車輛通行的數(shù)學模型，將小區(qū)的結(jié)構(gòu)、面積、各支路情況以及周邊路況作為輸入?yún)?shù)，即可得到小區(qū)開放對道路通行能力、安全性

10、和便捷度的影響。2.3 2.3 對問題 對問題三的分析 的分析由問題二建立的模型，我們結(jié)合實例對第三問進行分析。在這一問中，我們選取五個具有代表性的小區(qū)示意圖，運用第二問的模型，將行車速度、小區(qū)車道數(shù)、道路 面積率、擁堵系數(shù)以及區(qū)內(nèi)支路飽和度作為輸入?yún)?shù)，綜合分析各個參數(shù)之間的聯(lián)系和各個參數(shù)對車輛通行的影響，從而得到不同結(jié)構(gòu)、不同周邊道路結(jié)構(gòu)、不同車流量的小 區(qū)開放對車輛通行的影響。2.4 2.4 對問題 對問題四的分析 的分析通過對問

11、題二、三的研究和對小區(qū)實例的分析，我們從中分析總結(jié)小區(qū)開放與否的相關規(guī)律，然后結(jié)合分析小區(qū)結(jié)構(gòu)及周邊道路結(jié)構(gòu)、車流量等因素，通過車輛通行 能力、 安全性以及便捷度等角度向城市規(guī)劃和交通管理部門提出關于小區(qū)開放與否的合理化建議。三 模型假設 模型假設1）假設最短車頭間距在安全距離之外； 2）假設每個路口都安裝紅綠燈；3）假設交叉路口是十字路口或丁字路口； 4）假設車輛行駛不受對向車流的影響； 5）假設車禍只發(fā)生在交叉口，其他路段事故發(fā)生率