深圳关内外交通拥堵探究与治理 (2)

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1、深圳关内外交通拥堵探究与治理摘要随着国民经济的高速发展和城市化进程的加快，我国机动车保有量及道路交通流量急剧增加，日益增长的交通需求与城市道路基础建设之间的矛盾已成为目前城市交通的主要矛盾。本篇论文通过研究深圳道路交通拥挤的状况，来反映深圳交通环境。即针对道路拥挤的问题进行数学建模分析，讨论如何治理深圳交通拥堵这个难题。对于问题一，是让以梅林关为例，定出关口连接道路的拥堵指数。我们以平均行程速度，单位里程平均停车次数和道路负荷度为判断道路拥堵的评价指标。但又由于所给数据的不完善，我们采用模糊数学模型来对第一个问题进行分析求解，列出五个评判标准来综合评价：非常畅通、畅通、缓慢、拥堵和严重拥堵。通

2、过确定的模糊评价矩阵算出拥堵指数。对于问题二，是让在不增加道路的条件下，通过调整城市分区功能、改变关口区域功能构架和改善交通管控措施缓解梅林和布吉等关口的拥堵情况。由于城市功能区和行政区分布不合理，使的大量的人需要进出关工作，给道路带来了很大的压力，从而使得关口的交通很拥堵。我们建立吸引模型，找出各区域的经济所带动的人流量。人流量多的地方交通自然拥堵，然后从三个方面合理调整来缓解交通压力。对于问题三，是让通过在关内增建道路的条件下，缓解拥堵情况。我们的主要思路是通过分流的方式降低道路压力，通过图论的方法再根据附件一的数据找出车流量较多的节点。再在这节点之前建设道路，降低节点的车流量，从而降低道

3、路压力。关键字：交通拥堵 层次分析 模糊综合评价 吸引力模型一 问题重述交通拥堵的现象是备受人们关注的热点话题之一，它影响了人们的出行，目前各大城市都或多或少困扰于这个问题。造成拥堵的因素不一，现在在已拥有的数据资料下，以深圳市为例建立数学模型，对深圳市的交通情况（包括关内外）以不同时间段、不同地区等因素进行统计，以期得出比较完善的信息，加强交通管控，通过优化城市的交通布局，改善城市出现交通拥堵的现象。1.通过分析已有的数据探究造成各关口拥堵现象的深层原因。以梅林关为例建立关口交通数学模型，分析关口广场区域在高峰期出现拥堵的直接原因，对各关口广场的连接道路进行分类以及定出拥堵指数；根据建立的模

4、型参数，给出进一步研究造成关口广场拥堵的问题需要的交通数据采集及侧重内容建议。2.在以不增加关内外通道数量为前提，通过对各城市分区的功能调整、改变关口之间区域功能的架构以及改善交通管控措施等来有效缓解梅林、布吉等关口出现的交通拥堵现象。 3.如果以增加关内通道为前提，选择合适的地方缓解交通拥堵（不考虑建设成本）。二 问题分析2.1 问题一的分析 以梅林关为例，通过研究道路的交通拥挤状况，来分析交通拥挤的深层原因。我们根据所给数据，选取路段平均行程速度.车流量和车道数为评价指标，建立基于层次分析法的模糊评价模型，确定出拥堵指数数据，分析造成关口广场区域高峰期拥堵的直接原因。同时我们以非常畅通、畅

5、通、缓慢。拥堵和严重拥堵等五个等级来划分拥堵程度。再根据模型参数，给出今后进一步研究关口广场拥堵问题所需交通数据的采集侧重内容建议2.2 问题二的分析 第二个问题是让调整功能区分布、关口或交通管控等方式治理交通拥堵。找出由于城市规划造成交通拥堵的原因，再寻找如何调整分布区域使得人们不需要去距离生活区太远的地方工作的方法，这样就会使得每条道路尽可能行使相同的作用，不再会有某些道路车流过多或过少的方式。在模型二中会对这方式进行寻找。2.3 问题三的分析 第三个问题是以增加关内道路来缓解交通压力。那么我们只需要找到关内道路中比较拥堵的节点，然后找出其周围合适的地点增建新路。三 符号说明与模型假设3.

6、1符号说明符号符号说明X评价因素集Z服务标准评判集W各指标所占比重V车流速度交通拥挤指数3.2 模型假设1从附件一和二中获得的数据可靠；2排除交通事故发生、自然灾害、恶劣天气等的影响；3忽略深圳其他影响不大的交通工具的影响；4每一条道路上的车流量平均分配在单车道上,每条道路的通行能力一样。 四 模型的建立与求解4.1 问题一模型的建立与求解4.11 数据的处理分析 我们选取出“梅观公路”和“107国道”的数据进行观测，描绘出一天中各个时间段的车流量。图1 图2 从图1和 图2中，我们可以看出在每天的早上和下午都有一个车辆通行的高峰期。特别是在7,8点的时候车流量剧增，晚上6,7点之后，车流量出

7、现了下降的趋势，故早上的高峰期出现在7，8点，晚上的高峰期出现在6,7点。而这个时间恰恰是上下班时间，也就是所说的上下班高峰期。故可以从上下班时间方面分析出梅观路堵塞的原因：据我们调查，由于关内外房价差距很大，深圳有大部分人在关外居住，在关内上班。所以在每天上下班时段，这些经过关口的车辆会增多，进而造成拥堵。当然交通拥堵还和当地各功能区分布不合理有关。4.1.2 道路拥堵的评判标准按照道路拥堵程度的不同划分为五个级别，分别为非常畅通、畅通、缓慢、拥堵和严重拥堵。通过附件所给和获得的数据的回归拟合分析，并参考相关的数据，分别确定三个评价指标不同评价等级的阀值。（1）平均行程速度评价标准路段平均行

8、程速度是一种直观的用来评价道路拥堵程度的量化指标。为了更好的理解路段的平均行程速度与其交通运行状态之间的关系，根据平均行程速度值的大小可以将它分为五个等级，不同取值对应不同等级，不同等级的平均速度代表了不同的交通运行状态，通过对平均行程速度的评价，当只考虑这一个单因素时，可以判断单因素影响下的道路的拥堵级别.表1 路段不同时段平均行程速度评判标准非常畅通畅通轻度拥堵中度拥堵严重拥堵平均速度（1）单位里程平均停车次数评价标准由于路段平均停车次数同平均行程速度之间相互影响，相互作用，当路段长度一定时，平均停车次数的增加会导致速度降低；反之，平均停车次数减少时，行车速度增大。通过一些数据拟合关于速度

9、与单位里程平均行程次数的函数：其中:x-对应平均形成速度，单位：千米/小时 y-单位里程平均停车次数，单位：次/（千米*辆）表2 路段单位里程平均停车次数评价标准参考路段服务等级非常畅通畅通轻度拥堵中度拥堵严重拥堵单位里程平均停车次数0（3） 道路负荷度路段负荷度是指路段实际交通量与路段通行能力的比值，单位为无量纲。路段负荷度是交通需求与交通供应关系的体现，是评价道路横断面交通承载情况的参数，反映评价路段供给能力适应需求的程度。其值的大小代表了不同的交通流运行状态和服务水平，其值越大，交通使用者提供的服务水平越差，反之，服务水平越好。其中：-评价路段的设计通行能力，单位：辆/小时。 M-评价路

10、段道路负荷度。表3 路段上道路负荷度评价标准参考负荷度评价等级非常畅通畅通轻度拥堵中度拥堵严重拥堵M值4.3 路段交通拥堵评价模型我们对路段交通拥堵评价模型的构建主要是基于模糊数学模型和城市生态综合评价模型，对二者进行结合和改进，构建适合评价路段拥堵状态的评价模型。模糊数学评价模型的建立主要归纳为以下几个步骤：（1） 确定评价对象的因素；（2） 给出对象评语集；（3） 确定单因素判别矩阵，其中为考虑因素置时做出的相应判别结果；(4)给出因素集上权重分配，其中为第i个因素的权重程度；(5)评判结果由给出，其中“。”为定义的一种合成运算；(6)，以其中，则此次判断结果为评语集中的评语。4.4 模型

11、一的建立（1）构造评判矩阵将评价指标各子层因素对上一层因素的重要度运用l一9标度法进行比较，根据专家咨询法得出各制约层对子层的判断矩阵。表4 各制约层对子层的判断矩阵标度与两两比较的定性结果1与同样重要3比稍重要5比重要7比重要得多9比极为重要2、4、6、8比的重要性在上述描述之间倒数若与相比之值为，则的取值为 通过平均行程速度、单位里程平均停车次数和道路负荷度的关系运用l一9标度法构造判断矩阵为：，应用层次分析法得到权重向量：。（2）综合评价模型的应用根据上文的评价指标的选取和拥堵级别的划分，确定评价因分别对应于平均行程速度、单位里程平均停车次数和道路负荷度。同时，确定评判集非常畅通，畅通，

12、轻度拥堵，中度拥堵，严重拥堵。确定五个评价指标的发展函数，其中平均行程速度为正向指标参数，其他四项指标为逆向指标参数。平均行程速度隶属函数：单位里程平均停车次数隶属函数：道路负荷度隶属函数：通过对上述三个隶属度的分析，得出三个数值分别隶属于J等级，然后构建矩阵为： 因此，对所得矩阵做综合评定，权重集为：最终得出，得到，令，则第k条评语就是对交通拥堵程度的综合评价结果。这里定义以为拥堵严重程度指数，即通过综合评价模型，判断评价路段处于第k条评语下的严重程度。这里以值取值为0,1，值越接近1，道路越畅通；反之，道路越拥堵。严重程度指数主要适用于拥堵程度处于同一级别时，通过比较值的大小，可以更加科学

13、、直观的对同一拥堵级别的路段进行横向比较。4.5 模型一的求解 通过计算得出梅林关早高峰期评判矩阵： 同理可得晚高峰期的评判矩阵：于是可得梅林关的拥堵情况：表5 梅林关的早高峰期拥堵判断 早高峰期 路段评判矩阵B严重程度指数拥堵程度梅观公路普滨加油站南行-北-战略非常畅通梅观公路南行-市区方向畅通梅观公路南坪立交桥下北行-南-战略畅通南坪快速路1.3公里东行-西-战略轻度拥堵南坪快速路1.3公里西行-东-战略轻度拥堵表6 梅林关的晚高峰期拥堵判断 晚高峰期路段评判矩阵B严重程度指数拥堵程度梅观公路普滨加油站南行-北-战略畅通梅观公路南行-市区方向轻度拥堵梅观公路南坪立交桥下北行-南-战略轻度拥

14、堵南坪快速路1.3公里东行-西-战略畅通南坪快速路1.3公里西行-东-战略畅通4.2 问题二模型的建立与求解4.2.1 模型二的分析表7 关内各区的三个产业GDP本地生产总值第一产业第二产业第三产业全市12950.085.565737.647206.88福田区2374.240.79186.492186.96罗湖区1359.050.10107.201251.75盐田区365.630.0274.98290.62南山区2829.620.971667.941160.71注：（单位：亿元）从深圳市统计局2012年国民经济和社会发展统计公报中可得不同分区的GDP经济总量及组成比例有差别，通过查阅论文，建立城市区域吸引力指数，指数越大，表明该区域吸引的早晚高峰车流越多。4.2.1 模型二的建立吸引力模型的原理：吸引力模型是考虑到GDP总量中第一产业，第二产业，第三产业等因素对分区内从业人员数量的作用，可以认为更高的GDP能吸引更多的从业人员，进而就有更多的车流量通过该分区，也是对线性模型的基本假设进行修正后得到的。