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摘要:交通拥堵是目前中国各大城市面临的共同难题,但拥堵的成因各不相同。对于深圳,由于历史原因,深圳市由一关之界隔开,关内关外经济发展不平衡,各出入关道路尤其关口广场拥堵情况严重。因此需要在摸清规律的基础上才能有针对性地提出治堵方案。本文以深圳市梅林关为例,考虑信息不完备的影响因素,运用模糊综合评价结合层次分析法定出了关口广场各道路拥堵指数并对各道路进行了分类,分析造成关口广场区域高峰期拥堵的直接原因,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。
关键词:拥堵指数;信息不完备;模糊综合评价;层次分析法
中图分类号:U4 文献标识码:A 文章编号:1671-864X(2014)08-0107-02
一、引言
基于交警部门记录的梅林关进出通道瓶颈断面代表时段的交通流量、对应车速数据和行车道数,以及以样本抽取方法给出了的部分与关口广场连接道路对应时段的相关参考数据,为了定出梅林关关口广场各连接道路的拥堵指数进而分析其拥堵的直接原因,需要建立拥堵指数的确定综合评价体系。由于该体系涉及大量的复杂现象和受到多种因素的相互作用,也存在大量的模糊现象和模糊概念,而且所收集的数据中多处信息不完备,因此,在综合评价时,需要用常用的模糊综合评价的方法对其进行定性和定量化处理,对得到拥堵指数等级有良好的效果,但各权重的确定需要专家的知识和经验作支撑,具有一定的主观性与缺陷。而求权重又是综合评价的关键,故为了使其更有合理性并更符合客观实际,同时易于定量表示,采用层次分析法来确定各指标的权系数,从而提高模糊综合评价模型评价的准确性。因为层次分析法是确定权系数的有效方法,特别适宜于那些难以用定量指标进行分析的复杂问题,正如本小题。该方法把复杂问题中的各因素划分为互相联系的有序层使之条理化,根据对客观实际的模糊判断,就每一层次的相对重要性给出定量的表示,再利用数学方法确定全部元素相对重要性次序的权系数。
二、模型假设
(1)收集的数据准确无误。(2)汽车在一段路程内是为均匀分布。(3)各条道路没有因交通事故而造成拥堵。(4)车流量和速度数据没有受到天氣的影响。
三、模糊综合评价模型建立与求解
a.对梅林关道路进行交叉路口和路段分类
利用谷歌地图梅林关各主干道断面经纬度坐标信息进行定位得到的结果如下:
梅林关各主干道路交叉路口与路段分类表
种类 编号 路段断面及方向
交叉
路口 A1 梅观公路普滨加油站南行-北-战略
A2 梅龙、民治路-南行入梅观公路口
A3 梅观公路南行-市区方向
A4 G94(梅观高速)华为跨线桥北行-南-战略
A5 G94(梅观高速)华为跨线桥南行-北-战略
A6 新区大道民宝南战略
A7 新区大道民宝北战略
路段 B1 梅观公路南坪立交桥下北行-南-战略
B2 南坪快速路1.3公里东行-西-战略
B3 南坪快速路1.3公里西行-东-战略
表1 梅林关各主干道路交叉路口与路段分类表
b. 评价定量分级标准的确定
拥堵指数的分类 堵塞 拥堵 较拥堵 较畅通 畅通
表2 拥堵指数的分类表
为了便于计算,我们将主观评价的语义学标度进行量化,并依次取值为 5 ,4, 3, 2 ,1.具体如下:
评价值 评语
堵塞
拥堵
较拥堵
较畅通
畅通
表3 拥堵指数定量化对应表
c. 层次分析法确定权重
对于第一层次,路网整体的拥堵度由路段和交叉口整体的拥堵度所决定,下面给出重要性评判矩阵的参考值,由下表4所示:
影响因素 路段 交叉口
路段 1 1/3 1.33 0.25
交叉口 3 1 4.00 0.75
表4 重要性评判矩阵参考值表
再将路段和交叉口各影响因素的重要性判断矩阵的参考值列于表5和表6。
影响因素 车速 流量 车道数
车速 1 4 2 7.00 0.571
流量 1/4 1 1/2 1.75 0.143
车道数 1/2 2 1 3.5 0.286
表5 路段各因素重要性判断矩阵表
影响因素 车速 流量 车道数
车速 1 4 3 8 0.6250
流量 1/4 1 1/2 1.5 0.1365
车道数 1/3 2 1 3.0 0.2385
表6 交叉口各因素重要性判断矩阵表
经检验,满足一致性要求,因此,一级权重向量为, 二级的权重向量为, 。
d.确定评价对象集:为深圳市梅林关拥堵指数
e.构造评价因子集:=(车速,流量,车道数)
f.确定评语等级论域:确定评语等级论域,即建立评价集。
=(堵塞,拥堵,较拥堵,较畅通,畅通)
g.建立模糊关系矩阵
为了得到梅林关每条道路模糊关系矩阵R,通过网络问卷调查,得到了深圳市10名学生对梅林关每条道路的拥堵情况的评价,通过计算最终得到每条道路的模糊关系矩阵,下面仅列出A1梅观公路普滨加油站南行-北-战略的模糊关系矩阵:
h. 多级模糊综合评价结果向量
结合以下公式,即
解得:
同理可得: =(0.3212 0.1125 0.2463 0.3876 0.3723),=(0.4978 0.2256 0.1123 0.2873 0.2563),=(0.2244 0.1278 0.3763 0.2273 0.3465),=(0.3578 0.1145 0.3289 0.5782 0.1734),=(0.4345 0.2678 0.4234 0.1123 0.2783),=(0.4167 0.2563 0.3763 0.2723 0.3364),=(0.3527 0.2653 0.1167 0.4427 0.2635),=(0.2673 0.3673 0.5523 0.2837 0.4532),=(0.2735 0.2367 0.4786 0.5678 0.3672)。
梅林關整体的模糊综合评价结果:=(0.2732 0.2673 0.1467 0.2567 0.2156)
i. 对综合评分值进行等级评定
同理可得:,,, ,,,,
对照上诉评价表, 可得出如下结论:
编号 路段断面及方向 拥堵评价
A1 梅观公路普滨加油站南行-北-战略 拥堵
A2 梅龙、民治路-南行入梅观公路口 较拥堵
A3 梅观公路南行-市区方向 较拥堵
A4 G94(梅观高速)华为跨线桥北行-南-战略 拥堵
A5 G94(梅观高速)华为跨线桥南行-北-战略 拥堵
A6 新区大道民宝南战略 拥堵
A7 新区大道民宝北战略 较拥堵
B1 梅观公路南坪立交桥下北行-南-战略 拥堵
B2 南坪快速路1.3公里东行-西-战略 较畅通
B3 南坪快速路1.3公里西行-东-战略 较畅通
梅林关整体 拥堵
表7 梅林关各主干道拥堵评价表
四、结论
由表7可以看出造成梅林关拥堵的直接原因:梅林关道路基本都属于拥堵的状态,交叉口通行能力低,大多数交叉口已处于拥堵饱和状态,造成梅林关成为交通瓶颈,所以很拥堵。
一方面由层次分析模型的参数可知(见表4),交叉口的资料权重为0.75而路段仅为0.25,即在相关因素中交叉口流量为重要因素,另一方面由表7可知交叉路口的路段都是处于拥堵的状态,所以也应该重点采集交叉路口的信息。
五、模型评价
采用层次分析法来确定各指标的权系数,使其更有合理性并更符合客观实际,同时易于定量表示,提高模糊综合评价模型评价的准确性;而将模糊综合评价与层次分析法相结合,避免了由于信息不完备引起的模型误差。
参考文献:
[1]城市交通现代化管理[M].1.人民交通出版社:陆化普,1991:70-95.
[2]城市道路路段交通拥挤的模糊评价及对策[J].科技与经济,2007,25(4):117-119.
[3]刘舒燕.交通运输系统工程.北京:人民交通出版社,2006.
[4]深圳市政府区,政府信息公开http://www.sz.gov.cn/cn/xxgk/gqgk/2013年5月1日.
[5]曹岩,MATLAB R2006a 基础篇,北京:化学工业出版社,2008.
作者简介:肖瑶(1992-),女;重庆交通大学管理学院工程造价专业本科三年级,学生。
关键词:拥堵指数;信息不完备;模糊综合评价;层次分析法
中图分类号:U4 文献标识码:A 文章编号:1671-864X(2014)08-0107-02
一、引言
基于交警部门记录的梅林关进出通道瓶颈断面代表时段的交通流量、对应车速数据和行车道数,以及以样本抽取方法给出了的部分与关口广场连接道路对应时段的相关参考数据,为了定出梅林关关口广场各连接道路的拥堵指数进而分析其拥堵的直接原因,需要建立拥堵指数的确定综合评价体系。由于该体系涉及大量的复杂现象和受到多种因素的相互作用,也存在大量的模糊现象和模糊概念,而且所收集的数据中多处信息不完备,因此,在综合评价时,需要用常用的模糊综合评价的方法对其进行定性和定量化处理,对得到拥堵指数等级有良好的效果,但各权重的确定需要专家的知识和经验作支撑,具有一定的主观性与缺陷。而求权重又是综合评价的关键,故为了使其更有合理性并更符合客观实际,同时易于定量表示,采用层次分析法来确定各指标的权系数,从而提高模糊综合评价模型评价的准确性。因为层次分析法是确定权系数的有效方法,特别适宜于那些难以用定量指标进行分析的复杂问题,正如本小题。该方法把复杂问题中的各因素划分为互相联系的有序层使之条理化,根据对客观实际的模糊判断,就每一层次的相对重要性给出定量的表示,再利用数学方法确定全部元素相对重要性次序的权系数。
二、模型假设
(1)收集的数据准确无误。(2)汽车在一段路程内是为均匀分布。(3)各条道路没有因交通事故而造成拥堵。(4)车流量和速度数据没有受到天氣的影响。
三、模糊综合评价模型建立与求解
a.对梅林关道路进行交叉路口和路段分类
利用谷歌地图梅林关各主干道断面经纬度坐标信息进行定位得到的结果如下:
梅林关各主干道路交叉路口与路段分类表
种类 编号 路段断面及方向
交叉
路口 A1 梅观公路普滨加油站南行-北-战略
A2 梅龙、民治路-南行入梅观公路口
A3 梅观公路南行-市区方向
A4 G94(梅观高速)华为跨线桥北行-南-战略
A5 G94(梅观高速)华为跨线桥南行-北-战略
A6 新区大道民宝南战略
A7 新区大道民宝北战略
路段 B1 梅观公路南坪立交桥下北行-南-战略
B2 南坪快速路1.3公里东行-西-战略
B3 南坪快速路1.3公里西行-东-战略
表1 梅林关各主干道路交叉路口与路段分类表
b. 评价定量分级标准的确定
拥堵指数的分类 堵塞 拥堵 较拥堵 较畅通 畅通
表2 拥堵指数的分类表
为了便于计算,我们将主观评价的语义学标度进行量化,并依次取值为 5 ,4, 3, 2 ,1.具体如下:
评价值 评语
堵塞
拥堵
较拥堵
较畅通
畅通
表3 拥堵指数定量化对应表
c. 层次分析法确定权重
对于第一层次,路网整体的拥堵度由路段和交叉口整体的拥堵度所决定,下面给出重要性评判矩阵的参考值,由下表4所示:
影响因素 路段 交叉口
路段 1 1/3 1.33 0.25
交叉口 3 1 4.00 0.75
表4 重要性评判矩阵参考值表
再将路段和交叉口各影响因素的重要性判断矩阵的参考值列于表5和表6。
影响因素 车速 流量 车道数
车速 1 4 2 7.00 0.571
流量 1/4 1 1/2 1.75 0.143
车道数 1/2 2 1 3.5 0.286
表5 路段各因素重要性判断矩阵表
影响因素 车速 流量 车道数
车速 1 4 3 8 0.6250
流量 1/4 1 1/2 1.5 0.1365
车道数 1/3 2 1 3.0 0.2385
表6 交叉口各因素重要性判断矩阵表
经检验,满足一致性要求,因此,一级权重向量为, 二级的权重向量为, 。
d.确定评价对象集:为深圳市梅林关拥堵指数
e.构造评价因子集:=(车速,流量,车道数)
f.确定评语等级论域:确定评语等级论域,即建立评价集。
=(堵塞,拥堵,较拥堵,较畅通,畅通)
g.建立模糊关系矩阵
为了得到梅林关每条道路模糊关系矩阵R,通过网络问卷调查,得到了深圳市10名学生对梅林关每条道路的拥堵情况的评价,通过计算最终得到每条道路的模糊关系矩阵,下面仅列出A1梅观公路普滨加油站南行-北-战略的模糊关系矩阵:
h. 多级模糊综合评价结果向量
结合以下公式,即
解得:
同理可得: =(0.3212 0.1125 0.2463 0.3876 0.3723),=(0.4978 0.2256 0.1123 0.2873 0.2563),=(0.2244 0.1278 0.3763 0.2273 0.3465),=(0.3578 0.1145 0.3289 0.5782 0.1734),=(0.4345 0.2678 0.4234 0.1123 0.2783),=(0.4167 0.2563 0.3763 0.2723 0.3364),=(0.3527 0.2653 0.1167 0.4427 0.2635),=(0.2673 0.3673 0.5523 0.2837 0.4532),=(0.2735 0.2367 0.4786 0.5678 0.3672)。
梅林關整体的模糊综合评价结果:=(0.2732 0.2673 0.1467 0.2567 0.2156)
i. 对综合评分值进行等级评定
同理可得:,,, ,,,,
对照上诉评价表, 可得出如下结论:
编号 路段断面及方向 拥堵评价
A1 梅观公路普滨加油站南行-北-战略 拥堵
A2 梅龙、民治路-南行入梅观公路口 较拥堵
A3 梅观公路南行-市区方向 较拥堵
A4 G94(梅观高速)华为跨线桥北行-南-战略 拥堵
A5 G94(梅观高速)华为跨线桥南行-北-战略 拥堵
A6 新区大道民宝南战略 拥堵
A7 新区大道民宝北战略 较拥堵
B1 梅观公路南坪立交桥下北行-南-战略 拥堵
B2 南坪快速路1.3公里东行-西-战略 较畅通
B3 南坪快速路1.3公里西行-东-战略 较畅通
梅林关整体 拥堵
表7 梅林关各主干道拥堵评价表
四、结论
由表7可以看出造成梅林关拥堵的直接原因:梅林关道路基本都属于拥堵的状态,交叉口通行能力低,大多数交叉口已处于拥堵饱和状态,造成梅林关成为交通瓶颈,所以很拥堵。
一方面由层次分析模型的参数可知(见表4),交叉口的资料权重为0.75而路段仅为0.25,即在相关因素中交叉口流量为重要因素,另一方面由表7可知交叉路口的路段都是处于拥堵的状态,所以也应该重点采集交叉路口的信息。
五、模型评价
采用层次分析法来确定各指标的权系数,使其更有合理性并更符合客观实际,同时易于定量表示,提高模糊综合评价模型评价的准确性;而将模糊综合评价与层次分析法相结合,避免了由于信息不完备引起的模型误差。
参考文献:
[1]城市交通现代化管理[M].1.人民交通出版社:陆化普,1991:70-95.
[2]城市道路路段交通拥挤的模糊评价及对策[J].科技与经济,2007,25(4):117-119.
[3]刘舒燕.交通运输系统工程.北京:人民交通出版社,2006.
[4]深圳市政府区,政府信息公开http://www.sz.gov.cn/cn/xxgk/gqgk/2013年5月1日.
[5]曹岩,MATLAB R2006a 基础篇,北京:化学工业出版社,2008.
作者简介:肖瑶(1992-),女;重庆交通大学管理学院工程造价专业本科三年级,学生。