小区开放对道路通行的影响
摘要
本文针对小区开放对道路通行的影响问题，选择合适的指标建立开放小区对周边道路通行影响的评价指标体系。文中使用相关性分析、数据包络分析及层次分析等方法，建立微观交通仿真、DEA等模型；综合使用MATLAB、MaxDEA和VISSIM软件，研究不同类型小区开放对道路通行产生的影响，其中片块式和集约式封闭小区开放会增加道路的连通性，而轴线式封闭小区开放会降低交叉路口的通行效率，并由此向城市规划和交通管理等部门提出建设性的意见。
本文的突出特色在于从定性和定量多角度分析小区开放对道路通行的影响，不仅用仿真系统模拟出封闭式小区开放后道路通行的状态，还借鉴经济学中投入和产出的数据包络分析，考虑道路网通行系统的投入和产出，定量评价不同类型小区道路通行的效率，比较不同类型小区开放对道路通行的影响。
针对问题一，选择合适的指标体系用以评价小区开放对周边道路通行的影响。首先，根据科学性、系统性、可操作性及动态导向性等原则，从道路规模、道路结构和道路运行三方面初步选取指标，再利用相关性分析筛选指标，然后构建以道路规模、道路结构及道路运行为子系统层，道路网密度、可达性系数、道路车流密度等10个评价指标作为指标层的评价指标体系。
针对问题二，建立车辆通行数学模型，用以研究小区开放对周边道路通行的影响。首先建立微观交通仿真模型、并根据模型确定参数，然后利用所得到的参数构建仿真模拟系统，并利用VISSIM软件，以G小区为例进行实证分析，将其各项指标数据运用于微观交通仿真系统中，得出开放模式下小区各项指标的数据，最后将开放模式下的数据与封闭模式下的数据进行对比，得出了小区开放会增加道路网密度、车流量和平均车速等结论。
针对问题三，选取不同类型的小区，应用建立的模型，定量比较各类型小区开放前后对道路通行的影响。首先选取片块式、轴线式和集约式三种不同类型的封闭式小区，然后将收集的各个小区的指标数据代入问题二建立的微观交通仿真模型，得出开放后不同类型小区的各项指标数据。借鉴经济学中投入和产出分析，建立道路网系统的DEA模型，对各类型小区周边道路通行效率进行评价。得出：片块式和集约式小区开放会在道路连通度等方面产生积极影响，并且集约式小区开放产生的积极影响高于片块式小区，但轴线式小区的开放会降低道路连通度和交叉口运行效率。
针对问题四，根据微观交通仿真模型模拟的交通现状和问题三定量分析的结果，即不同类型的小区对周边道路通行的影响不同，从城市规划和交通管理两个方面提出关于不同类型小区开放的建议，为管理层如何开放不同类型的小区提供参考性意见。
最后，通过调整微观交通仿真模型中的部分参数，对结果影响作灵敏度分析，并进行误差分析。分析模型的优缺点，从横向和纵向对模型适用性进行推广，最后对DEA模型进一步作出基于AHP约束锥的改进。
关键词：小区开放；交通仿真；DEA模型；灵敏度分析；VISSIM
1§1问题的重述
一、引言
随着人们物质生活的不断满足，精神层面的需求逐步提高，以及人际交往和邻里关系需求的逐步提高，国内传统的封闭式小区受到越来越多的争议，而不再建立封闭住宅小区，已建成的住宅小区和单位大院要逐步开放等意见，则引起了广泛的关注和讨论。因此研究小区开放对道路通行的影响具有重要的价值。1.背景介绍
开放式小区：2016年2月14日，中国城市规划设计研究所所长董珂接受中新网访谈时表示，“开放式小区，准确来说应当是住宅小区的尺度控制到一定范围之内，而研究发现，大概控制在二百米之内是比较合适的。”2.提出问题
从多角度分析小区开放对周边道路通行的影响，研究开放小区是否能达到优化路网结构，提高道路通行能力，改善交通状况的目的以及效果如何，包括评价小区开放对周边道路通行影响的指标，小区的类型和它相应的管理模式。为改变传统的封闭式小区和如何发展开放式小区提供参考。3.研究的意义
长久以来人们都居住在传统的封闭式小区里，在封闭式小区诸多弊端逐步显现的时候，开放式政策的出台引起了人们的关注和讨论。因此论文通过从不同的角度，对比分析小区开放前后道路通行的状况，研究小区开放对周边道路的影响，就具有重要的研究意义。它的研究有利于深入剖析封闭式和开放式小区存在的问题及影响因素，为城市规划和交通管理部门提出关于小区开放的合理化建议，有利于建立一种新型的小区，既能优化路网，改善交通状况，又能优化城市空间结构和城市景观。二、相关数据
1.相关数据1（表7、A小区周边道路网通行效率评价指标原始数值）；2.相关数据2（附表1、B小区周边道路网通行效率评价指标原始数值）；3.相关数据3（附表3、C小区周边道路网通行效率评价指标原始数值）。三、具体问题
1.问题一：根据交通道路发展的现状，分析小区开放对周边道路通行的影响因素，选取合适的评价指标体系，建立小区开放对周边道路通行影响的评价指标体系。
2.问题二：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。
3.问题三：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。选取或构建不同类型的小区，应用问题二建立的模型模拟开放后的小区交通情况，再建立新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.问题四：根据定量分析的小区开放对周边道路的影响结果，从交通通行的角度，向城市规划和交通管理部门提出关于小区开放的合理化建议。
§2问题的分析
一、研究现状综述
李向朋[1]从封闭型小区交通开放的角度研究了这个问题，首先交通信息平台获取数
2据，然后分别就城市交通拥堵的现状来研究封闭型小区的交通开放，最后得出了封闭性小区开放打破了围堵城市道路的局面，提高了城市道路网的密度和可达性，降低了出行时间，缓解了城市交通的压力。不足之处是小区开放问题对道路通行的影响归结城市拥堵条件约束的单一因素，过于简单。
詹斌[2]从基于城市道路网络脆弱性的小区开放角度研究了这个问题，首先从各种参考文献中收集资料，确定评价城市道路网络脆弱性的评级指标，然后从开放小区开放程度、小区位置和小区规模三个方面进行了研究，建立了开放小区与城市道路网络的连接模型，最后得出了城市末端的小区开放对城市道路网络完善、降低城市道路网络脆弱性效果比城市中心小区作用明显的。不足之处是把小区开放对周边道路通行的影响问题归结为对道路网脆弱性的影响，过于片面。然后没有分析小区的类型，研究过于简单。
李军[3]从住区的封闭与开放对比的角度研究了这个问题，首先收集了两个典型小区的资料，然后就小区结构对道路系统的影响进行了研究，最后得出了小区开放与否以开放程度应根据项目的位置，规模和肌理来选择的结论。不足之处是对小区封闭与开放时，没有数据的支撑，缺乏说服力。
总之，现有文献或多或少都有不够完美之处，需要加以完善。二、本文的研究思路和步骤
1.具体问题的分析和对策
(1)问题一的分析和对策
问题一要求选择合适的指标体系，评价小区开放对周边道路通行的影响。首先根据科学性、代表性、整体性及动态导向性原则确定指标，再根据可行性对指标进行筛选，进行相关性分析，最后建立指标体系，以道路规模，道路结构，道路运行为准则层，设立了10个评价指标作为指标层，具体的反映小区开放对周边道路通行的影响。
(2)问题二的分析和对策
问题二要求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，首先根据建立的微观交通仿真模型确定参数，然后利用所得到的参数构建仿真模拟系统，将收集到的G小区的数据在仿真系统中运行得出开放式下的各个指标值，最后将开放式下的数据与封闭式的数据进行对比，从而得出小区开放对周边道路通行的影响。
(3)问题三的分析和对策
问题三要求应用所建模型，定量比较各类型小区开放前后对周边道路通行的影响。本文借鉴经济学中投入和产出的效率问题，考虑道路网的投入和产出，通过问题二的模型获取各指标数据后，建立DEA模型中的C2R模型，对各类型小区周边道路通行效率进行评价，根据小区开放前后周边道路通行效率来定量比较各类型小区开放对周边道路通行的影响。
2.对问题总体分析及解题思路
本文针对小区开放对道路通行的影响问题，首先根据指标选取的准则选择合适的指标，构建小区开放对周边道路通行影响的评价指标体系，然后建立微观交通仿真系统模拟道路交通通行的现状，并进行实例分析小区开放对周边道路的影响。接着选取片块式，轴线式，集约式三种不同类型的封闭式小区，应用问题二建立的微观交通仿真系统模拟获取各个小区开放下的指标数据，建立DEA模型中的C2R模型，对各类型小区周边道路通行效率进行评价，根据小区开放前后周边道路通行效率来定量比较各类型小区开放对周边道路通行的影响。最后根据以上研究结果，为城市规划和交通管理部门提供建设性意见。
本文的总体解题思路如图1所示。
3图1总体思路流程图§3模型的假设
1.不考虑交通道路通行的突发事件，如紧急刹车，交通事故等；2.假设每辆车不随意更改自己行使的车道；3.忽略每辆车的运转状态；
4.主路交通在通过交叉口时不受限制，支路上的车辆只有等待主路上相邻的两车艰巨足够才能进入冲破区。
§4名词解释与符号说明
一、名词解释
1.可达性系数
指小区内干道网总长度与该小区中心到周围干道最短路径和的比值，反映小区内至干道网的快捷程度。
2.交叉口渠化率
指渠化交叉口数目与交叉口总数目的比值，反映交叉口的通行能力和通行效率。3.连通度指数
指道路网的总边数与总节点数的比值，反映道路网的成熟度，该比值越高，则道路网连通性越强、成熟度越高。
4.非直线系数
指一条路线的实际长度与该路线直线距离的比值，反映该路线的便捷程度。5.道路通行能力
又称道路容量，指一条道路的某一断面单位时间内可以通过的最大车辆数。6.平均延误
是指检测区间段内无信号控制或其它车辆停车时，车辆经过交叉口的时间。
47.决策单元
指在某一投入产出系统内，不同决策行为会导致不同的决策结果，则这样的决策行为方案就可以被定义为决策单元。二、符号说明
本模型所用主要符号及意义如下表所示。
主要变量符号及意义序号123456789101112131415161718
符号DMU
符号说明
决策单元
第k个决策单元的第i个输入值第k个决策单元的第j个输出值第i项输入指标的权系数第j项输出指标的权系数
各输入指标最小值各输出指标最大值
评价对象单元的相对效率决策单元的效率指数
对偶规划模型的最优解（决策单元效率指数的最优解）车辆n在t时刻的加速度车辆速度
驾驶员的反应灵敏性反应滞后时间车辆的质量
车辆之间所需要的最小间距平均临界间隙
驾驶员临界间隙对数分布的数学期望
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yjkuivj(xk)min(yk)max
h??oxn(t)x'??Mbtc?§5模型的建立与求解
一、问题一的分析及求解
1.对问题的分析
问题一要求选择合适的指标体系，用以评价小区开放对周边道路通行的影响。首先根据科学性、代表性、整体性和动态导向性原则确定评价指标，再根据可行性对指标进行筛选，利用指标间的相关性分析尽量选择内涵丰富又相互独立的指标，最后建立指标体系，以道路规模，道路结构，道路运行为准则层，设立了10个评价指标作为指标层，具体的反映小区开放对周边道路通行的影响。具体的思路流程图如下:
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