聊城市道路路网布局模式的综合分析.doc

聊城市道路路网布局模式的综合分析设计者：贾礼凤，王莎莎，李 翔，张 凯，张 伟指导教师：张兰江（聊城大学 汽车与交通工程学院 山东 聊城 252300）摘要：本文通过介绍城市道路路网的功能，指出道路网要适应社会的发展，有利于竞争力的提高和使交通功能更加协调。在分析道路网各技术评价指标的基础上，从路网规模、路网结构和路网交通功能评价三个方面，构建多指标多层次的道路网规划评价指标体系。应用模糊识别原理，结合层次分析确定权重方法，建立了基于AHP的道路网规划评价多级模糊综合评价模型，并对聊城市城区道路网规划进行了评价。关键词:评价指标；道路网；层次分析法；多级模糊评价Abstract：The function of the urban road network is discussed firstly. Sometime the urban road network should develop as the developing of social .It also should made the city more competitive and harmonious .According to the analysis of the urban road network evaluation indicators, the evaluation system is built up from the scale of urban road network, the framework of urban road network, the transportation function of urban road network. The Blur identification theory is applied and the weight approach is given combined with the analytic hierarchy process, in order to build up the multi-level blur evaluation model. As an example the method is applied to the Road Network Planning for Liaocheng Urban Zone.Key words: evaluation indicators ; urban road network ; AHP; Multi-level blur evaluation.前言城市道路网的结构型式，是指道路网系统的平面几何图形。它是随着城市的发展，为满足城市的交通、土地利用及其建筑风格等要求而形成的。国内外常用的道路网结构可以归纳为方格式、环形放射式、自由式和混合式等四种基本型式。城市道路网是城市的骨架，路网结构决定了城市的布局。我国许多城市的道路网都是在原有路网的基础上发展起来的，原有路网在建设之初，由于缺乏科学的预见性，导致现状路网存在着许多与城市发展不相适应的问题，引起目前许多城市交通日趋紧张。建立科学的路网结构评价方法，改善城市现状路网结构，增加路网效率和承载力，是缓解城市交通压力，提高城市交通质量的重要手段。道路网布局模式的评价包括技术评价、经济评价和社会环境评价三个方面，其中城市道路网的技术评价，是从道路网的技术性能方面分析其内部结构和功能，目的是揭示路网的使用质量，为编制道路网规划方案、验证方案的合理性，并进行方案的优化和决策提供技术方面的依据。影响路网交通质量的因素很多，即有体现道路建设水平的静态指标如：路网密度、人均道路面积等，又有体现路网管理水平的动态因素如：非机动车及行人干扰情况、延误率、交通事故等，各因素相互联系，相互制约，给道路网交通质量的综合评价带来困难。目前国内的道路网规划方案的技术评价，常选用几个典型的评价指标进行评价，缺乏系统性，不能全面地、客观地对规划方案科学评价。1 .道路路网评价指标体系我国许多城市的中心区(或旧城区)如北京、西安、南京、洛阳、太原、苏洲等均属于方格式路网结构。为解决方格式路网对角线方向的交通不便，在方格上增设对角线道路，但这会形成三角形街坊和畸形复杂的交叉口，对建筑布局和交叉口交通组织不利，哈尔滨、沈阳、长春等城市局部市区均有类似布置。国外一些著名城市，如巴黎、伦敦、莫斯科、柏林等城市的道路网为放射环形式。国内城市中，成都、北京、沈阳等城市在道路网改造和建设中都采用了此种型式，这种道路网一般都是旧城中心区基础上逐渐发展起来的，由旧城中心向四周引出放射向干道，并加上一个或几个环向道路组成。受地形等自然条件的制约，某些城市将道路网结合地形布置成自由式道路网结构，像我国的重庆、青岛、南宁、九江、渡口，瑞典的Vallingby ，英国的Cumbernau均属于自由式道路网结构。由上式三种路网组合而成的综合路网称为混合式道路网结构。如上海、武汉、南京等，它们保留着旧城原有的方格式路网，为减少市中心的交通压力，设置了环形及放射道路，构成混合式道路网。一个合理的道路网结构型式将促进城市的发展，并在整个城市交通中起到主导作用，反之就会起到制约作用，对于市中心区或旧城区，其道路网的结构型式受到各种限制，一般很难彻底加以改造。但对处于城市发展的外围地区的道路网，在进行规划和建设时则应进行充分的分析和论证，以便采用合理的城市道路网结构型式。就一座城市而言，可在满足其限制条件下规划设计出很多道路网结构方案，由此产生如何评价和选择道路网的结构型式的问题。这对于指导城市道路网结构型式的规划与设计，也是很重要的。城市干线道路网是整个城市道路网的骨架，城市道路网的结构型式主要取决于城市干线道路网的结构型式。因此，本文主要研究城市干线道路网结构型式的评价问题。评价指标的选择是对路网结构进行正确评价的基础，选取的基本原则是即要使评价指标尽可能全面反映路网结构的实际状况，又要考虑获取方便，计算简单。1.1 路网规模1.1.1道路网密度与干道网密度道路网密度（km/km2）是指城市道路总长度与城市用地总面积之比，干道网密度m（km/km2）是指城市主次干道总长与城市用地总面积之比，计算公式； （1-1）式中，F为城市建成区用地面积(km2)；Li为主、次干道各路段长度(km)；Lj为路网各路段长度(km)。干道网密度越大，交通联系越便捷。但密度过大，会增加建设投资，并造成交叉口过多，影响车辆行驶速度和干道通行能力；干道网密度过小，会使客、货运输绕行或穿越街坊，增加居民出行时间。因此，干道网密度既能体现城市道路网建设数量和水平，又能反映城市路网布局质量的合理与均衡是评价路网结构的理想指标之一。1.1.2 干道间距干道间距Lm与m有直接的反比关系，对方格式干道网，其相互关系可表达为公式 （1-2）式中，Lm1和Lm2分别为干道间距。一般认为，干道的合适间距应为800至1000m，相当于干道网密度为2-2.5km/km2。1.1.3道路网面积密度道路网面积密度，能综合反映一个城市对道路的重视程度及道路交通设施的发达程度，但不能体现道路分布状况和布局质量，计算公式 （1-3）式中Li和Bi分别为道路长度和宽度(m)；A为城市建成区用地面积(km2)。 1.1.4人均道路面积人均道路面积p也称道路占用率，是指城市道路用地总面积与城市总人口之比，其计算公式 （1-4）式中n为城市居民人数。1.2路网结构1.2.1等级级配等级级配指建成区快速干道、主干道、次干道及支路等不同等级道路数量比例。从我国规范给出的路网密度可以推算出从快速路到支路的比例约为1238，大体呈现为上小下大的金字塔形结构，等级愈高比重愈小。1.2.2非直线系数城市干道网的规划布局应满足交通运输的要求，使城市的各个组成部分(如市中心区、工业区、居住区、车站和码头等)的客货流集散点之间有便捷的联系，使客货运工作量最小。非直线系数便是衡量路线便捷程度的重要指标。其计算公式 （1-5）式中，rij为ij两节点(区)间的非直线系数；N为道路网节点(区)数量。1.2.3可达性系数可达性系数，用来评价各交通区内到达干道网的便捷程度，是指该区范围内干道网长度与区中心至四周干道最短路径之和的比值，整个城市干道网的可用各交通区可达性系数的平均值来表示。能较好地反应交通区内干道网的发达程度和整个干道网的分布状况，其计算公式 （1-6）式中，Lxi为i交通小区范围内干线道路长度km；m为交通小区数；dik为i交通小区中心至四周某一方向干道的最短路径(km)。1.2.4连接度指数连接度指数J，是与路网的总节点数和总数有关的指标，用于衡量路网的成熟程度。连接指数越高，表明路网断头路越少，成网率越高；之则表明成网率越低，其计算公式 （1-7）式中，N为道路网节点数量；mi为第i节点所接的边数；M为干道网总边数。1.3 路网交通能力1.3.1路网负荷度路网负荷度指路网的实际交通量与通行能力之比。该指标反映了路网对交通量的适应能力，同时从整体上表现了路网的畅通性，其计算公式 （1-8）式中，Vi为路网中第i条路段的分配交通量；Ci为第i条路段的通行能力；Lj为第i条路段长度。1.4 建立指标体系道路网评价指标体系路网规模路网结构路网交通功能道路网密度道路面积密度人均道路面积等级级配非直线系数可达性系数连接度指数道路平均车速路网负荷度平均节点数干道网密度图1-1道路网评价指标体系结构2. 基于AHP的模糊综合评价模型建立在上述指标体系基础上的规划路网评价，是一个典型的多指标多层次的综合评价问题。对其评价需要确定同层次因素的重要度，同时评价过程中由于难以对各指标做出完全肯定或者否定的评价结论，因此包含有模糊现象。鉴于此运用AHP与模糊评价相结合的综合评价方法来评价规划道路网是比较适合的。各元素利用AHP法确定重要度，同时确定隶属评语集的模糊评判矩阵，先对每一类作模糊综合评判，然后再对评判结果进行“类”之间的高层次的模糊综合评判。2.1评价因素集的分析与建立影响评价对象的所有因素构成评价因素集，记为u=u1,u2, ,un。当因素集影响因素大于5个时，为避免一级模糊评价模型中由于权重系数的分配不合理，导致一些小权值因素的“泯灭，通常采用二级甚至多级模糊综合评价。评判集是指由作为评价标准的多种评判等级构成的集合，v=v1,v2, ,vm，通常评语个数不宜超过9个。2.2建立隶属函数隶属函数用来确定每一个评价指标对道路网规划不同等级评语的隶属程度，本研究采用较成熟的降半梯形分布，即式中xi1，xi2，xin分别为第i种评价因子的第1，2，级评语的评价阈值；X是评价因素的基础数据；rij为第i个指标，隶属于第j级评语的隶属度。 （2-1）2.3用AHP法确定各评价指标权重2.3.1构造判断矩阵aij 表3-1要素比较表读法指标i 与j相等稍强强很强绝对强备注aij135792、4、6、8为中值判断矩阵表达： （2-2） 2.3.2.采用“方根法”来求解判断矩阵A的特征向量及对应特征值先计算每一行元素的乘积Mi，即 （2-3）再计算Mi的n次方根，将wi*归一化，可得权值向量W （2-4）2.4建立Fuzzy评价矩阵建立路网评价指标5级评语集，即，确定各级评语阈值分别为10%，30%，50%，70%及90%，代入隶属函数中，将各规划指标的无量纲处理值代入隶属函数，（2-5） 式中，R称为Fuzzy评价矩阵；rij为第i个指标隶属于第j级评语的程度；q为指标个数，隶属度通过隶属函数的计算得出。3. 聊城市城区路网分析对聊城市城区路网构造含有11个评价指标的体系，结合统计数据、评价值进行分析。图3-1聊城市道路网表3-1聊城市城区路网评价指标分类指标统计数据评价值路网规模A道路网密度8.0075.0干道网密度3.2078.2道路网面积密度8.1667.0人均道路面积8.1672.0路网结构B等级级配1：3：2.5：680.0非直线系数1.2193.0可达性系数1.9582.0连接度指数3.0283.0路网交通能力C路网平均车速29.279.0路网负荷度0.6790.0平均行驶节点数5.3585.03.1 建立评价矩阵RA、RB、RC 根据公式（2-1）求出路网规模、路网结构、路网交通功能的评价矩阵RA、RB、RC。式中xi1，xi2，xi5为各级评语的评价阈值分别为10%，30%，50%，70%及90%。选取路网规模4个评价指标，路网结构、路网交通功能3个评价指标最后得出：路网规模评价矩阵RA=路网结构评价矩阵RB=路网交通功能评价矩阵RC=3.2 结合聊城市城区统计各数据确定各指标权重得出判断矩阵由公式（2-2）写出路网规模、路网结构、路网交通功能的判断矩阵A、B、C因选取路网规模4个评价指标，路网结构、路网交通功能3个评价指标。因此矩阵A为4阶矩阵，矩阵B、C为3阶矩阵。选取路网规模、路网结构、路网交通功能3个一级评价指标，因此总矩阵D为3阶矩阵。矩阵中aij的具体确定根据表3-1要素比较表读法确定最后得出：路网规模判断矩阵A=路网结构判断矩阵矩阵B=路网交通功能判断矩阵C=路网规模A、路网结构B、路网交通功能C构成判断矩阵矩阵D=3.3 计算权值向量判断矩阵得出后根据公式（2-3）、（2-4）可以得出权值向量。W 、WA、WB、WC分别为路网规模、路网结构、路网交通功能之间及各自内部指标相互比较的权重则W=（0.11 0.13 0.75） WA=（0.22 0.06 0.12 0.60） WB=（0.11 0.26 0.64） WC=（0.58 0.28 0.13）3.4 聊城市道路网模糊综合评价3.4.1一级模糊总和运算将路网规模WA、路网结构WB、路网交通功能WC与相应的评价矩阵相乘进行一级模糊总和运算，最后得出： 表3-2各级评语评判标准很差差一般好很好0101030305050707090在一级模糊综合中，路网规模以84.24%可信度隶属于“很好”，路网结构以68%可信度隶属于“好” 路网交通功能以61.7435%可信度隶属于“好”。3.4.2二级模糊综合运算就路网规模、路网结构和路网交通功能等进行二级模糊综合运算得到评价结果： 模糊综合评价结论表明，聊城市城区道路网以61.74%的可信度隶属于“好”,以39.89%的可信度隶属于“一般”，表明聊城市城区道路网处于较高水平。结 语本文把AHP-多级模糊综合评价法应用于市路网规划评价中，针对城市道路网评价体系的多次递体系结构特性进行多级模糊评价。并用实证分析，最后得出路网规模以84.24%可信度隶属于“很好”，路网结构以68%可信度隶属于“好” ，路网交通功能以61.7435%可信度隶属于“好”。聊城市城区道路网以61.74%的可信度隶属于“好”，以39.89%的可信度隶属于“一般”，表明聊城市城区道路网处于较高水平。此方法于各城市规划路网评价具有较普遍适用意义。参考文献1 胡程等.城市道路五年规划评价指标体系研究J.华中科技大学学报，2006，（6）：31-32.2 杨广杰等.城市路网结构评价方法探讨J.淄博学员报，2002，（3